Двухъядерные процессоры Intel: выбираем лучший. Часть вторая

В апреле 2005 года корпорация Intel объявила о выходе двухъядерной платформы, включающей семейство двухъядерных процессоров Intel Pentium D 8xx и набор микросхем Intel 955X Express. На сегодняшний день в модельном ряде двухъядерных процессоров Intel для ПК насчитывается четыре модели, которые отличаются друг от друга тактовой частотой, набором поддерживаемых технологий и, конечно же, стоимостью. В этой статье мы сравним производительность всех двухъядерных процессоров Intel и выберем самый оптимальный по соотношению цена/производительность процессор. Первую часть обзора читайте здесь. Методика тестирования Для тестирования процессоров семейства Intel Pentium D и Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 использовалась абсолютно одинаковая конфигурация стенда, то есть одними и теми же были системная плата, память, дисковая подсистема, видеокарта и т.д. Стенд для тестирования имел следующую конфигурацию: материнская плата: Gigabyte 8I955X Royal (версия BIOS F7); чипсет материнской платы: Intel 955X Express (ICH7); память: Corsair 2 x 512 Мбайт DDR2-667 (PC5300); видеокарта: ATI RADEON X700 XT (256 Мбайт) (интерфейс PCI Express x16); дисковая подсистема: Seagate Barracuda ST3160827AS (ёмкость 160 Гбайт); файловая система: NTFS с размером кластера по умолчанию (4 Кбайт). В качестве операционной системы использоваласьОС WindowsXP Professional (English) c SP2. Из дополнительных утилит и драйверов применялись: Intel Chipset Software Utility Version 7.0.0.1019; версия видеодрайвера: ATI 6.14.10.6497. Все тесты производились при глубине цвета 32 бит и частоте строчной развертки 60 Гц. Бенчмарки С учётом позиционирования двухъядерных процессоров как процессоров для работы с 3D-графикой и обработки видео- и аудиоданных, а также для работы в многопоточной среде, для их сравнительного тестирования были отобраны тесты и приложения, направленные на обработку звуковых и видеофайлов, созданий Интернет-контента, а также стандартные офисные приложения. Использовались следующие тестовые пакеты и приложения: офисные тесты: - VeriTest Business Winstone 2004, - VeriTest Multimedia Content Creation Winstone 2004, OCR-распознавание: - ABBYY FineReader 8.0 (распознавание pdf-документа); Архивирование: - WinRAR 3.00 (архивирование файлов) 3D-приложения: - Discreet 3d Studio Max 7.0 (рендеринг 3D-сцен), Обработка видео- и аудиоданных: - Lame 4.0 alpha 14 (конвертирование формата wav в mp3), - iTunes 5.0.01.4 (конвертирование формата wav в mp3), - MP3Gain v.1.2.5 (обработка mp3-файла), - XMPEG 5.2+DivX 6.0 (конвертирование формата MPEG-2 в DivX), - TMPGEnc 2.5.24 (конвертирование avi-файла в формат m2v), - Windows Media Encoder 9.0 (конвертирование avi-файла в формат wmv), - Adobe After Effects 6.5. Настройки тестов Первые два теста — традиционные бенчмарки, предназначенные для тестирования производительности системы в целом c использованием популярных офисных приложений. Результаты этих тестов определяются не только процессором, но и пропускной способностью памяти, а также производительностью дисковой подсистемы компьютера. При использовании данных тестов устанавливалось разрешение экрана 1024 х 768 точек при 32-битной глубине цвета. Приложение ABBYY FineReader 8.0 использовалось для распознавания многостраничного pdf-документа, в процессе которого измерялось время выполнения задачи. Данный тест является многопоточным и оптимизирован под двухъядерные процессоры. В тесте WinRAR 3.0 использовалась максимальная степень сжатия с размером словаря 4096 Кбайт. При этом отметим, что сам по себе тест является однопоточным, поэтому ожидать, что двухъядерные процессоры получат в этом тесте преимущество, не приходится. Ещё одна группа тестов была ориентирована на измерение производительности процессора при обработке аудио- и видеоданных. Для конвертации аудиоданных из формата wav в формат mp3 использовались кодеки Lame 4.0 alpha 14 и iTunes 5.0.0.1.4. Кроме того, для обработки mp3-файла использовалась утилита MP3Gain v.1.2.5. Отметим, что кодек iTunes 5.0.1.4 эффективно раскладывает аудиоданные на два потока и использует два ядра процессора. В то же время, использование технологии Hyper-Threading в процессоре серии Extreme Edition не приводит к распараллеливанию потока на четыре логических ядра процессора. Отметим, что при конвертировании аудиофайла с использованием кодека iTunes 5.0.1.4 использовался файл размером 701,5 Мбайт (1411 kbps, 44 кГц, Stereo, 16 бит), а битрейт составлял 160 kbps. При использовании для конвертирования кодека Lame 4.0 alpha 14 использовался тот же самый wav-файл, причём запуск процесса конвертирования производился из командной строки. При этом использовалась команда запуска с параметром -nores (команда c:\lame.exe –nores –mt mixTest.wav), что позволяет задействовать два ядра процессора. В кодеке Lame 4.0 alpha 14 скорость потока составляла 128 kbps, а скорость сэмплирования – 44 кГц. Для конвертирования видеофайла из формата MPEG-2 (расширение файла mpg) в формат DivX (контейнер avi) использовалась утилита XMPEG 5.2 с кодеком DivX 6.0. Размер исходного видеофайлафайла (в формате MPEG-2) составлял 110 Мбайт (разрешение 720 х 480), а размер сжатого файла в формате DivX – 88,8 Мбайт. При этом звук не подлежал компрессии (48 кГц, Stereo, 128 kbps), а скорость видеопотока составляла 6147 kbps. Отметим, что утилита XMPEG 5.2 с использованием кодека DivX 6.0 прекрасно раскладывает поток данных на два ядра процессора, равномерно загружая их. В то же время, разложение на четыре потока (с учётом технологии Hyper-Threading) малоэффективно. Для конвертирования avi-видеофайла в формат m2v использовалась утилита TMPGEnc 2.5.24. При этом устанавливались настройки DVD NTSC (4:3, 525 lines) (MPEG-2, 720x480, битрейт 7995 kbps). В итоге исходный видеофайл, который был создан кодеком DivX MPEG-4 Low Motion, с размером 51,9 Мбайт конвертировался в m2v файл размером 222 Мбайт и wav-файл размером 42,7 Мбайт. Отметим, что процесс конвертирования с помощью утилиты TMPGEnc 2.5.24 оптимизирован под двухъядерные процессоры. В процессе конвертирования в равной степени загружаются оба ядра процессора. Добавление технологии Hyper-Threading к каждому ядру процессора не способствует росту эффективности конвертирования. Для конвертирования того же avi-файла (кодек DivX MPEG-4 Low Motion) в формат wmv использовались программы Windows Media Encoder 9.0 (Advanced Profile). При использовании конвертора Windows Media Encoder 9.0 (Advanced Profile) размер результирующего файла составлял 7,82 Мбайт. Следующий тест – это популярное 3D-приложение Discreet 3d Studio Max 7.0, которое использовалось только для рендеринга трёхмерных сцен, поскольку именно в этом режиме на центральный процессор системы ложится наибольшая нагрузка. Во всех тестах, кроме пакта VeriTest Business Winstone 2004 и VeriTest Multimedia Content Creation Winstone 2004, измеряемой характеристикой являлось время выполнения задачи. Поэтому чем меньше оказывалось время, то есть результат теста, тем лучше. Кроме того, для того, чтобы оценить преимущества двухъядерных процессоров при многопоточной обработке данных одновременно комбинировалось несколько тестов, запускавшихся одновременно. Так, процесс конвертирования формата wav в mp3 кодеком lame 4.0 мы сочетали с одновременной обработкой mp3-файла утилитой MP3Gain v.1.2.5. Для этого сначала запускался более длительный процесс конвертирования, и на фоне выполнения этой задачи запускалась более короткая задача обработки mp3-файла. В этом случае время выполнения задачи рассчитывалось как время выполнения более короткой задачи, то есть обработки mp3-файла. Аналогично процесс конвертирования одного видеофайла из формата mpg в DivX (XMPEG 5.2с кодеком DivX 6.0) сочетался с процессом конвертирования другого видеофайла из формата DivX в формат wmv (Windows Media Encoder 9.0). В этом случае фоновым процессом являлся более длительный процесс конвертирования DivX в wmv, а за результат теста принималось время конвертирования формата mpg в формат DivX. Результаты сравнительного тестирования процессоров представлены в таблице.Прежде чем переходить к описанию результатов тестирования, хотелось бы уделить немного внимания методике расчёта результатов тестирования. Все тесты запускались как минимум по пять раз. Для некоторых тестов число прогонов увеличивалось до десяти раз, что позволило обеспечить требуемую точность измерения. В качестве результата тестирования использовалось среднее по выборке от всех прогонов, то есть:Кроме того, рассчитывалась дисперсия выборки среднего и доверительный интервал измерений с коэффициентом надёжности β = 95%:Кроме того, рассчитывалась и относительная погрешность измерений:Не вникая в подробности этих математических премудростей, отметим лишь, что истинное значение любой измеряемой величины на практике можно определить лишь с заданной степенью точности, поскольку истинное значение определяется лишь при бесконечном числе измерений, что теоретически невозможно реализовать. Поэтому истинное значение измеряемой величины заменяется на некоторое усреднённое значение (среднее по выборке). Сам же доверительный интервал – это интервал, в котором с вероятностью, равной коэффициенту надёжности, будет находиться истинное значение измеряемой величины. Понятно, что чем больше проводится измерений, тем меньше будет и доверительный интервал. Особенно подчеркнём, что доверительный интервал – это не интервал, в который попадает с заданной вероятностью каждое отдельное измерение. То есть, если после определения доверительного интервала произвести измерение искомой величины ещё раз, то совсем не обязательно, что её значение попадёт в доверительный интервал. Доверительный интервал определяет лишь диапазон возможных значений истинного значения измеряемой величины. В наших тестах количество прогонов (измерений) выбиралось исходя из того, чтобы доверительные интервалы с коэффициентом надёжности 95% для одних и тех же измеряемых величин, но для разных процессоров, по возможности бы не перекрывались, а относительная погрешность измерения была бы менее 5%. Анализ результатов В заключение попробуем проанализировать результаты тестирования. Офисные приложения Как видим, в офисных тестах (рис. 4) производительность всего семейства двухъядерных процессоров примерно одинакова и, конечно же, отличить «на глазок» один процессор от другого не представляется возможным. Более того, лидером в данном случае является процессор Intel Pentium D 840, а не Intel Pentium Processor Extreme Edition 840. Несмотря на одинаковую тактовую частоту, поддержка технологии Hyper-Threading в процессоре Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 лишь ухудшает результаты, причём особенно негативно технология Hyper-Threading отражается именно на многозадачном тесте Business Winstone 2004 Multitasking test, где результаты процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 приблизительно равны результатам процессора Intel Pentium D 820.В тесте по скорости архивации с использованием утилиты WinRAR 3.00 технология Hyper-Threading позволяет получить незначительное преимущество при использовании процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition 840. Собственно, это и понятно, ведь приложение является однопоточным, и технология Hyper-Threading позволяет более эффективно загрузить ресурсы процессора. В то же время, если одновременно запустить две утилиты WinRAR 3.0, что позволяет выполнять параллельно два потока на отдельных ядрах процессора, то технология Hyper-Threading не только не способствует росту производительности, но и наоборот, фактически «убивает» процессор. Так, при одновременном выполнении двух утилит WinRAR 3.0 результаты процессора Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 становятся хуже результатов процессора Intel Pentium D 820.Ещё один пример реального офисного приложения, в котором двухъядерный процессор позволяет получить существенное преимущество – это программа распознавания текстов ABBYY FineReader 8.0. В общем-то, это и понятно, поскольку распознавание отдельных страниц текста – независимые друг от друга задачи, которые должны хорошо распараллеливаться. Поэтому при использовании двухъядерного процессора одновременно распознаются две страницы текста (два потока с использованием двух ядер), а при использовании Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 – четыре страницы (четыре потока с использованием четырёх логических процессоров), хотя стоит отметить, что технология Hyper-Threading в случае наличия двух ядер процессора не позволяет получить дополнительного преимущества в производительности.Итак, на основании результатов тестирования двухъядерных процессоров в офисных приложениях можно сделать простой вывод. Преимущество двухядерной архитектуры заключается не только в том, что в определённых приложениях она позволяет получить выигрыш в производительности, но и в том, что она позволяет организовать многопоточную обработку данных даже при работе с однопоточными приложениями. Чтобы убедиться в этом, достаточно запустить на выполнение одновременно несколько задач (даже однопоточных). К примеру, если говорить об офисных задачах, можно запустить сканирование антивирусной программы одновременно с процессом архивирования данных. Такой подход позволяет нагружать одновременно два ядра процессора. Конечно же, в этом случае преимущество двухъядерной архитектуры налицо. Если вы являетесь счастливым обладателем Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 (хотя непонятно, где вы его взяли) и работаете в основном с офисными приложениями (только зачем вам тогда такой процессор), то лучше отключите поддержку технологии Hyper-Threading через настройки BIOS. Обработка аудиоданных Теперь обратимся к результатам тестирования процессоров в задачах по обработке аудиоданных. При использовании популярной утилиты iTunes 5.0.01.4 для конвертирования аудиофайла в формате wav в формат mp3 время конвертирования линейно уменьшается с ростом тактовой частоты процессора, что вполне естественно. Напомним, что при конвертировании с помощью утилиты iTunes 5.0.01.4 загружаются оба ядра процессора, то есть приложения оптимизированы под двухъядерную архитектуру. В то же время, технология Hyper-Threading в процессоре Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 сводит на нет всё его преимущество по тактовой частоте, опуская его до уровня процессора Intel Pentium D 820. Ну что ж, к вредоносным последствиям Hyper-Threading в двухъядерных процессорах мы начинаем уже потихоньку привыкать. Использование для конвертирования аудиофайлов популярного кодека Lame 4.0 приводит примерно к таким же результатам: наблюдается уменьшение времени конвертирования по мере роста тактовой частоты. Однако в данном случае последствия от активирования технологии Hyper-Threading не так катастрофичны. Если она и не способствует уменьшению времени конвертирования, так хоть не увеличивает его. При использовании утилиты MP3Gain v. 1.2.5 для обработки mp3-файлов наблюдаются аналогичные результаты: вреда от технологии Hyper-Threading нет (пользы, правда, тоже), а лидером в данном случае является процессор с более высокой тактовой частотой.Обработка видеоданных Теперь обратимся к рассмотрению результатов тестирования процессоров в задачах по обработке видеофайлов. При использовании утилиты XMPEG 5.2 с кодеком DivX 6.0 для конвертирования видеофайла из формата MPEG-2 в DivX наилучшие результаты демонстрирует процессор Intel Pentium D 840. Технология Hyper-Threading в процессоре Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 в данном случае не позволяет получить прироста производительности (более того, результаты при этом становятся немного хуже). Примерно аналогичный результат получается и при конвертировании файла в формат m2v с помощью утилиты TMPGEnc 2.5.24. Разница заключается в том, что в данном случае негативное влияние технологии Нyper-Threading более существенно. Собственно, мы уже имели возможность убедиться в том, что технология Hyper-Threading в двухъядерных процессорах в лучшем случае способна лишь не навредить. Однако, как выяснилось, есть и исключения из этого правила. Так, при конвертировании видеофайла в формат wmv утилитой Windows Media Encoder 9.0 в лидерах оказывается процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition 840, который получает существенный прирост в производительности именно за счёт использования технологии Hyper-Threading. А вот в таком пакете, как Adobe After Effects 6.5, всё достаточно традиционно. Результаты улучшаются по мере роста тактовой частоты, а использование технологии Huper-Threading несколько ухудшает результаты.В пакете Discreet 3ds Studio Max 7.0, который использовался для рендеринга трёхмерных сцен, результаты тестирования оказались довольно нетипичными. Фактически, это одно из немногих пользовательских приложений, которому технология Hyper-Threading идёт на пользу. То есть при рендеринге эффективно используются все четыре логических процессора, причём прирост производительности от использования технологии Hyper-Threading в данном случае даже выше, чем от увеличения тактовой частоты. К примеру, при увеличении тактовой частоты процессора на 200 МГц время рендеринга сокращается на 6%, а при использовании технологии Hyper-Threading – на 20%. Вообще, можно ожидать, что использование технологии Hyper-Threading в двухъядерных процессорах принесёт выигрыш в производительности при рендеринге трёхмерных сцен и в других приложениях. Отсюда можно сделать вывод, что ниша, для которой предназначен процессор Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 – это недорогие графические станции для дизайнеров.Поиск золотой середины Итак, давайте попробуем обобщить результаты тестирования двухъядерных процессоров Intel. В отношении технологии Hyper-Threading, реализованной в процессоре Intel Pentium Processor Extreme Edition, всё предельно ясно: вреда от неё больше чем пользы. Впрочем, вряд ли пользователю придётся рассуждать на тему блокировать или не блокировать данную технологию в BIOS, поскольку, как мы уже отмечали, данный процессор просто нельзя купить. Поэтому остаётся сделать выбор между тремя моделями. Если речь идёт о компьютере на базе двухъядерного процессора, который должен обладать максимальной производительностью, то выбор однозначен – это процессор Intel Pentium D 840. Однако сказать, что этот процессор оптимален, нельзя. Действительно, всё бы хорошо, но стоимость! А если при этом учесть, что в сравнении с процессором Intel Pentium D 820 прирост производительности в среднем составляет 10%, а стоимость отличается на 115%, то, согласитесь, есть о чём призадуматься. Если же сравнивать друг с другом процессоры Intel Pentium D 830 и Intel Pentium D 820, то окажется, что при усреднённой разнице в производительности на 5% их стоимость отличается всего на 30%. Согласитесь, что пара 5% и 30% куда лучше пары 10% и 115%. Поэтому, если говорить об оптимальности, то выбор, конечно, следует делать между процессорами Intel Pentium D 830 и Intel Pentium D 820. И прежде чем вынести наш окончательный вердикт, напомним, что кроме производительности и стоимости эти два процессора отличаются ещё и тем, что модель Intel Pentium D 830 поддерживает технологию Intel Speed Step, а модель Intel Pentium D 820 – нет. Что это означает с точки зрения пользователя? Да хотя бы то, что данная технология снижает энергопотребление процессора Intel Pentium D 830 и позволяет, тем самым, создавать на его основе малошумные ПК. Впрочем, нужно отметить, что даже с использованием технологии Intel Speed Step энергопотребление процессора Intel Pentium D 830 остаётся выше, чем энергопотребление процессора Intel Pentium D 820. Дело в том, что технология Intel Speed Step позволяет снижать тактовую частоту и напряжение питания процессора в периоды его слабой активности, но до тех значений, которые являются штатными для Intel Pentium D 820. Что ж, это действительно так, но… Есть одно маленькое «но». Дело в том (только это по большому секрету), что двухъядерные процессоры семейства Intel Pentium D очень хорошо разгоняются. Ничего не мешает путём разгона и процессор Intel Pentium D 820, и Intel Pentium D 830 превратить в модель Intel Pentium D 840. А вот Intel Pentium D 840 гнать тяжело. То есть разогнать можно (проблем нет), но вот охлаждать его крайне проблематично. Так вот, именно при разгоне процессоров технология Intel Speed Step, которой нет у процессора Intel Pentium D 820, как раз и окажется крайне востребованной, поскольку именно эта технология, за счёт снижения тактовой частоты и напряжения питания процессора в те моменты, когда он малоактивен, позволяет снизить требования к эффективности системы теплоотвода и создавать не только высокопроизводительные, но и малошумные ПК. Итак, наш окончательный вердикт таков: наилучшим выбором для пользователей среди семейства двухъядерных процессоров Intel является процессор Intel Pentium D 830. При умеренной цене этот процессор обладает производительностью, сопоставимой с производительностью старшей модели (Intel Pentium D 840), легко разгоняется, а главное – обладает всем набором технологий, которые позволяют снижать энергопотребление системы и контролировать температуру процессора. В результате именно этот процессор позволяет создавать на его основе высокопроизводительные малошумные ПК за умеренную цену.