Athlon XP 3200+ и плата EPoX 8RDA3+ на чипсете NVidia nForce2 Ultra 400

Корпорация AMD вот уже почти год продолжает придумывать танцы вокруг предельной тактовой частоты 0,13-микронного ядра своих процессоров Athlon XP. Сперва летом 2002 вышел Athlon XP 2600+ c частотой 2133 МГц и обкатанной временем шиной 266 МГц. Следом, в октябре 2002 года появились Athlon XP 2700+ и (ограниченным тиражом) Athlon XP 2800+ на ядре Thoroughbred с тактовыми частотами 2167 и 2250 МГц соответственно (см. www.ferra.ru/online/system/21660), для увеличения производительности которых компания вынуждена была повышать не столько частоту ядра (2250 МГц и так дались с большим трудом и не пошли в массы), сколько частоту системной шины - до 333 МГц). Исчерпав на время резервы роста частот ядра и шины (не все производители чипсетов поспевали за «гибкостью» AMD), процессорный гигант поступил еще проще - пририсовал дополнительные 256 кбайт кэш-памяти второго уровня к знакомому ядру Thoroughbred и назвал это новым ядром Barton с «непревзойденным» для процессоров для ПК объемом кэш-памяти (128+512=640 кбайт, см. www.ferra.ru/online/system/23899). Частоты ядра и шины у этих процессоров, появившихся в феврале 2003 года, остались теми же, что и у предшественников (2167 МГц максимум), однако «большой кыш» позволили им прибавить скорости в ряде приложений, отчего маркетологи AMD поспешили заявить рейтинг старшего аж в 3000+ единиц. Насколько это соответствует действительности, мы могли убедиться сами - см. наш обзор на www.ferra.ru/online/system/23900.

Что дальше? Перевод ядра Athlon XP на более тонкий техпроцесс (с целью дальнейшего повышения тактовых частот) нецелесообразен ввиду скорого выхода Athlon 64. Дорисовывать кэш вширь до одного мегА - тоже вряд ли… А вот повысить частоту системной шины до 400 МГц - вполне реально (и об этом многие говорили еще при выходе Бартона в феврале). Однако тогда неминуемо встает вопрос поддержки такой шины чипсетами, а их производители E2 оправились от перехода на 333 МГц… Поэтому была взята закономерная пауза, и следующий процессор AMD Athlon XP 3200+, уже для шины 400 МГц, вышел лишь 13 мая.

Итак, AMD Athlon XP 3200+ работает на частоте системной шины EV6 400 МГц (200 МГц DDR) и ядра Barton 2200 МГц. Он имеет тот же степпинг и фактически полностью идентичное ядро, что и его предшественник Athlon XP 3000+.

Как видим, частота ядра почти не возросла почти за год (2600+ с 2133 МГц в августе, 2167 МГц для 2700+ в октябре и для 3000+ зимой). Это говорит о том, что AMD вплотную подошла к пределу частоты 0,13-микронного ядра для своих процессоров с архитектурой Athlon XP. Действительно, как правило, большинство нынешних процессоров с ядрами Thoroughbred и Barton не удается разогнать до частот около 2300 МГц (особенно если при этом не повышать зверски напряжение и уделять должное внимание стабильности системы). Следующим же шагом AMD на этом поле может стать лишь выпуск Бартона на шине 400 МГц с частотой 2300 МГц (видимо - Athlon XP 3400+). Однако, как и в случае с Athlon XP 2800+ на ядре Торобред (с частотой 2250 МГц), такой шаг может оказаться не по зубам Fab30 в Дрездене, если рассматривать необходимость массовых поставок, а не чисто бумажный анонс продукта, чтобы «не отстать от конкурента» (как уже было несколько раз в прошлом году). Таким образом, вполне возможно, что Athlon XP 3200+ станет последним (точнее - самым старшим) массовым CPU этой компании, использующим марку Athlon XP и 32-разрядную микроархитектуру.

Впрочем, AMD еще способна в скором времени порадовать своих поклонников очередными «атлонными» новинками. Например, сейчас упорно ходят слухи о готовящемся скоро выходе процессоров на ядре Thorton (начало названия - от Thoroughbred, конец - от Barton), которое по сути будет являться ядром Barton с электрически отключенными 256 кбайтами кэш-памяти L2. И фотографии такого процессора с номером модели 2200 и частотой системной шины 266 МГц (судя по буквенному обозначению, хотя это выглядит и не очень последовательно) уже замечены на просторах Сети. Видимо, это и будет тот обновленный бюджетный AMD Duron, о котором уже почти забыли. А пойти на такой шаг корпорация могла, например, решив утилизировать бракованные кристаллы Бартона, у которых имеются сбои в некоторых ячейках кэш-памяти L2, или решив вовсе избавить Fab30 от производства кристаллов Thoroughbred.

Пока же официальные планы AMD по производству процессоров выглядят так (кликните, чтобы увеличить).

Специально комментировать мы их не станем, поскольку по этому поводу уже и так много сказано.

По спецификациям, новые процессоры AMD Athlon XP 3200+ имеют напряжение питания 1,65 В, максимальную температуру ядра 85 градусов, максимальную мощность тепловыделения 76,8 Вт (что больше, чем 74,3 Вт у «трехтысячника») и типичное тепловыделение 60,4 Вт. Таким образом, за счет использования более быстрой системной шины максимальное тепловыделение повысилось на 3,36% тогда как частота возросла всего на полтора процента. В принципе, поскольку тепловыделение для КМОП-кристаллов пропорционально квадрату частоты, то эти цифры очень близки: 3,06% роста тепловыделения за счет частоты ядра, и лишь 0,3% остается на саму шину. При этом требования к кулерам для нового процессора почти не ужесточились, и вполне допустимо применять те же системы охлаждения c тепловым сопротивлением радиатора 0,57 ⁰C/Вт, что и для «трехтысячника», например, AVC P/N 112C86FBH01, Ajigo MF034-032, Dynatron DC1206BM-L/610-P-Cu, Fannertech Spire SPA07B2 и Taisol CGK760172. Все они достаточно компактны, имеют габариты максимум 60х78 мм и вес не более 300 грамм.

Для поддержки новых процессоров AMD с системной шиной 400 МГц у партнеров имеется три (вернее четыре) набора системной логики: двухканальный NVIDIA nForce2 Ultra 400 и одноканальные NVIDIA nForce2 400, SiS748 и недавно появившийся VIA Apollo KT600. Однако к моменту выхода нового процессора реально готов был фактически лишь чипсет от NVIDIA, хотя именно он (и пока только он) способен полностью раскрыть скоростной потенциал этого процессора и «попытаться оправдать» заявленный рейтинг 3200+ J.

Именно его мы и будем использовать в этом обзоре на примере платы EPoX 8RDA3+.

Внешне маркировка чипсета NVIDIA nForce2 Ultra 400, примененного на плате EPoX 8RDA3+, не отличает его от прежнего чипсета nForce2 для шины 333 МГц, вышедшего осенью прошлого года (фактически отличие nForce2 Ultra 400 от прежнего nFirce2 - лишь в более быстрой системной шине, поэтому за подробным описанием этого чипсета мы отсылаем вас к нашим прежним обзорам на www.ferra.ru/online/system/).

Создается впечатление, что кристалл просто разогнали по шине, однако новый степпинг C1 ему все же поставили.

Напомню, что два главных отличия чипсета nForce2 от конкурентов - поддержка двухканального режима работы с памятью (если установлено несколько модулей памяти) и ускоренный режим синхронной работы с памятью, когда частоты памяти и системной шины совпадают, благодаря чему латентность для данного чипсета существенно меньше, чем для чипсетов конкурентов, работающих в этом случае псевдосинхронном режиме, а производительность творит чудеса (см., например, www.ferra.ru/online/system/20800). В соответствии с этим, использование новой системной шины 400 МГц на этом чипсете целесообразно именно (и фактически - только) с памятью DDR400 (лучше - в двухканальном режиме). Только в этом случае синхронность расцветет пышным цветом.

Чипсет NVIDIA nForce2 400 - это по сути упрощенный NVIDIA nForce2 Ultra 400, у которого отрезали возможность двухканальной работы с памятью. Насколько это целесообразно, мы тоже попытаемся разобраться далее. Но сперва познакомимся с платой EPoX 8RDA3+, на которой нам предстоит проводить испытания новинок.

Полноразмерная, классического для плат этой компании зеленого цвета, EPoX 8RDA3+ на чипсете NVIDIA nForce2 Ultra 400 воплощает почти все самые модные сейчас тенденции в матерестроении, чему в немалой мере способствует сам чипсет.

Три слота памяти вмещают до 3 Гбайт памяти (двумя каналами). Радует продуманное питание компонентов платы: вместе с обычным разъемом питания ATX 2.01 присутствует и дополнительный 12-вольтовый разъем питания стандарта ATX 2.03 (более характерный для плат под Pentium 4), оба эти разъема находятся в непосредственной близости к мощному трехкаскадному импульсному стабилизатору напряжения на процессоре, однако память также поддерживается неслабым импульсным стабилизатором.

На обоих мостах чипсета установлены радиаторы (вентиляторы отсутствуют, чтобы не создавать лишнего шума).

На плате реализованы шестиканальный звук (на кодеке CMI9739A) и два сетевых контроллера, а шесть чипсетных порта USB 2.0 дополняются тремя портами IEEE 1394 (на контроллере от Agere).

Однако заднюю панель платы нельзя назвать насыщенной: провалы зияют на месте двух (!) разъемов VGA (видимо, данная PCB предназначена и для платы с интегрированной графикой), для GAME-, одного COM- и двух FireWire-портов в коробке есть планки, а подключение оставшихся 2 портов USB, одного COM и IEEE1394, а также недостающих каналов звука оставляются на усмотрение пользователя.

Зато на плате есть отдельный двухпортовый контроллер Serial ATA на популярном чипе SiI3112A (см. www.ferra.ru/online/storage/) и цифровой индикатор кодов прохождения процедуры начальной загрузки (POST).

К сожалению, плата использует внешний термистор для измерения температуры процессора (а не встроенный в него термодиод).

Однако результаты мониторинга состояния платы отображаются на экране POST.

В Award BIOS Setup платы можно пошагово разгонять частоту FSB, отдельно устанавливать частоты работы памяти, AGP и PCI, напряжения питания CPU, DRAM, AGP и Vdd, а также регулировать другие параметры быстродействия чипсета.

Например, использовать Aggressive CPU Interface (именно это мы и делали в наших тестах, хотя, для сравнения, один из процессоров мы оттестировали и в режиме Optimal вместо Aggressive - см. "2800T op" на диаграммах ниже - чтобы понять, как этот пункт влияет на производительности системы),

менять тайминги работы памяти (настройки, использованные нами в тестах, приведены на фото выше) и настраивать параметры шины AGP.

Были замечены и недостатки - в частности, плата при использовании двух каналов памяти DDR400 на системной шине 400 МГц имела проблемы со стабильностью работы даже при самых щадящих настройках в BIOS Setup и заниженной частоте CPU (в одноканальном режиме памяти проблемы почти исчезали, а при работе на шине 333 МГц - отсутствовали вовсе). Видимо, разработчики платы недостаточно хорошо оптимизировали разводку для повышенных частот работы (или чипсет не прошел тщательный отбор для использования на частоте FSB 400 МГц в низколатентном синхронном режиме).

Переходим к результатам испытаний. Нам предстоит выяснить, насколько новый процессор прибавил в скорости по сравнению с предшественниками при почти неизменной частоте ядра, но возросшей на треть частоте системной шины. А также насколько оправдан «номер новой модели» (если отталкиваться от 3000+, то мы должны получить средний прирост выполнения приложений около 6,7%). Как мы помним (см. www.ferra.ru/online/system/23900), реальный рейтинг модели 3000+ не дотягивает до «назначенных» 3000 (по крайней мере, на нашем пакете тестов) и скорее соответствует примерно 2900+, причем так и не вышедший в широкую продажу «октябрьский» Thoroughbred 2800+ с более высокой тактовой частотой (2250 МГц) в ряде тестов оказался даже быстрее «Бартона» 3000+. Этот «элитный» (в смысле - редкий) процессор также поучаствует в нашем сравнении, чтобы своими 2250-ю мегагерцами попробовать «забить» более быструю шину ("2800T" на наших диаграммах).

Итак, мы провели комплексные сравнительные испытания нескольких процессоров AMD Athlon XP, включая модели 2700+ и 3000+ с одинаковой тактовой частотой 2167 МГц, но разным объемом кэша. Процессоры тестировались нами на чипсете NVIDIA nForce2 Ultra 400 в одноканальном (без «Ultra») и двухканальном режимах, а также на чипсете VIA KT400A/400 на системной шине 333 МГц (детали см. www.ferra.ru/online/system/25248). В остальном конфигурации платформ были идентичны: 512 Мбайт памяти Kingston HyperX KHX3500/256 двумя модулями (это PC3500 или DDR434, CL=2 для DDR400; на всех платах она работала в наших тестах как DDR400 и DDR333 с одинаковыми таймингами, отмеченными выше) (мы благодарим за нее компанию «Патриарх»), видеоускоритель Gigabyte GV-R98P128D (Radeon 9800 Pro, драйверы Catalyst v3.4) и винчестер Maxtor 6Y120P0. Для корректности обсуждения результатов укажем также точные тактовые частоты CPU и FSB на всех трех платах (для модели 3200+ частоту CPU и FSB см. на скриншоте WCPUid в начале статьи):

Сначала - о скорости работы систем с памятью. В тесте SiSoft Sandra 2003 Memory Bandwidth чипсет nForce2 на шине 400 МГц показывает всего на 20% большую скорость работы с памятью, чем на шине 333 МГц как в двухканальном, так и в одноканальном режиме (DDR400 и DDR333 соответственно). Таким образом, 20% процентов прироста частоты дают точно 20% роста скорости памяти. То есть очевидно, что это простой разгон системной шины, и при этом внутренние тайминги (арбитраж шины) в чипсете и процессоре практически не изменились. Одноканальный вариант иапользования nForce2 уступает всего 2,5% скорости памяти двухканальному, а вот переход на более стабильный Optimal CPU Interface сбрасывает еще 5% (!), делая работу с двухканальной памятью даже более медленной, чем с одноканальной на чипсетах VIA!

Похожая картина и в тесте Science Mark v2.0 - те же +20% при переходе на новую шину и 6-7% жертвы скорости во благо стабильности.

По скорости чтения памяти в тесте AIDA32 версии 3.61 мы наблюдаем даже больший рост, до 22%, для новой шины, 2,5% отставания одноканальной памяти и превосходство чипсета NVIDIA над VIA KT400A всего в 3,2%. И лишь шина 400 МГц позволяет nForce2 оторваться от конкурентов. Посмотрим, что будет с приходом VIA KT600.

По скорости записи в память картина еще более необычна: всего около 10% прирост скорости при переходе на FSB 400 МГц! Хотя тут запас у nForce2 перед KT400 внушительный.

Да и по латентности (задержкам) памяти есть, чем гордиться: всего 72 нс для двухканальной DDR400 на новой шине! Прежде такая латентность была лишь у Оптеронов и лучших конфигураций на чипсетах Canterwood (однако там-то системная шина существенно более высокочастотная).

В целом снижение латентности при переходе на FSB 400 равно тем же 20%, что еще раз свидетельствует о неизменности относительных таймингов внутри чипсета/процессора при использованиии новой шины (то есть о тупом разгоне процессора и чипсета). А еще явно видно, что на 12% возросшая латентность при переходе на Optimal CPU Interface вместо Aggressive четко всязан с арбитражом именно системной шины.

Нексколько слов о тесте Cachemem 2.65MMX, который нередко используется рядом тестеров для оценки скорости памяти. Во-первых, он показывает сильно заниженные значения для скорости чтения памяти и сильно завышенные - для латентности (по сравнению с другими, более свежими тестами). Во-вторых, показывает всего 16% прироста скорости чтения для новой шины, 18% снижения латентности (не реагируя на одноканальность/двухканальность), но аж 20% - для записи, что явно противоречит ранее показанным данным. На мой взгляд, далее использовать этот устаревший тест по прямому назначению нет особого смысла.

Переходим к комплексным тестам оценки производительности систем. Поскольку к тестам SYSmark 2002/2001 было немало нареканий, мы воспользуемся пока безгрешными Winstore 2002/2003. Хочу обратить внимание, что при испльзовании процессоров AMD для получения корректных данных необходимо использовать в тесте MMCC Winstone 2003 патч для WME 7.1, официально доступный на сайте Microsoft, поскольку без него не работает поддержка SSE в WME, и результаты этого теста падают примерно на 10 единиц (тем более некорректным будет такое сравнение процессоров-конкуретнов).

Итак, в бизнес-приложениях рост производительности для Athlon XP 3200+ крайне мал - всего около 2% по сравнению с моделью 3000+. Тут куда большую роль играет размер кэш-памяти, который обеспечивает более 5% прироста скорости.

При обработке мультимедиа-данных средний прирост производительности согласно этому тесту равен 3,6%, а кэш Бартона дает всего 1,6%. В этих тестах также видно, что одноканальная память на nForce2 почти ничем не хуже двухканальной - до того удачно сделан сам чипсет. Поэтому особо гнаться за двухканальностью в этом случае нет смысла.

Этому вторит тест CPUmark 99 (4% роста для 3200+ по сравнению с 3000+ и 2800T).

А новый математический тест MetaBench 0.93 beta и вовсе сводит преимущество нового процессора над 3000+ к 3%, тогда как более высокочастотный Athlon XP 2800+ Thoroughbred наступает на пятки новичку.

Зато в другом весьма удачном процессорном тесте из 3DMark03 мы видим 7,6% (больше, чем по "рейтингу") прирост по сравнению с 3000+, 2,6% прирост од двухканальности памяти взамен одноканальности, тогда как большой кэш Бартона дает здесь 6,8%. Интересно, что разница в скорости между процессорами 3200+ на nForce2 Ultra 400 и 2700+ на KT400 с DDR333, имеющими почти равные частоты, составляет 36,6%! Вот и размышляй после этого о сбалансированности систем...

Результаты популярного теста PassMark Performance Test v4.0 никак нельзя назвать адекватными реальности (приводим просто для референса для тех, кто еще им пользуется).

А вот пакет Science Mark V2.0 (похоже, почивший в бозе) отмечает сильные и слабые стороны участников. Так, при расчете орбиталей атома аргона модель 3200+ на 4% быстрее, чем 3000+, хотя 2800Т идет с ней почти вровень, но при криптографических вычислениях по алгоритму AES важнее оказывается частота CPU, и элитный Торобред побеждает.

Отдельная песня - современные архиваторы, весьма прожорливые до ресурсов процессора и системной памяти. В WinRAR 3.20 новичок за счет более быстрой шины и памяти имеет все 12% прироста по сравнению с трехтысячником (это конечно не 20%, как для памяти, но тоже неплохо), хотя кэш Бартона обеспечивает всего 7% при большем росте рейтинга - на 300 единиц против 200. И снова мы можем наблюдать до 34% разницы скорости между почти одночастотными процессорами на разных чипсетах!

Еще один новоможный архиватор, 7-zip, демонстрирует несколько меньшую, чем WinRAR, но тоже неплохую разборчивость: около 7% прироста совпадают с разницей в рейтинге моделей 3200+ и 3000+, тогда как разница в скорости 2700+ и 3000+ - всего около 5% (вместо 10% по рейтингу).

Переходим к кодированию графики и видео. При перекодировании тысячи JPEG-фотографий с одного CD частота ядра CPUоказывается немаловажной, и 2800-й Торобред почти догнал модель 3200+, невзирая на больший кэш и резвую шину последнего. Отставание же модели 3000+ - около 4%.

Потоковое кодирование видео предполагает повышенные требования к пропускной способности памяти, поэтому лидерство модели 3200+ тут не вызывает сомнений, однако старичок 2800T снова наступает на пятки (порадуйтесь, разгонщики младших Торобредов 1700+ и 1800+ ;)), а отставание трехтысячника составляет всего от 2,5 до 5%, что в общем, не так уж много и вряд ли может оправдать возросший почти на 7% рейтинг.

Переходим к трехмерным графическим приложениям. Тут рейтингообразующая политика AMD более оправдана: в 3DMark2001 прирост по сравнению с трехтысячниокм равен 5,4% (отставание 2700+ от 3000+ - всего 4,5%), хотя в более ориентированным на видеокарту 3DMark03 падают до 1,5% и 0,8% соответственно. Снова налицо лучший выигрыш от прироста частоты шины, чем от увеличения размера кэш-памяти.

Родной тест AMD Ninja-Bench 2 дает в этих случаях 4% и 2,8% - снова налицо дисбаланс рейтингообразования. Особенно если учесть третье место модели 2800Т.

Да и популярные игры под DirectX, хоть и чуть лучше чувствуют разницу, не всегда оправдывают надежд AMD: в самой "правильной" (то есть чувствительной к скорости платформы) бенчмарковой сцене Unreal Tournament 2003 новичок 3200+ ровно по рейтингу на 6,6% опережает модель 3000+, которая, в свою очередь, на 8,2% быстрее 2700+ на той же плате. А в Comanche 4 эти цифры уменьшаются примерно вдвое.

В OpenGL-играх ситуация следующая: в Quake III рост от 3000+ от 3200+ на малом разрешении составил 8% (кэш Бартона дает всего 3%), а в RTCW на том же движке и большем высоком разрешении - 6,5% и 3,4% соответственно.

Более чувствительный тест Vulpine GLMark 1.1p в разрешении 1024х768 дает до 9% прироста от FSB 400 и почти 11% - от возросшего кэша Бартона. Это один из самых ярких результатов. Остальные будут поскромнее - например, в Serious Sem SE новая модель опережает трехтысячника на 5%.

А в профессиональных расчетах трехмерной графики с тесте Cinebench 2003 (движок Cinema 4D и OpenGL) различие падает до 2-3%, и более важным становится частота CPU. 

Еще один достаточно новый 3D-тест - GL Excess 1.2b. Он позволяет оценить производительность платформ по четырем категориям - CPU/FPU, VideoRAM, Polygon Count и FillRate Speed. Из сводной диаграммы мы можем видеть, что все тесты, кроме Polygon Count, в разрешении 1024х768х32 бит весьма слабо зависят от процессора, чипсета и памяти. И лишь последний показывает около 6% прироста для 3200+ по сравнению с 3000+, хотя модель 2800T тоже весмьа недурна, что отражено и в итоговом рейтинге систем по результатам этого теста.

Напоследок посмотрим на результаты тестов пакета профессиональных приложений SPEC viewperf 7.1. Если в 3D Studio Max и IBM Data Explorer преимущество новой модели составляет всего около 2,7%, причем важна именно двухканальность используемой памяти, то в тестах Drv-09 и Light-06 она возрастает до 4%. При этом прирост от собственно кэш-памяти Бартона во всех случаях заметно меньше - от 1 до 2,6%. И лишь последний из тестов, пакет Uingraphics, демонстрирует полную индифферентность к платформе.

Таким образом, дебют нового процессора AMD Athlon XP 3200+, возможно, последнего в этой линейке, состоялся и на сей раз ход с увеличением на 20% (простым разгоном) тактовой частоты системной шины принес свои плоды - производительность по сравнению с предшественником возросла в среднем на 2-7% в зависимости от типа приложений. Это оказалось больше, чем зимой дал вдвое увеличенный кэш второго уровня (2-4%) при переходе на ядро Barton. Тем не менее, система рейтингования AMD по-прежнему вызывет нарекания (завышенные оценки в угоду привлекательности продукта): если по нашим данным реальный рейтинг модели Athlon XP 3000+ близок к "2930", то примерно на 4-5% более быстрая модель 3200+ "тянет" не более, чем на "3100". Позднее мы еще раз вернемся к этому вопросу, когда будем рассматривать новейший процессор Intel Pentium 4 3,2 ГГц. А в заключение отметим, что чипсет NVIDIA nForce2 получился настолько удачным, что простой разгон его до шины 400 МГц при использованиии набирающей популярность памяти DDR400 способен обеспечить процессорам AMD максимум производительности даже при использовании одноканального синхронного режима работы с памятью - при этом потери при переходе на "одноканальность" составят всего 1-2%, что пользователь практически не почувствует на своей шкуре.