Intel Pentium 4 3,2 ГГц в сравнении с предшественниками и конкурентами

В двадцатых числах июля корпорация Intel представила сразу несколько новых процессоров для настольных ПК: во-первых, самый дорогой сейчас Intel Pentium 4 с частотой 3,2 ГГц для системной шины 800 МГц (оптовая цена 637 долларов), а во-вторых – дешевые Intel Celeron с тактовыми частотами 2,6 и 2,5 ГГц для системной шины 400 МГц и оптовой ценой 103 и 89 долларов соответственно.

Новый Pentium 4 3,2 ГГц ничем принципиальным не отличается от своих недавних (весенних) предшественников с частотами от 2,4 до 3,0 ГГц на 0,13-микронном ядре Northwood с кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, системной шиной 800 МГц и технологией Hyper-Threading (см. КТ #496) и имеет лишь более высокую частоту ядра и слегка возросшее тепловыделение (Thermal Design Power равна 82 ватт при том же штатном напряжении питания VID=1,55 В). По результатам теста SPEC CPU 2000, опубликованным в июне на авторитетном сайте www.spec.org, новый Pentium 4 демонстрирует наивысшую производительность под Windows среди всех процессоров для настольных ПК: SPECint_base2000 равен 1221, а SPECfp_base2000 - 1252.

Поскольку никаких технологических новшеств новый Intel Pentium 4 3,2 ГГц в себе не несет (они отложены до выхода нового ядра Prescott - детали см. в КТ #483) и станет, возможно, последним Pentium 4 на ядре Northwood (по крайней мере - для высокопроизводительного сегмента), то нас эта новинка будет интересовать не столько качественно, сколько количественно: мы проведем детальное сравнение между собой нескольких старших настольных процессоров, включая Intel Pentium 4 с частотами 3,00, 3,20 ГГц и 3,06 (последний - на шине 533 МГц), а также AMD Athlon XP 3200+, 3000+и 2800+ (шины 400 и 333 МГц; в качестве 2800+ мы использовали не стандартный «Бартон», а не пошедший в широкую продажу, но более высокочастотный «Торобред» c частотой 2250 МГц - режим, используемый многими оверклокерами для дешевых «торобредов» типа 1800+). Безусловно, последние процессоры AMD сейчас заметно дешевле старших процессоров Intel, однако могут ли они составить конкуренцию в плане производительности?

Корпорация AMD вот уже почти год продолжает придумывать пируэты 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, 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 десктопных процессоров объемом кэш-памяти (128+512=640 кбайт). 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.

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 едва 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. Таким образом, видимо последний AMD Athlon XP с номером модели 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. Однако разнообразие пируэтов для Athlon XP, видимо, еще не исчерпано: ходят слухи, что NVIDIA готовит к сентябрю новую ревизию nForce2 с поддержкой системной шины частотой 500 МГц, а модули DDR500 для работы с таким чипсетом уже выпущены ведущими производителями.

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 фактически лишь чипсет от NVIDIA совместно с синхронным (с системной шиной) использованием двухканальной памяти DDR400 способен полностью раскрыть скоростной потенциал этого процессора и «попытаться оправдать» заявленный рейтинг 3200+. Именно его мы и будем использовать в этом обзоре на примере платы EPoX 8RDA3+.

Для новейших Pentium 4 сейчас есть несколько чипсетов (часть из них одноканальные, часть - двухканальные; подробный их обзор читайте в одном из ближайших номеров журнала), и для нынешнего «поигрывания процессоров мускулами» мы будем использовать самый высокопроизводительных из них - Intel 875P (Canterwood) для двухканальной памяти DDR400.

Фактически, чипсеты Intel 875P и NVIDIA nForce2 Ultra 400 имеют много общего (включая цену и максимально быструю работу двухканальной памяти DDR400 с процессорами на тактовой частоте системной шины 200 МГц), что позволит нам наиболее корректно сравнить скоростные возможности нынешних процессоров между собой.

Плата ABIT IC7-G

Для Pentium 4 мы здесь воспользуемся одной из самых быстрых плат на i875P - ABIT IC7-G (на фото). Эта плата характерна тем, что позволяет в BIOS Setup использовать несколько дополнительных режимов повышения производительности за счет снижения латентности при работе чипсета с памятью: Turbo, Street Racer и F1 (так называемая технология Game Accelerator Technology, GAT). В частности, при работе в наиболее агрессивном (по отношению к памяти) режиме F1 (который мы здесь и использовали) эта плата показывает заметно более высокую производительность, чем многие аналоги на этом же чипсете от других производителей, то есть позволяет «выжать» максимум быстродействия из новых Pentium 4 на системной шине 800 МГц.

Справедливости ради отметим, что такой режим работы чипсета не является штатным по спецификациям Intel, поскольку использует даже более низкие тайминги внутри самого чипсета, чем специальный интеловский режим PAT (не путать со стандартными таймингами работы с памятью, которые в нашем случае составляли всегда 2-2-2-6-1T). Достигается это путем своеобразного «обмана»: чипсет запускается как бы на пониженной частоте шин (400 или 533 МГц), для которых внутренние тайминги чипсета минимальны, а затем «разгоняется» до шины 800 МГц. Безусловно, кристаллы чипсетов не тестировались производителем (Intel) для стабильной работы в таких режимах, поэтому их активирование в BIOS Setup способно повлечь за собой недостаточно стабильную работу платы (в случае использованной нами платы ABIT IC7-G нестабильности не наблюдалось), и к тому же предъявляет повышенные требования к качеству и скоростным возможностям системной памяти (мы использовали высококачественную Kingston HyperX KHX3500/256 двумя модулями - это PC3500 или DDR434, CL=2 для DDR400, любезно предоставленную для испытаний компанией «Патриарх», www.memory.ru). Среди других компонентов наших тестовых систем - видеоускоритель Gigabyte GV-R98P128D (Radeon 9800 Pro, драйверы Catalyst v3.4) и винчестер Maxtor 6Y120P0 с буфером 8 Мбайт и 80-гигабайтными пластинами.

Из других полезных особенностей платы ABIT IC7-G можно отметить высококачественный (с применением японских радиокомпонентов) мощный четырехкаскадный стабилизатор напряжения процессора (явная ориентация на экстремальный разгон), удобное расположение всех разъемов питания.

Помимо штатных "чипсетных" контроллеров UltraATA/100 (два двухканальных порта), Serial ATA (два порта с функцией RAID), USB 2.0 (8 портов), шестиканального звука (используется кодек ALC650) и подключения гигабитного Ethernet (на контроллере Intel), плата ABIT IC7-G имеет на борту PCI-контроллеры FireWire (чип от TI) и еще два порта Serial ATA RAID (чип SiI3112A).

На заднюю панель платы помещены разъемы 4 портов USB 2.0, один FireWire, шестиканальный звук отдельно от аудиовходов, оптические S/PDIF вход и выход, и даже один COM-порт (концепция плат MAX с отказом от всех старых портов была уж слишком кардинальна).

В коробке платы содержатся, помимо прочего, планка с парами портов USB 2.0 и FireWire,

Удобные кабели UltraATA/FDD (стянутые в компактный жгут) и SerialATA (с переходником питания!)

а также переходник Serillel-2 для подключения винчестеров и оптических приводов с интерфейсом UltraATA к порту SerialATA (о нем мы подробно расскажем в одной из наших следующих статей).

Абитовский BIOS Setup имеет традиционное SoftMenu с рядом продвинутых настроек: тактовую частоту FSB (системной шины) можон менять до 412 МГц (это 1648 МГц QPB!), среди стандартных настрое шины - 400, 533, 667 (!) и 800 МГц. При FSB 800 МГц память может тактироваться на частоте 320 и 266 МГц (см.www.ferra.ru/online/system/25235).

Стандартные частоты AGP/PCI (67/33 МГц) могут соблюдаться вплоть до частоты FSB 1066МГц (QPB), то есть вполне возможно будет штатно использовать будущие процессоры с более высокочастотной шиной.

Разумеется, в BIOS Setup можно поднимать напряжение на процессоре, памяти (до 2,8 В) и шине AGP, а также менять тайминги работы памяти (см. выше).

Рассмотрение результатов более 40 проведенных нами тестов начнем со скорости работы процессоров-конкурентов с системной памятью. Безусловно, вдвое более высокочастотная системная шина новых Pentium 4 позволяет им работать с двухканальной DDR400 существенно быстрее (в теории - 6,4 Гбайт/с против 3,2 Гбайт/с у Athlon XP 3200+). Вместе с тем, если у процессоров AMD скорость чтения памяти на чипсете NVIDIA доходит до 95-97% от теоретического предела, то для Pentium 4 с чипсетом 875P эффективность использования системной шины 800 и 533 МГц не превышает 83-87%.

По латентности работы с памятью у Pentium 4 на 800-мегагерцовой шине тоже нет конкурентов, хотя этим он обязан во многом именно режиму F1 на плате ABIT (и аналогичным режимам у некоторых других производителей системных плат). Тогда как по сравнению с Pentium 4 на шине 533 МГц системы на базе Athlon XP и чипсета NVIDIA более выигрышны по латентности.

В комплексном тесте оценки офисной производительности процессоров, PC Magazine Business Winstone 2002 версии 1.0.1, процессоры AMD безусловно быстрее (это их традиционный конек), хотя по существу для комфортной работы в современных офисных приложениях вполне достаточно и втрое более медленных процессоров, и такая высокая скорость для этих задач явно излишня. На этом гегемония процессоров AMD заканчивается.

В PC Magazine Multimedia Content Creation Winstone 2003 (с патчем wm312125.exe для Windows Media Encoder 7.1, повышающем результаты для процессоров AMD), комплексно оценивающем «профессиональное» быстродействие платформ при работе с видео, аудио и графикой, процессоры Intel берут свое, а Athlon XP 3000+ отстал даже от более высокочастотного Athlon XP 2800+ на ядре Thoroughbred (для определенности мы везде в этой статье обозначаем его как 2800T, чтобы не путать с серийным 2800+ на ядре Barton).

Похожую картину можно наблюдать и в других процессорных тестах. CPUmark 99 традиционно считался «коньком» горячих камней AMD (более эффективных при выполнении старых приложений), однако с выходом не менее горячего Pentium 4 3,2 ГГц и этот бастион пал. В процессорном тесте пакета 3Dmark2003 (очень чувствительном также к скорости чипсета и памяти) преимущество всех трехгигагерцовых Pentium 4 не вызывает сомнений. Еще больше оно в процессорных тестах пакета Sandra 2003, причем если процессоры AMD традиционно считались лучшими при выполнении вычислений с плавающей точкой, то этот миф тоже можно считать развеянным (если для Pentium 4 использовать блок SSE2).

Свежий комплексный процессорный тест MetaBench 0.93 beta также не оставляет процессорам AMD шансов перед последними Pentium 4 (причем в данном случае для корректного завершения теста пришлось отключить технологию Hyper-Threading). Поскольку этот пакет из 50 бенчмарк-сценариев использует для вычисления финального рейтинга целых 15 тестов скорости памяти, мы взглянем отдельно и на более «процессорные» сценарии: и при кодировании/декодировании аудио кодеком Ogg Vorbis, и при выполнении быстрого преобразования Фурье, и на мультитредовых операциях сортировки и выполнении целочисленных/дробных инструкций последние настольные процессоры Intel не дают атлонам XP возможностей для соперничества.

И лишь при компрессии по алгоритму PPMD, да в некоторых расчетах достаточно старенького пакета ScienceMark уступают им.

Зато архивирование в WinRAR 3.20, кодирование JPEG в программе ACDsee 5.0 и кодирование видео/аудио (в DivX 5.05/mp3) снова показывает, «кто в доме хозяин» (в случае видео - во многом благодаря использованию технологии Hyper-Threading): здесь отрыв старшего Pentium 4 от старшего Athlon XP с «одноименным» номером модели (рейтингом производительности) составляет от 20 до 27%!

А что же современные игры, где процессоры AMD традиционно считались более продвинутыми, и на основании которых AMD во многом основывает свой рейтинг производительности? Смотрим в DirectX: в комплексных 3Dmark2001 и 3Dmark2003 процессоры Intel на системной шине 800 МГц явно впереди, «Команч» вообще не дает AMD ни малейшей возможности «откушать пешечку», и даже в традиционно благоприятной для AMD игре Unreal Tournament 2003 (версии 2206) новейший Pentium 4 3,2 ГГц впереди (благодаря шине 800 МГц и «правильной» системной плате). Замечу, что для «Анрила» мы использовали самую объективную на наш взгляд стандартную бенчмарк-сцену (см. www.ferra.ru/online/system/21634).

Еще более благосклонны для Pentium 4 игры под OpenGL: в Quake III и RTCW преимущество P4 3,2 над AXP 3200+ доходит до 13-23%, тесте Vulpine оно 7% и даже в Serious Sam SE (где атлоны всегда побеждали) - почти 3%! Подчеркну, что это происходит именно благодаря работе на системной шине 800 МГц с двухканальной DDR400 при минимальной латентности чипсета, тогда как прежний Pentium 4 3,06 ГГц все же частенько уступает старшим атлонам.

Это подтверждает и тест профессиональной трехмерной графики Cinebench 2003: пентиумы впереди, пока графическому ускорителю не перестает хватать скорости работы чипсета с системной памятью (тест hardware-ускорения графики для Pentium 4 3,06 ГГц).

Обновленный тестовый пакет профессиональных приложений SPEC viewperf v7.1, где используются по большей части достаточно старые приложения типа 3dsmax 3.1, ProENGINEER 2001 и др., более благосклонные по идее к процессорам AMD и не имеющие оптимизации под (не учитывающие «специфики» использования) Pentium 4, тем не менее, показывают, что новейшие «пеньки» на системной шине 800 МГц при грамотном построении системы легко «делают» даже Athlon XP 3200+ с двухканальной DDR400 (во всех пакетах теста)!

Таким образом, чтобы сделать выводы, не нужно быть прорицателем: новейшие трехгигагерцовые Intel Pentium 4 на системной шине 800 МГц при использовании современных двухканальных чипсетов Intel, высококачественной памяти DDR400 и оптимизированных настроек в BIOS Setup «с любовью» спроектированных плат полностью и с завидным запасом переигрывают последние модели AMD Athlon XP (за исключением редких отдельных задач). С выходом Pentium 4 3,0 и 3,2 ГГц текущая «рейтинговая» система Athlon XP потеряла всякую адекватность по отношению к конкуренту и годится лишь для маркетинговых «заморочек» плохо информированных покупателей. В козырях у AMD осталась лишь в полтора-два раза более низкая цена самого процессора (это, безусловно, важно, хотя цена системных плат и остальных компонентов ПК примерно одинакова) и любовь некоторой части пользователей. Впрочем, по части «любви» у Intel вряд ли есть поводы жаловаться.