Процессоры AMD - как устроены и основные принципы. Кодирование медиа данных

Введение

Начинаем знакомство с двухъядерными процессорами для настольных компьютеров. В этом обзоре вы найдёте всё о процессоре с двумя ядрами от AMD: общую информацию, тестирование производительности, разгон и сведения о энергопотреблении и тепловыделении.

Время двухъядерных процессоров пришло. В самое ближайшее время процессоры, оснащённые двумя вычислительными ядрами, начнут активное проникновение в настольные компьютеры. К концу следующего года большинство новых PC должно быть основано именно на CPU с двумя ядрами.
Столь сильное рвение производителей по внедрению двухъядерных архитектур объясняется тем, что иные методы для наращивания производительности себя уже исчерпали. Рост тактовых частот даётся очень тяжело, а увеличение скорости шины и размера кэш-памяти не приводит к ощутимому результату.
В то же время совершенствование 90 нм технологического процесса дошло да той точки, когда производство гигантских кристаллов с площадью порядка 200 кв. мм стало рентабельным. Именно этот факт дал возможность производителям CPU начать кампанию по внедрению двухъядерных архитектур.

Итак, сегодня, 9 мая 2005 года, вслед за компанией Intel, предварительно представляет свои двухъядерные процессоры для настольных систем и компания AMD. Впрочем, как и в случае с двухъядерными процессорами Smithfield (Intel Pentium D и Intel Extreme Edition), речь о начале поставок пока не идёт, они начнутся несколько позднее. В данный момент AMD даёт нам возможность лишь предварительно познакомиться со своими перспективными предложениями.
Линейка двухъядерных процессоров от AMD получила название Athlon 64 X2. Это наименование отражает как тот факт, что новые двухъядерные CPU имеют архитектуру AMD64, так и то, что в них присутствует два вычислительных ядра. Вместе с названием, процессоры с двумя ядрами для настольных систем получили и собственный логотип:


Семейство Athlon 64 X2 на момент его появления на прилавках магазинов будет включать четыре процессора с рейтингами 4200+, 4400+, 4600+ и 4800+. Эти процессоры можно будет приобрести по цене от $500 до $1000 в зависимости от их производительности. То есть, свою линейку Athlon 64 X2 AMD ставит несколько выше обычных Athlon 64.
Однако прежде чем начинать судить о потребительских качествах новых CPU, давайте подробнее познакомимся с особенностями этих процессоров.

Архитектура Athlon 64 X2

Следует отметить, что реализация двухъядерности в процессорах AMD несколько отличается от реализации Intel. Хотя, как и Pentium D и Pentium Extreme Edition, Athlon 64 X2 по сути представляет собой два процессора Athlon 64, объединённых на одном кристалле, двухъядерный процессор от AMD предлагает несколько иной способ взаимодействия ядер между собой.
Дело в том, что подход Intel заключается в простом помещении на один кристалл двух ядер Prescott. При такой организации двухъядерности процессор не имеет никаких специальных механизмов для осуществления взаимодействия между ядрами. То есть, как и в обычных двухпроцессорных системах на базе Xeon, ядра в Smithfield общаются (например, для решения проблем с когерентностью кэшей) посредством системной шины. Соответственно, системная шина разделяется между ядрами процессора и при работе с памятью, что приводит к увеличению задержек при обращении к памяти обоих ядер одновременно.
Инженеры AMD предусмотрели возможность создания многоядерных процессоров ещё на этапе разработки архитектуры AMD64. Благодаря этому, в двухъядерных Athlon 64 X2 некоторые узкие места удалось обойти. Во-первых, дублированы в новых процессорах AMD далеко не все ресурсы. Хотя каждое из ядер Athlon 64 X2 обладает собственным набором исполнительных устройств и выделенной кэш-памятью второго уровня, контроллер памяти и контроллер шины Hyper-Transport на оба ядра общий. Взаимодействие каждого из ядер с разделяемыми ресурсами осуществляется посредством специального Crossbar-переключателя и очереди системных запросов (System Request Queue). На этом же уровне организовано и взаимодействие ядер между собой, благодаря чему вопросы когерентности кэшей решаются без дополнительной нагрузки на системную шину и шину памяти.

Таким образом, единственное узкое место, имеющееся в архитектуре Athlon 64 X2 – это пропускная способность подсистемы памяти 6.4 Гбайт в секунду, которая делится между процессорными ядрами. Впрочем, в будущем году AMD планирует перейти на использование более скоростных типов памяти, в частности двухканальной DDR2-667 SDRAM. Этот шаг должен положительно сказаться на увеличении производительности именно двухъядерных CPU.
Отсутствие поддержки современных типов памяти с высокой пропускной способностью новыми двухъядерными процессорами объясняется тем, что AMD в первую очередь стремилась сохранить совместимость Athlon 64 X2 с существующими платформами. В результате, эти процессоры могут использоваться в тех же самых материнских платах, что и обычные Athlon 64. Поэтому, Athlon 64 X2 имеют Socket 939 корпусировку, двухканальный контроллер памяти с поддержкой DDR400 SDRAM и работают с шиной HyperTransport с частотой до 1 ГГц. Благодаря этому единственное, что требуется для поддержки двухъядерных CPU от AMD современными Socket 939 материнскими платами, – это обновление BIOS. В этой связи отдельно следует отметить, что, к счастью, инженерам AMD удалось вписать в ранее установленные рамки и энергопотребление Athlon 64 X2.

Таким образом, в части совместимости с существующей инфраструктурой двухъядерные процессоры от AMD оказались лучше конкурирующих продуктов Intel. Smithfield совместим лишь с новыми чипсетами i955X и NVIDIA nFroce4 (Intel Edition), а также предъявляет повышенные требования к конвертеру питания материнской платы.
В основе процессоров Athlon 64 X2 использованы ядра с кодовыми именами Toledo и Manchester степпинга E, то есть по своему функционалу (за исключением возможности обработки двух вычислительных потоков одновременно) новые CPU подобны Athlon 64 на базе ядер San Diego и Venice. Так, Athlon 64 X2 поддерживают набор инструкций SSE3, а также имеют усовершенствованный контроллер памяти. Среди особенностей контроллера памяти Athlon 64 X2 следует упомянуть возможность использования разномастных модулей DIMM в различных каналах (вплоть до установки в оба канала памяти модулей разного объёма) и возможность работы с четырьмя двухсторонними модулями DIMM в режиме DDR400.
Процессоры Athlon 64 X2 (Toledo), содержащие два ядра с кэш-памятью второго уровня по 1 Мбайту на каждое ядро, состоят из примерно 233.2 млн. транзисторов и имеет площадь около 199 кв. мм. Таким образом, как того и следовало ожидать, кристалл и сложность двухъядерного процессора оказывается примерно вдвое больше кристалла соответствующего одноядерного CPU.

Линейка Athlon 64 X2

Линейка процессоров Athlon 64 X2 включает в себя четыре модели CPU c рейтингами 4800+, 4600+, 4400+ и 4200+. В их основе могут использоваться ядра с кодовыми именами Toledo и Manchester. Различия между ними заключаются в размере кэш-памяти второго уровня. Процессоры с кодовым именем Toledo, которые обладают рейтингами 4800+ и 4400+, имеют два L2 кэша (на каждое из ядер) объёмом 1 Мбайт. CPU же с кодовым именем Manchester располагают вдвое меньшим объёмом кэш-памяти: два раза по 512 Кбайт.
Частоты двухъядерных процессоров AMD достаточно высоки и равны 2.2 или 2.4 ГГц. То есть, тактовая частота старшей модели двухъядерного процессора AMD соответствует частоте старшего процессора в линейке Athlon 64. Это означает, что даже в приложениях, не поддерживающих многопоточность, Athlon 64 X2 сможет демонстрировать очень хороший уровень производительности.
Что же касается электрических и тепловых характеристик, то, несмотря на достаточно высокие частоты Athlon 64 X2, они мало отличаются от соответствующих характеристик одноядерных CPU. Максимальное тепловыделение новых процессоров с двумя ядрами составляет 110 Вт против 89 Вт у обычных Athlon 64, а ток питания возрос до 80А против 57.4А. Впрочем, если сравнивать электрические характеристики Athlon 64 X2 с спецификациями Athlon 64 FX-55, то рост максимального тепловыделения составит всего лишь 6Вт, а предельный ток и вовсе не изменится. Таким образом, можно говорить о том, что процессоры Athlon 64 X2 предъявляют к конвертеру питания материнских плат примерно такие же требования, как и Athlon 64 FX-55.

Целиком характеристики линейки процессоров Athlon 64 X2 выглядят следующим образом:

Следует отметить, что AMD позиционирует Athlon 64 X2 как совершенно независимую линейку, отвечающую своим целям. Процессоры этого семейства предназначаются той группе продвинутых пользователей, для которой важна возможность использования нескольких ресурсоёмких приложений одновременно, либо применяющих в повседневной работе приложения для создания цифрового контента, большинство из которых эффективно поддерживает многопоточность. То есть, Athlon 64 X2 представляется неким аналогом Athlon 64 FX, но не для игроков, а для энтузиастов, использующих PC для работы.

При этом выпуск Athlon 64 X2 не отменяет существование остальных линеек: Athlon 64 FX, Athlon 64 и Sempron. Все они продолжат мирно сосуществовать на рынке.
Но, отдельно следует отметить тот факт, что линейки Athlon 64 X2 и Athlon 64 имеют унифицированную систему рейтингов. Это значит, что процессоры Athlon 64 с рейтингами выше 4000+ на рынке не появятся. В то же время семейство одноядерных процессоров Athlon 64 FX будет продолжать развиваться, поскольку данные CPU востребованы геймерами.
Цены Athlon 64 X2 таковы, что, судя по ним, эту линейку можно считать дальнейшим развитием обычных Athlon 64. Фактически, так оно и есть. По мере того, как старшие модели Athlon 64 будут переходить в среднюю ценовую категорию, верхние модели в этой линейке будут заменяться на Athlon 64 X2.
Появление процессоров Athlon 64 X2 в продаже ожидается в июне. Рекомендованные AMD розничные цены выглядят следующим образом:

AMD Athlon 64 X2 4800+ - $1001;
AMD Athlon 64 X2 4600+ - $803;
AMD Athlon 64 X2 4400+ - $581;
AMD Athlon 64 X2 4200+ - $537.

Athlon 64 X2 4800+: первое знакомство

Нам удалось получить на тестирование образец процессора AMD Athlon 64 X2 4800+, являющегося старшей моделью в линейке двухъядерных CPU от AMD. Данный процессор по своему внешнему виду оказался очень похож на своих прародителей. Фактически, отличается он от обычных Athlon 64 FX и Athlon 64 для Socket 939 только лишь маркировкой.

Несмотря на то, что Athlon 64 X2 – это типичный Socket 939 процессор, который должен быть совместим с большинством материнских плат с 939-контактным процессорным гнездом, на данный момент его функционирование с многими платами затруднено в виду отсутствия необходимой поддержки со стороны BIOS. Единственной материнской платой, на которой данный CPU смог заработать в двухъядерном режиме в нашей лаборатории, оказалась ASUS A8N SLI Deluxe, для которой существует специальный технологический BIOS с поддержкой Athlon 64 X2. Впрочем, очевидно, что с появлением двухъядерных процессоров AMD в широкой продаже данный недостаток будет ликвидирован.
Следует отметить, что без необходимой поддержки со стороны BIOS, Athlon 64 X2 в любой материнской плате превосходно работает в одноядерном режиме. То есть, без обновлённой прошивки наш Athlon 64 X2 4800+ работал как Athlon 64 4000+.
Популярная утилита CPU-Z пока выдаёт о Athlon 64 X2 неполную информацию, хотя и распознаёт его:

Несмотря на то, что CPU-Z детектирует два ядра, вся отображаемая информация о кеш-памяти относится лишь к одному из ядер CPU.
Предваряя тесты производительности полученного процессора, в первую очередь мы решили исследовать его тепловые и электрические характеристики. Для начала мы сравнили температуру Athlon 64 X2 4800+ с температурой других Socket 939 процессоров. Для этих опытов мы применяли единый воздушный кулер AVC Z7U7414001; прогрев процессоров осуществлялся утилитой S&M 1.6.0, которая оказалась совместима с двухъядерным Athlon 64 X2.

В состоянии покоя температура Athlon 64 X2 оказывается несколько выше температуры процессоров Athlon 64 на ядре Venice. Однако, несмотря на наличие в нём двух ядер, этот CPU не горячее чем одноядерные процессоры, производимые по 130 нм технологическому процессу. Причём, такая же картина наблюдается и при максимальной нагрузке CPU работой. Температура Athlon 64 X2 при 100-процентной загрузке оказывается меньше температуры Athlon 64 и Athlon 64 FX, в которых используются 130 нм ядра. Таким образом, благодаря пониженному напряжению питания и использованию ядра ревизии E инженерам AMD действительно удалось добиться приемлемого тепловыделения своих двухъядерных процессоров.
Исследуя энергопотребление Athlon 64 X2, мы решили сравнить его не только с соответствующей характеристикой одноядерных Socket 939 CPU, но и с энергопотреблением старших процессоров Intel.

Как это ни покажется удивительным, но энергопотребление Athlon 64 X2 4800+ оказывается ниже энергопотребления Athlon 64 FX-55. Объясняется это тем, что в основе Athlon 64 FX-55 лежит старое 130 нм ядро, так что в этом нет ничего странного. Основной же вывод заключается в другом: те материнские платы, которые были совместимы с Athlon 64 FX-55, способны (с точки зрения мощности конвертера питания) поддерживать и новые двухъядерные процессоры AMD. То есть, AMD совершенно права, говоря о том, что вся необходимая для внедрения Athlon 64 X2 инфраструктура уже практически готова.

Естественно, мы не упустили и возможность проверки разгонного потенциала Athlon 64 X2 4800+. К сожалению, технологический BIOS для ASUS A8N-SLI Deluxe, поддерживающий Athlon 64 X2, не позволяет изменять ни напряжение на CPU, ни его множитель. Поэтому, эксперименты по оверклокингу выполнялись на штатном для процессора напряжении путём увеличения частоты тактового генератора.
В процессе экспериментов нам удалось увеличить частоту тактового генератора до 225 МГц, при этом процессор продолжал сохранять способность к стабильному функционированию. То есть, в результате разгона у нас получилось поднять частоту нового двухъядерного CPU от AMD до 2.7 ГГц.

Итак, при оверклокинге Athlon 64 X2 4800+ позволил увеличить свою частоту на 12.5%, что, как нам кажется, для двухъядерного CPU не так уж и плохо. По крайней мере, можно говорить о том, что частотный потенциал ядра Toledo близок к потенциалу других ядер ревизии E: San Diego, Venice и Palermo. Так что достигнутый при разгоне результат даёт нам надежду на появление ещё более скоростных процессоров в семействе Athlon 64 X2 до внедрения следующего технологического процесса.

Как мы тестировали

В рамках этого тестирования мы сравнили производительность двухъядерного процессора Athlon 64 X2 4800+ с быстродействием старших процессоров с одноядерной архитектурой. То есть, в соперниках у Athlon 64 X2 выступили Athlon 64, Athlon 64 FX, Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition.
К сожалению, сегодня мы не можем представить сравнение нового двухъядерного процессора от AMD с конкурирующим решением от Intel, CPU с кодовым именем Smithfield. Однако в самое ближайшее время наши результаты тестов будут дополнены результатами Pentium D и Pentium Extreme Edition, так что следите за обновлениями.
Пока же в тестировании приняло участие несколько систем, состояли которые из перечисленного ниже набора комплектующих:

Процессоры:

AMD Athlon 64 X2 4800+ (Socket 939, 2.4 ГГц, 2 x 1024KB L2, ревизия ядра E6 - Toledo);
AMD Athlon 64 FX-55 (Socket 939, 2.6 ГГц, 1024KB L2, ревизия ядра CG - Clawhammer);
AMD Athlon 64 4000+ (Socket 939, 2.4 ГГц, 1024KB L2, ревизия ядра CG - Clawhammer);
AMD Athlon 64 3800+ (Socket 939, 2.4 ГГц, 512KB L2, ревизия ядра E3 - Venice);
Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73 ГГц (LGA775, 3.73 ГГц, 2MB L2);
Intel Pentium 4 660 (LGA775, 3.6 ГГц, 2MB L2);
Intel Pentium 4 570 (LGA775, 3.8 ГГц, 1MB L2);

Материнские платы:

ASUS A8N SLI Deluxe (Socket 939, NVIDIA nForce4 SLI);
NVIDIA C19 CRB Demo Board (LGA775, nForce4 SLI (Intel Edition)).

Память:

1024MB DDR400 SDRAM (Corsair CMX512-3200XLPRO, 2 x 512MB, 2-2-2-10);
1024MB DDR2-667 SDRAM (Corsair CM2X512A-5400UL, 2 x 512MB, 4-4-4-12).

Графическая карта: - PowerColor RADEON X800 XT (PCI-E x16).
Дисковая подсистема: - Maxtor MaXLine III 250GB (SATA150).
Операционная система: - Microsoft Windows XP SP2.

Производительность

Офисная работа

Для исследования производительности в офисных приложениях мы воспользовались тестами SYSmark 2004 и Business Winstone 2004.

Тест Business Winstone 2004 моделирует работу пользователя в распространённых приложениях: Microsoft Access 2002, Microsoft Excel 2002, Microsoft FrontPage 2002, Microsoft Outlook 2002, Microsoft PowerPoint 2002, Microsoft Project 2002, Microsoft Word 2002, Norton AntiVirus Professional Edition 2003 и WinZip 8.1. Полученный же результат достаточно закономерен: все эти приложения многопоточность не используют, а потому Athlon 64 X2 оказывается лишь чуть-чуть быстрее своего одноядерного аналога Athlon 64 4000+. Небольшое преимущество же объясняется скорее усовершенствованным контроллером памяти ядра Toledo, нежели наличием второго ядра.
Впрочем, в повседневной офисной работе частенько несколько приложений работает одновременно. Насколько эффективными в этом случае оказываются двухъядерные процессоры AMD, показано ниже.

В данном случае измеряется скорость работы в Microsoft Outlook и Internet Explorer, в то время как в фоновом режиме выполняется копирование файлов. Однако, как показывает приведённая диаграмма, копирование файлов – это не столь сложная задача и выигрыша двухъядерная архитектура тут не даёт.

Этот тест несколько сложнее. Здесь в фоновом режиме выполняется архивация файлов посредством Winzip, в то время как на переднем плане пользователь работает в Excel и Word. И в данном случае мы получаем вполне осязаемый дивиденд от двухъядерности. Athlon 64 X2 4800+, работающий на частоте 2.4 ГГц, обгоняет не только Athlon 64 4000+, но и одноядерный Athlon 64 FX-55 с частотой 2.6 ГГц.

По мере усложнения задач, работающих в фоновом режиме, прелести двухъядерной архитектуры начинают проявляться всё сильнее. В данном случае моделируется работа пользователя в приложениях Microsoft Excel, Microsoft Project, Microsoft Access, Microsoft PowerPoint, Microsoft FrontPage и WinZip, в то время как в фоновом режиме происходит антивирусная проверка. В данном тесте работающие приложения оказываются способными как следует загрузить оба ядра Athlon 64 X2, результат чего не заставляет себя ждать. Двухъядерный процессор поставленные задачи решает в полтора раза быстрее аналогичного одноядерного.

Здесь моделируется работа пользователя, получающего письмо в Outlook 2002, которое содержит набор документов в zip-архиве. Пока полученные файлы сканируются на вирусы при помощи VirusScan 7.0, пользователь просматривает e-mail и вносит пометки в календарь Outlook. Затем пользователь просматривает корпоративный веб-сайт и некоторые документы при помощи Internet Explorer 6.0.
Данная модель работы пользователя предусматривает использование многопоточности, поэтому Athlon 64 X2 4800+ демонстрирует более высокое быстродействие, нежели одноядерные процессоры от AMD и Intel. Заметим, что процессоры Pentium 4 с технологией «виртуальной» многопоточности Hyper-Threading не могут похвастать столь же высокой производительностью, как Athlon 64 X2, в котором находится два настоящих независимых процессорных ядра.

В данном бенчмарке гипотетический пользователь редактирует текст в Word 2002, а также использует Dragon NaturallySpeaking 6 для преобразования аудио-файла в текстовый документ. Готовый документ преобразуется в pdf-формат с использованием Acrobat 5.0.5. Затем, пользуясь сформированным документом, создается презентация в PowerPoint 2002. И в данном случае Athlon 64 X2 вновь оказывается на высоте.

Здесь модель работы такова: пользователь открывает базу данных в Access 2002 и выполняет ряд запросов. Документы архивируются с использованием WinZip 8.1. Результаты запросов экспортируются в Excel 2002, и на их основании строится диаграмма. Хотя в этом случае положительный эффект от двухъядерности также присутствует, процессоры семейства Pentium 4 справляются с такой работой несколько быстрее.
В целом, относительно оправданности использования двухъядерных процессоров в офисных приложениях можно сказать следующее. Сами по себе приложения такого типа редко оптимизированы для создания многопоточной нагрузки. Поэтому, получить выигрыш при работе в одном конкретном приложении на двухъядерном процессоре тяжело. Однако, если модель работы такова, что какие-то из ресурсоёмких задач выполняются в фоне, то процессоры с двумя ядрами могут дать весьма ощутимый прирост в быстродействии.

Создание цифрового контента

В этом разделе мы вновь воспользуемся комплексными тестами SYSmark 2004 и Multimedia Content Creation Winstone 2004.

Бенчмарк моделирует работу в следующих приложениях: Adobe Photoshop 7.0.1, Adobe Premiere 6.50, Macromedia Director MX 9.0, Macromedia Dreamweaver MX 6.1, Microsoft Windows Media Encoder 9 Version 9.00.00.2980, NewTek LightWave 3D 7.5b, Steinberg WaveLab 4.0f. Поскольку большинство приложений, предназначенных для создания и обработки цифрового контента, поддерживают многопоточность, совершенно неудивителен успех Athlon 64 X2 4800+ в данном тесте. Причём, заметим, что преимущество этого двухъядерного CPU проявляется даже тогда, когда параллельная работа в нескольких приложениях не используется.

Когда же несколько приложений работает одновременно, двухъядерные процессоры способны показать ещё более впечатляющие результаты. Например, в этом тесте в пакете 3ds max 5.1 рендерится в bmp файл изображение, и, в это же время, пользователь готовит web-страницы в Dreamweaver MX. Затем пользователь рендерит в векторном графическом формате 3D анимацию.

В этом случае моделируется работа в Premiere 6.5 пользователя, который создает видео-ролик из нескольких других роликов в raw-формате и отдельных звуковых треков. Ожидая окончания операции, пользователь готовит также изображение в Photoshop 7.01, модифицируя имеющуюся картинку и сохраняя ее на диске. После завершения создания видео-ролика, пользователь редактирует его и добавляет специальные эффекты в After Effects 5.5.
И снова мы видим гигантское преимущество двухъядерной архитектуры от AMD как над обычными Athlon 64 и Athlon 64 FX, так и над Pentium 4 с технологией «виртуальной» многоядерности Hyper-Threading.

А вот и ещё одно проявление триумфа двухъядерной архитектуры AMD. Его причины такие же, как и в предыдущем случае. Они кроются в использованной модели работы. Здесь гипотетический пользователь разархивирует контент веб-сайта из архива в zip-формате, одновременно используя Flash MX для открытия экспортированного 3D векторного графического ролика. Затем пользователь модифицирует его путем включения других картинок и оптимизирует для более быстрой анимации. Итоговый ролик со специальными эффектами сжимается с использованием Windows Media Encoder 9 для транслирования через Интернет. Затем создаваемый веб-сайт компонуется в Dreamweaver MX, а параллельно система сканируется на вирусы с использованием VirusScan 7.0.
Таким образом, необходимо признать, что для приложений, работающих с цифровым контентом, двухъядерная архитектура очень выгодна. Практически любые задачи такого типа умеют эффективно загружать оба ядра CPU одновременно, что приводит к сильному увеличению скорости работы системы.

PCMark04, 3DMark 2001 SE, 3DMark05

Отдельно мы решили посмотреть на скорость Athlon 64 X2 в популярных синтетических бенчмарках от FutureMark.

Как мы уже неоднократно отмечали ранее, тест PCMark04 оптимизирован для многопоточных систем. Именно поэтому процессоры Pentium 4 с технологией Hyper-Threading показывали в нём лучшие результаты, нежели CPU семейства Athlon 64. Однако, теперь ситуация сменилась. Два настоящих ядра в Athlon 64 X2 4800+ позволили этому процессору оказаться наверху диаграммы.

Графические тесты семейства 3DMark многопоточность не поддерживают ни в каком виде. Поэтому, результаты Athlon 64 X2 здесь мало отличаются от показателей обычных Athlon 64 с частотой 2.4 ГГц. Небольшое преимущество же над Athlon 64 4000+ объясняется наличием в ядре Toledo усовершенствованного контроллера памяти, а над Athlon 64 3800+ - большим объёмом кеш-памяти.
Впрочем, в составе 3DMark05 есть пара тестов, которые могут задействовать многопоточность. Это – тесты CPU. В этих бенчмарках на центральный процессор возлагается нагрузка по программной эмуляции вершинных шейдеров, а, кроме того, вторым потоком, выполняется обсчёт физики игровой среды.

Результаты вполне закономерны. Если приложение в состоянии задействовать два ядра, то двухъядерные процессоры работают намного быстрее одноядерных.

Игровые приложения

К сожалению, современные игровые приложения многопоточность не поддерживают. Несмотря на то, что технология «виртуальной» многоядерности Hyper-Threading появилась очень давно, разработчики игр не спешат делить вычисления, производимые игровым движком, на несколько потоков. И дело, скорее всего, не в том, что для игр это сделать тяжело. По всей видимости, рост вычислительных возможностей процессора для игр не так уж и важен, поскольку основная нагрузка в задачах этого типа ложится на видеокарту.
Впрочем, появление на рынке двухъядерных CPU даёт некоторую надежду на то, что производители игр станут сильнее нагружать центральный процессор расчётами. Результатом этого может явиться появление нового поколения игр с продвинутым искусственным интеллектом и реалистичной физикой.

Пока же в применении двухъядерных CPU в игровых системах никакого смысла нет. Поэтому, кстати, AMD не собирается прекращать развитие своей линейки процессоров ориентированной специально на геймеров, Athlon 64 FX. Эти процессоры характеризуются более высокими таковыми частотами и наличием единственного вычислительного ядра.

Сжатие информации

К сожалению, WinRAR не поддерживает многопоточность, поэтому результат Athlon 64 X2 4800+ практически не отличается от результата обычного Athlon 64 4000+.

Однако существуют архиваторы, которые могут эффективно задействовать двухъядерность. Например, 7zip. При тестировании в нём результаты Athlon 64 X2 4800+ вполне оправдывают стоимость этого процессора.

Кодирование аудио и видео

Популярный mp3 кодек Lame до недавнего времени многопоточность не поддерживал. Однако вновь появившаяся версия 3.97 alpha 2 этот недостаток исправила. В результате, процессоры Pentium 4 стали кодировать аудио быстрее, чем Athlon 64, а Athlon 64 X2 4800+, хотя и обгоняет своих одноядерных собратьев, всё же несколько отстаёт от старших моделей семейства Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition.

Хотя кодек Mainconcept может задействовать два вычислительных ядра, скорость Athlon 64 X2 оказывается не на много выше быстродействия, демонстрируемого одноядерными собратьями. Причём, отчасти это преимущество объясняется не только двухъядерной архитектурой, но и поддержкой команд SSE3, а также усовершенствованным контроллером памяти. В результате, Pentium 4 с одним ядром в Mainconcept работают заметно быстрее, чем Athlon 64 X2 4800+.

При кодировании MPEG-4 популярным кодеком DiVX, картина складывается совершенно иная. Athlon 64 X2, благодаря наличию второго ядра, получает хорошую прибавку к скорости, которая позволяет ему обойти даже старшие модели Pentium 4.

Кодек XviD также поддерживает многопоточность, однако добавление второго ядра в этом случае даёт гораздо меньший прирост в скорости, чем в эпизоде с DiVX.

Очевидно, что из кодеков Windows Media Encoder оптимизирован для многоядерных архитектур лучше всего. Например, Athlon 64 X2 4800+ справляется с кодированием с использованием этого кодека в 1.7 раз быстрее, чем одноядерный Athlon 64 4000+, работающий на аналогичной тактовой частоте. В результате, говорить о каком бы то ни было соперничестве одноядерных и двухъядерных процессоров в WME просто бессмысленно.
Как и приложения для обработки цифрового контента, подавляющее большинство кодеков уже давно оптимизировано для Hyper-Threading. В результате, и двухъядерные процессоры, позволяющие выполнять два вычислительных потока одновременно, выполняют кодирование быстрее, чем одноядерные. То есть, использование систем с CPU с двумя ядрами для кодирования аудио и видео контента вполне оправдано.

Редактирование изображений и видео

Популярные продукты Adobe для обработки видео и редактирования изображений хорошо оптимизированы под многопроцессорные системы и Hyper-Threading. Поэтому, в Photoshop, After Effects и Premiere двухъядерный процессор от AMD демонстрирует чрезвычайно высокую производительность, значительно превышающую быстродействие не только Athlon 64 FX-55, но и более быстрых в задачах этого класса процессоров Pentium 4.

Распознавание текста

Достаточно популярная программа для оптического распознавания текстов ABBYY Finereader, хотя и имеет оптимизацию для процессоров с технологией Hyper-Threading, на Athlon 64 X2 работает только лишь одним потоком. Налицо ошибка программистов, которые детектируют возможность распараллеливания вычислений по наименованию процессора.
К сожалению, подобные примеры неправильного программирования встречаются и в наши дни. Будем надеяться, что на сегодня число приложений, подобных ABBYY Finereader, минимально, а в ближайшем будущем их количество сократится до нуля.

Математические вычисления

Как это не покажется странным, но популярные математические пакеты MATLAB и Mathematica в варианте для операционной системы Windows XP многопоточность не поддерживают. Поэтому, в этих задачах Athlon 64 X2 4800+ выступает примерно на одном уровне с Athlon 64 4000+, опережая его лишь за счёт лучше оптимизированного контроллера памяти.

Зато многие задачи математического моделирования позволяют организовать распараллеливание вычислений, которое даёт неплохой прирост производительности в случае использования двухъядерных CPU. Это и подтверждается тестом ScienceMark.

3D-рендеринг

Финальный рендеринг относится к задачам, которые могут легко и эффективно быть распараллелены. Поэтому, совершенно неудивительно, что применение при работе в 3ds max процессора Athlon 64 X2, оснащённого двумя вычислительными ядрами, позволяет получить очень неплохой прирост в быстродействии.

Аналогичная картина наблюдается и в Lightwave. Таким образом, использование двухъядерных процессоров при финальном рендеринге не менее выгодно, чем и в приложениях для обработки изображений и видео.

Общие впечатления

Перед тем, как сформулировать общие выводы по итогам нашего тестирования, пару слов следует сказать и о том, что осталось за кадром. А именно о комфорте использования систем, оснащённых двухъядерными процессорами. Дело в том, что в системе с одним одноядерным процессором, например, Athlon 64, в каждый момент времени может исполняться лишь один вычислительный поток. Это значит, что если в системе работает несколько приложений одновременно, то планировщик OC вынужден с большой частотой переключать процессорные ресурсы между задачами.

За счёт того, что современные процессоры очень быстры, переключение между задачами обычно остаётся незаметным на взгляд пользователя. Однако существуют и приложения, прервать которые для передачи процессорного времени другим задачам в очереди достаточно сложно. В этом случае операционная система начинает подтормаживать, что нередко вызывает раздражение у человека, сидящего за компьютером. Также, нередко можно наблюдать и ситуацию, когда приложение, забрав ресурсы процессора, «зависает», и такое приложение бывает очень тяжело снять с выполнения, поскольку оно не отдаёт процессорные ресурсы даже планировщику операционной системы.

Подобные проблемы возникают в системах, оснащённых двухъядерными процессорами, на порядок реже. Дело в том, процессоры с двумя ядрами способны выполнять одновременно два вычислительных потока, соответственно, для функционирования планировщика появляется в два раза больше свободных ресурсов, которые можно разделять между работающими приложениями. Фактически, для того, чтобы работа в системе с двухъядерным процессором стала некомфортной, необходимо одновременное пересечение двух процессов, пытающихся захватить в безраздельное пользование все ресурсы CPU.

В заключение мы решили провести небольшой эксперимент, показывающий, как влияет на производительность системы с одноядерным и двухъядерным процессором параллельное исполнение большого количества ресурсоёмких приложений. Для этого мы измеряли число fps в Half-Life 2, запуская в фоне несколько копий архиватора WinRAR.

Как видим, при использовании в системе процессора Athlon 64 X2 4800+, производительность в Half-Life 2 остаётся на приемлемом уровне гораздо дольше, нежели в системе с одноядерным, но более высокочастотным процессором Athlon 64 FX-55. Фактически, в системе с одноядерным процессором запуск одного фонового приложения уже приводит к двукратному падению скорости. При дальнейшем увеличении числа задач, работающих в фоне, производительность падает до неприличного уровня.
В системе же с двухъядерным процессором сохранять высокую производительность приложения, работающего на переднем плане, удаётся гораздо дольше. Запуск одной копии WinRAR проходит практически незамеченным, добавление большего числа фоновых приложений, хотя и оказывает влияние на задачу переднего плана, приводит к гораздо меньшему снижению производительности. Следует заметить, что падение скорости в данном случае вызвано не столько нехваткой процессорных ресурсов, сколько разделением ограниченной по пропускной способности шины памяти между работающими приложениями. То есть, если фоновые задачи не будут активно работать с памятью, приложение переднего плана вряд ли сильно будет реагировать на увеличение фоновой нагрузки.

Выводы

Сегодня состоялось наше первое знакомство с двухъядерными процессорами от AMD. Как показали проведённые испытания, идея объединения двух ядер в одном процессоре продемонстрировала свою состоятельность на практике.
Использование двухъядерных процессоров в настольных системах, способно значительно увеличить скорость работы целого ряда приложений, эффективно использующих многопоточность. Ввиду того, что технология виртуальной многопоточности, Hyper-Threading присутствует в процессорах семейства Pentium 4 уже очень продолжительно время, разработчики программного обеспечения к настоящему времени предлагают достаточно большое число программ, способных получить выигрыш от двухъядерной архитектуры CPU. Так, среди приложений, скорость работы которых на двухъядерных процессорах будет увеличена, следует отметить утилиты для кодирования видео и аудио, системы 3D моделирования и рендеринга, программы для редактирования фото и видео, а также профессиональные графические приложения класса САПР.
При этом существует и большое количество программного обеспечения, которое многопоточность не использует или использует её крайне ограниченно. Среди ярких представителей таких программ – офисные приложения, веб-браузеры, почтовые клиенты, медиа-проигрыватели, а также игры. Однако даже при работе в таких приложениях двухъядерная архитектура CPU способна оказать положительное влияние. Например, в тех случаях, когда несколько приложений выполняется одновременно.
Резюмируя вышесказанное, на графике ниже мы просто приводим численное выражение преимущества двухъядерного процессора Athlon 64 X2 4800+ над одноядерным Athlon 64 4000+, работающим на той же частоте 2.4 ГГц.

Как видно по графику, Athlon 64 X2 4800+ оказывается во многих приложениях значительно быстрее старшего CPU в семействе Athlon 64. И, если бы не баснословно высокая стоимость Athlon 64 X2 4800+, превышающая $1000, то этот CPU смело можно было бы назвать весьма выгодным приобретением. Тем более что ни в одном приложении он не отстаёт от своих одноядерных собратьев.
Учитывая же цену Athlon 64 X2, следует признать, что на сегодня эти процессоры наравне с Athlon 64 FX могут являться разве только ещё одним предложением для обеспеченных энтузиастов. Те из них, для кого в первую очередь важна не игровая производительность, а скорость работы в других приложениях, обратят внимание на линейку Athlon 64 X2. Экстремальные же геймеры, очевидно, останутся приверженцами Athlon 64 FX.

Рассмотрение двухъядерных процессоров на нашем сайте на этом не заканчивается. В ближайшие дни ждите второй части эпопеи, в которой речь пойдёт о двухъядерных CPU от Intel.

ВведениеНаши читатели нередко задают нам один и тот же вопрос: сколько вычислительных ядер должен иметь современный процессор? К сожалению, однозначно ответить на него мы не можем, целесообразность применения многоядерных процессоров в том или ином случае сильно варьируется и зависит в первую очередь от того рода задач, с которым собирается иметь дело пользователь. Как показывают тесты, четырёхъядерные процессоры оказываются весьма эффективны при рендеринге или кодировании видео, но большинство игр, офисные приложения или даже графические редакторы не могут полностью загрузить работой четыре вычислительных ядра одновременно. Более того, существует немалая доля приложений, создатели которых и вовсе не считают нужным распараллеливать вычислительную нагрузку. Например, некоторые звуковые кодеки, ряд игр, интернет-браузеры и даже Adobe Flash Player используют лишь одно процессорное ядро. Именно поэтому правильный выбор процессора во многих случаях оказывается не столь уж и простой задачей, особенно если принять во внимание тот факт, что в среднем ценовом сегменте производители процессоров одновременно предлагают модели с различным количеством ядер: двумя, тремя и четырьмя.

Тем не менее, именно двухъядерные процессоры следует сегодня считать наиболее универсальным вариантом. Работа для двух вычислительных ядер найдётся практически в любом компьютере: если даже активное приложение использует лишь однопоточные алгоритмы, второе ядро, свободное от нагрузки, окажется как нельзя кстати для нужд операционной системы, которая благодаря ему сможет обеспечить более быструю реакцию на действия пользователя. В пользу двухъядерных процессоров говорит и статистика: почти половина современных компьютеров оснащена ими. И хотя доля таких ПК в последнее время демонстрирует тенденцию к сокращению под давлением понижения цен на процессоры с большим числом ядер, число компьютеров с двухъядерными процессорами почти вдвое больше, чем с процессорами с четырьмя ядрами.

Иными словами, именно двухъядерные процессоры продолжают оставаться на пике внимания современных пользователей. Говоря же в этом ключе о конкретных предложениях производителей, следует заметить, что более выгодно смотрится линейка двухъядерных продуктов компании Intel. Микропроцессорный гигант предлагает гораздо более широкий спектр решений, включающий целых три класса двухъядерных процессоров разных ценовых диапазонов: Celeron, Pentium и Core 2 Duo. Компания AMD пока может ответить на это лишь двухъядерными Sempron и Athlon X2, которые с точки зрения своих потребительских качеств никак не могут быть противопоставлены линейке Core 2 Duo.

Таким образом, вопрос о выборе оптимального двухъядерного процессора на альтернативной основе оказывается уместен только в том случае, если речь идёт о предложениях дешевле трёх тысяч рублей . Именно такие недорогие двухъядерные процессоры семейств Athlon X2 и Pentium в сегодняшних условиях оказываются востребованы весьма значительной группой пользователей, приобретающих или собирающих системные блоки общей стоимостью в пределах 15 тыс. рублей. Этой категории покупателей мы и адресуем нашу сегодняшнюю статью, в которой речь пойдёт о противостоянии процессорных семейств AMD Athlon X2 и Intel Pentium Dual-Core.

AMD Athlon X2

В рядах двухъядерных процессоров, предлагаемых компаний AMD, не так давно произошли значительные изменения. Так, этот производитель сместил акценты на Athlon X2 серии 7000 – процессоры, в основе которых лежит ядро Kuma. В результате, в дополнение к Athlon X2 7750, на рынке теперь доступна и более быстрая модель, процессор Athlon X2 7850, частота которого достигает 2,8 ГГц. Вместе с этим, основная масса процессоров Athlon X2 с ядрами Windsor и Brisbane отправлена на свалку истории. Причины этих изменений весьма прозаичны: производить ядра специально для дешёвых двухъядерных моделей становится накладно, поэтому большее распространение находят процессоры, в основе которых используются бракованные четырехъядерные полупроводниковые заготовки.

Таким образом, в ассортименте AMD число двухъядерных процессоров с микроархитектурой K10 (Stars), обладающих, среди прочего, и кэш-памятью третьего уровня объёмом 2 Мбайта, неуклонно увеличивается. При этом следует иметь в виду, что Athlon X2 серии 7000 представляют собой производную от процессоров Phenom X4 ещё первого поколения, с ядром Agena, для выпуска которых используется старый 65-нм технологический процесс. Это означает, что Athlon X2 серии 7000 работают только в Socket AM2/AM2+ материнских платах и поддерживают лишь DDR2 память. Впрочем, так как предназначены они для использования в недорогих компьютерах, такие ограничения вполне разумны.

Основные характеристики процессоров Athlon X2 с микроархитектурой K10 (Stars) можно почерпнуть, например, из приведённого ниже скриншота диагностической утилиты CPU-Z.

Никаких неожиданностей здесь нет: старшая модель Athlon X2 7850 оказалась лишь на 100 МГц быстрее рассмотренной нами ранее предшественницы и работает на частоте 2,8 ГГц. Всё остальное так и осталось по-старому. Поэтому, от Athlon X2 серии 7000 ждать чудес явно не следует: производительность этой линейки отличается от быстродействия Athlon X2 с микроархитектурой K8 незначительно, разгоняются такие процессоры достаточно плохо, их тепловыделение сравнительно высоко. Но, тем не менее, выбирать не приходится, и тем, кто решится связаться с двухъядерными процессорами AMD сегодня, придётся мириться со всеми этими недостатками, по крайней мере, до тех пор, пока компания не предложит двухъядерные процессоры, использующие более новые 45-нм ядра.

Intel Pentium

В отличие от AMD, компания Intel давно внедрила 45-нм технологический процесс при производстве практически всех своих моделей, за исключением разве только совсем бюджетных процессоров Celeron. Что же касается интересующих нас в первую очередь Pentium, то все представители этой линейки с процессорными номерами E5000 основываются на 45-нм ядре Wolfdale-2M, получающемся при отключении части кэш-памяти в полноценных ядрах Wolfdale, которые используются в процессорах серии Core 2 Duo.

В итоге двухъядерные процессоры, противостоящие (по крайней мере, с точки зрения цены) семейству Athlon X2, обладают кэш-памятью второго уровня объёмом 2 Мбайта, что в три раза меньше кэш-памяти «полноценных» Wolfdale. Но это далеко не единственная характеристика, претерпевшая ухудшение при получении из Core 2 Duo в 3-4 раза более дешёвого процессора. Pentium серии E5000 используют медленную 800-мегагерцовую FSB и имеют более низкие, чем Core 2 Duo, тактовые частоты.

В результате, основные характеристики процессора Pentium E5400, венчающего модельный ряд E5000, отображаются на скриншоте диагностической утилиты CPU-Z следующим образом:

Говоря о семействе процессоров Pentium, хочется подчеркнуть ещё две их особенности, о которых частенько забывают покупатели. Во-первых, в отличие от всех других LGA775-процессоров с 45-нм ядрами поколения Core, Pentium Dual-Core не имеют поддержки набора команд SSE4.1. Напомним, что этот набор инструкций включает в себя 47 команд и используется некоторыми современными видеокодеками. Впрочем, особо расстраиваться по этому поводу явно не следует - как минимум из-за того, что семейство Athlon X2 также SSE4.1 не поддерживает.

Вторым же, более серьёзным недостатком процессоров Pentium является отсутствие поддержки технологии виртуализации. И если раньше этот факт мало волновал большинство пользователей, то теперь ситуация вполне может поменяться на противоположную. Дело в том, что технология виртуализации используется режимом эмуляции Windows XP в грядущей операционной системе Windows 7, предназначенном для обеспечения работы приложений, по каким-либо причинам с Windows 7 несовместимых. Отсутствие же у процессора соответствующего свойства ставит крест на возможности запуска в будущей операционной системе виртуальной машины со стареющей, но, тем не менее, широко распространённой ОС. Впрочем, вряд ли несовместимых приложений будет много - как показывает практика, в основном это либо старые игры, либо какое-то узкоспециализированное и малораспространённое ПО.

Основные характеристики протестированных процессоров

Ставя перед собой цель сравнения актуальных двухъядерных процессоров стоимостью порядка 2-3 тысяч рублей, мы сосредоточили внимание на Athlon X2 7850 и 7750, а также семействе Pentium E5000. К сожалению, пока мы не смогли получить в нашу лабораторию новый процессор Pentium E6300, так что тесты этой модели временно откладываются. Зато в число соперников мы добавили старый процессор AMD, Athlon X2 6000, который, несмотря на свою принадлежность к микроархитектуре K8 и отсутствие в официальном прайс-листе AMD, всё ещё способен тряхнуть стариной и продемонстрировать уровень производительности, вполне укладывающийся в рамки, определяемые интересующей нас ценовой категорией. Итак, представляем вашему вниманию полный перечень протестированных моделей.

Надо заметить, что, хотя официальные цены ниже у AMD, на практике на момент подготовки статьи в нашем прайс-листе Pentium DC E5200 был на семьдесят рублей дешевле, нежели Athlon X2 7750.

Мы не стали добавлять в наше сравнение двухъядерные Intel Celeron, так как и с точки зрения потребительских характеристик, и с точки зрения цены они находятся на более низкой ступени процессорной иерархии.

Описание тестовой платформы

Для тестирования перечисленных в приведённой таблице продуктов были собраны две аналогичные платформы, предназначенные для Socket AM2 и LGA775 процессоров соответственно. В этих платформах использовались следующие компоненты:

Материнские платы:

ASUS P5Q Pro (LGA775, Intel P45 Express, DDR2 SDRAM);
Gigabyte MA790GP-DS4H (Socket AM2+, AMD 790GX + SB750, DDR2 SDRAM).

Оперативная память: GEIL GX24GB8500C5UDC (2 x 2Гбайт, DDR2-800 SDRAM, 5-5-5-15).
Графическая карта: ATI Radeon HD 4890.
Жёсткий диск: Western Digital WD1500AHFD.
Операционная система: Microsoft Windows Vista x64 SP1.
Драйверы:

Intel Chipset Software Installation Utility 9.1.0.1007;
ATI Catalyst 9.4 Display Driver.

Несмотря на то, что процессоры AMD Athlon X2 7850 и 7750 могут работать с DDR2-1067 памятью, их тестирование, также как и всех остальных участников, мы выполняли c DDR2-800 SDRAM. Такое решение обусловлено не столько желанием поместить все рассматриваемые процессоры в аналогичные условия, сколько экономической целесообразностью. Скорость памяти мало влияет на итоговое быстродействие системы, поэтому при сборке недорогих компьютеров разумнее использовать более дешёвую, а не более высокочастотную память.

Производительность

Общая производительность

Результаты, показываемые процессорами при измерении комплексной производительности в типичных наборах приложений, не преподносят никаких сюрпризов. В целом, процессоры располагаются на диаграммах сообразно их стоимости. Отметить разве только стоит превосходство Athlon X2 в тестовом сценарии «Productivity», что говорит о востребованности большого объёма кэш-памяти в типичных офисных приложениях, а также преимущество моделей с микроархитектурой Core при построении и обработке трёхмерных изображений.

Кстати, отдельного упоминания заслуживает ощутимое превосходство новых Athlon X2 с ядром Kuma над процессором старого поколения Athlon X2 6000. Этот факт может служить яркой иллюстрацией превосходства микроархитектуры K10 (Stars) над предшествующей ей микроархитектурой K8. Впрочем, величина этого превосходства явно недостаточна для того, чтобы предлагаемые AMD двухъядерные процессоры смогли бы конкурировать с семейством Core 2 Duo - они проигрывают по быстродействию даже старшим представителям модельного ряда Pentium.

Игровая производительность

Производительность в современных играх в первую очередь определяется мощностью графического ускорителя. А процессоры со стоимостью 2-3 тысячи рублей, как можно видеть по полученным результатам, вполне справляются с той нагрузкой, которая может возлагаться на них в игровых приложениях, и обеспечивают приемлемую скорость. Это значит, что для недорогих игровых систем процессоры Athlon X2 и Pentium подходят хорошо, а свободные деньги лучше направить на покупку более серьёзной видеокарты.

Впрочем, семейство Pentium в целом демонстрирует всё же чуть более высокие показатели, чем Athlon X2 серии 7000, которые, хотя это и выглядит странным, проигрывают выпущенному почти два с половиной года назад Athlon X2 6000.

Производительность при кодировании видео

В очередной раз мы убеждаемся в том, что кодек DivX лучше оптимизирован для процессоров с микроархитектурой Core. Зато при использовании набирающего популярность кодека x264 победа оказывается на стороне процессоров Athlon X2, являющихся носителями микроархитектуры K10 (Stars).

Прочие приложения

Скорость выполнения финального рендеринга в 3ds max оказывается значительно выше, если сердцем системы является процессор семейства Pentium. Очевидно, что микроархитектура Core, предполагающая обработку четырёх, а не трёх команд за такт, более приспособлена для тяжёлой вычислительной работы.

Такой же вывод можно сделать и при измерении скорости компьютерного моделирования процесса свёртывания белков, выполняемого клиентом популярной системы распределённых вычислений Folding@Home.

Не лучше для двухъядерных процессоров AMD обстоит дело и со скоростью работы в Adobe Photoshop. Athlon X2 поколения K10 (Stars) хоть и увеличили своё быстродействие по сравнению с предшественниками, для успешной конкуренции с процессорами Intel с микроархитектурой Core этого всё ещё недостаточно. Впрочем, откровением для наших читателей это не является: Photoshop, 3ds max и Folding@Home давно зарекомендовали себя как задачи, неблагоприятные для любых процессоров, предлагаемых компаний AMD.

Ещё одним таким приложением является Excel, счёт в котором выполняется процессорами Intel почти в два раза быстрее. Кстати, Excel относится и к тем приложениям, в которых новые Athlon X2 7850 и 7750 проигрывают в производительности и своим предшественникам с микроархитектурой K8.

Не порадуют приверженцев продукции компании AMD и результаты в WinRAR. При переходе к новой архитектуре архивация стала выполняться процессорами этого производителя медленнее. В результате, если ранее в тестах WinRAR процессоры Athlon X2 смотрелись значительно лучше конкурирующих предложений Intel, то теперь речь идёт лишь о мизерном преимуществе.

Энергопотребление

Процессоры Phenom, выпускавшиеся по 65-нм технологическому процессу, не могли похвастать хорошими показателями экономичности. По этому параметру они существенно проигрывали даже четырёхъядерным процессорам Intel, оснащённым 65-нм ядрами. Теперь же AMD предлагает нам сопоставить то же самое ядро старых Phenom, правда, усечённое до двухъядерного варианта, с современными 45-нм процессорами Intel, в основе которых лежит изначально двухъядерный полупроводниковый кристалл. Совершенно очевидно, что ничего хорошего из этого не получится, и исход сравнения энергопотребления Athlon X2 и Pentium предрешён. Тем не менее, мы решили всё-таки взглянуть на цифры, чтобы оценить «масштабы бедствия».

Приводимые ниже цифры представляют собой полное энергопотребления тестовых платформ в сборе (без монитора) «от розетки». Во время измерений нагрузка на процессоры создавалась 64-битной версией утилиты LinX 0.5.8. Кроме того, для правильной оценки энергопотребления в простое мы активировали все энергосберегающие технологии: C1E, Cool"n"Quiet и Enhanced Intel SpeedStep.

В состоянии покоя активируются все процессорные технологии энергосбережения, поэтому энергопотребление систем различается не так сильно. Тем не менее, превосходство процессоров, ядра которых производятся по более современному технологическому процессу, очевидно даже в этом случае.

Под нагрузкой же картина усугубляется. Соперничать по характеристике «производительность на ватт» с Pentium бесполезно, недаром эти процессоры так часто используются в качестве основы HTPC. Системы на базе Athlon X2 с 65-нм ядром проигрывают им более чем ощутимо, разница достигает десятков ватт, поэтому, если энергопотребление и тепловыделение системы для вас не безразличны, на двухъядерных процессорах AMD можно смело поставить крест.

Разгон

Фиаско, которое терпят процессоры Athlon X2 при сопоставлении их энергопотребления с энергопотреблением конкурирующих предложений, сопровождается и плачевными результатами разгона. Виной тому, естественно, всё то же старое 65-нм ядро Kuma, которое уже неоднократно подтверждало свою враждебность разгону.

В данном случае мы проверили разгонные возможности серии Athlon X2 7000, попытавшись достичь максимальной тактовой частоты в системе со старшим в модельном ряду процессором Athlon X2 7850. Разгон проводился на той же тестовой платформе, что и тесты производительности. В качестве системы охлаждения был использован воздушный кулер Scythe Mugen.

Впрочем, даже использование сравнительно мощного кулера и повышение напряжения питания процессора со штатных 1,3 до 1,475 В не позволило добиться стабильной работы на частоте выше, чем скромные 3,25 ГГц.

Поэтому тот факт, что процессоры Athlon X2 7850 и 7750 относятся к серии Black Edition и потому имеют незаблокированный множитель – утешение слабое. В реальности эти процессоры оказываются способны лишь на небольшое увеличение частоты при разгоне, не превышающее 20-25 %.

Другое дело Intel Pentium. Лежащее в основе этих моделей 45-нм ядро Wolfdale является одним из лучших вариантов в плане разгона на сегодняшний день. В результате, повышение напряжения питания с 1,25 до 1,45 В дало нам возможность без особых осложнений разогнать процессор Pentium E5400 до частоты 4,0 ГГц с использованием для отвода тепла того же Scythe Mugen.

Следует подчеркнуть, что невысокая частота FSB, используемая процессорами Pentium в номинальном режиме, играет на руку оверклокерам. Так как двухъядерные процессоры Intel лишены свободного множителя, орудовать при разгоне приходится исключительно частотой шины. Но даже в нашем случае, когда частота процессора в разгоне была увеличена почти на 50 %, частота FSB достигла лишь 297 МГц, что, вне всяких сомнений, под силу любым материнским платам, включая и недорогие продукты, основанные на «урезанных» наборах логики, например, Intel P43.

Таким образом, разгонять Pentium лишь немногим сложнее, чем процессоры Athlon X2, относящиеся к серии Black Edition. А вот результат их разгона оказывается куда весомее: на фоне семейства Pentium мы бы вообще не стали причислять Athlon X2 к процессорам, способным вызвать интерес у энтузиастов.

Выводы

Если тестирование производительности и способно оставить какие-то вопросы о том, какой из двухъядерных процессоров стоимостью в районе 2-3 тысяч рублей следует считать оптимальным выбором, то измерение энергопотребление и тесты на разгон отметают всякие сомнения. С сожалением мы вынуждены констатировать, что компания AMD сегодня предлагает неконкурентоспособные двухъядерные модели, уступающие процессорам Pentium практически по всем потребительским качествам.

Но даже если сосредоточиться только на быстродействии и закрыть глаза на всё остальное, выводы от этого вряд ли поменяются. Во многих приложениях Athlon X2 серии 7000 заметно уступают конкурентам, число же задач, где они демонстрируют лучшую, чем Pentium E5000, производительность, невелико. Именно поэтому предлагаемые сегодня компанией AMD двухъядерные процессоры способны заинтересовать хоть кого-то только лишь в одном случае – когда речь идёт об обновлении старой Socket AM2 системы. Собирать же новый компьютер, выбирая за основу Athlon X2, пусть даже с микроархитектурой K10 (Stars), совершенно иррационально.

Иными словами, ответ на вопрос, поставленный нами в начале этой статьи, совершенно однозначен: сегодня Intel предлагает лучшие двухъядерные процессоры, даже если они относятся к серии Pentium, во многом дискредитировавшей себя в эпоху господства микроархитектуры NetBurst. Ведь современные процессоры Pentium не имеют ничего общего со старыми Pentium 4 и Pentium D, они обладают той же микроархитектурой, что и Core 2 Duo, отличаясь от них лишь размером L2-кэша, частотой шины и тактовой частотой. В результате, современная серия Pentium Dual-Core выглядит весьма соблазнительно, предлагая отличное сочетание цены, производительности и энергопотребления. И плюс к тому, процессоры Pentium – это прекрасный плацдарм для оверклокерских экспериментов.

Но всё-таки на этом мы бы не стали ставить финальную точку в рассмотрении двухъядерных процессоров. Дело в том, что уже через две недели нас ожидает встреча с принципиально новыми двухъядерными моделями AMD, которые будут использовать в своей основе современные ядра, выпускаемые по 45-нм технологическому процессу. И эти процессоры, известные сегодня под кодовыми именами Callisto и Regor, очевидно, будут противопоставлены более дорогим двухъядерным процессорам Intel, чем Pentium. Хочется надеяться, что их соперничество с интеловскими конкурентами окажется более успешным. По крайней мере, определённые предпосылки к этому есть: перспективные процессоры не просто получат новые ядра, производимые с использованием более современного техпроцесса, но и смогут похвастать более высокими частотами, большим объёмом кэш-памяти и поддержкой DDR3 SDRAM.

Другие материалы по данной теме

Новый степпинг Intel Core i7: знакомимся с i7-975 XE
Intel Core 2 Duo под ударом: обзор процессора AMD Phenom II X3 720 Black Edition
Знакомимся с Socket AM3: обзор процессора AMD Phenom II X4 810

Введение

Первые процессоры с архитектурой AMD64 стали появляться ещё в апреля 2003 года. Это были процессоры Opteron серии 200, которые продемонстрировали довольно неплохой уровень производительность благодаря своей отличной архитектуре. Серверный рынок сам по себе имеет довольно маленький процент, от общего рынка процессоров, поэтому анонс настольных процессоров с архитектурой AMD64 для высокопроизводительных ПК не заставил себя долго ждать, так 23 сентября 2003 года были официально представлены модели: AMD Athlon 64 3200+ и AMD Athlon 64 FX-51, а затем и AMD Athlon 64 3400+. В преддверии нового года, поклонников продукции AMD также ждал сюрприз: без какого-либо ажиотажа свет увидел новый процессор Athlon 64 3000+, который направлен на массовый рынок, и о котором пойдёт речь в сегодняшнем материале.

Линейка процессоров AMD 8-го поколения

Компания AMD выпускает несколько моделей процессоров 8-го поколения, предназначенных для определённых секторов рынка.

• Athlon 64 FX-51

Для лучшего представления и удобства восприятия материала приведём небольшую табличку в которой собраны технические характеристики вышеперечисленных процессоров.

	Opteron 144	Athlon 64 FX-51	Athlon 64 3400+	Athlon 64 3200+	Athlon 64 3000+
Корпусировка
Частота
Тех.процесс	0.13 мкм, SOI	0.13 мкм, SOI	0.13 мкм, SOI	0.13 мкм, SOI	0.13 мкм, SOI
Число транзисторов
Площадь ядра
Номинальное напряжение
Контроллер памяти	Двуканальный, 128-битный	Двуканальный, 128-битный	Одноканальный, 64-битный	Одноканальный, 64-битный	Одноканальный, 64-битный
Типы памяти		Регистровая DDR400/ DDR333/ DDR266 SDRAM	DDR400/ DDR333/ DDR266 SDRAM	DDR400/ DDR333/ DDR266 SDRAM	DDR400/ DDR333/ DDR266 SDRAM
L1 кеш		128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные)	128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные)	128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные)	128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные)
L2 кеш	1024 Кбайт (эксклюзивный)	1024 Кбайт (эксклюзивный)	1024 Кбайт (эксклюзивный)	1024 Кбайт (эксклюзивный)	512 Кбайт (эксклюзивный)
Cool’n’Quiet

AMD Athlon 64 3 0 00+

Слухи о том, что AMD готовит новый процессор Athlon 64 с рейтингом 3000+, поползли по сети быстро. Большинство обозревателей, тестеров и экспертов предполагали, что новая бюджетная модель будет отличатся лишь тактовой частотой. Сомнений ни у кого не осталось, что может быть иначе, особенно, если посмотреть на модельный ряд мобильных процессоров Athlon 64, так модель с рейтингом 3200+ имеет частоту 2000 Мгц, а 3000+ - 1800 Мгц. Официальный релиз компании расставил все точки над I. Новый настольный процессор AMD Athlon 64 3000+ имеет такую же тактовую частоту, что и более дорогая модель с рейтингом 3200+. Изменения коснулись кэш-памяти второго уровня, объём которой у Athlon 64 3000+ уменьшился, по сравнению с Athlon 64 3200+,вдвое и составил 512 Кбайт против 1 Мбайта у модели 3200+. Вашему вниманию мы представляем скриншот из программы CPU-Z.

Такое решение компании AMD имеет логическое объяснение. Процессоры семейства Athlon 64 имеют довольно большую площадь кристалла, что делает их производство довольно дорогим т.к. количество брака достаточно велико. Большой процент брака приходится именно на кеш-память, по причине того, что последняя занимает 50% площади кристалла. Таким образом, компания AMD уже в не первый раз пытается убить двух зайцев одним выстрелом, вспомним ситуацию с ядрами Barton и Thorton. Таким образом, компании удалось:

Выпустить такое необходимое бюджетное решение, как AMD Athlon 64 3000+, потребность рынка в котором очень велика

Выгодно избавится от большего количества бракованных кристаллов

Теоретически, исходя из ситуации сложившийся с Barton и Thorton, а также с Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition, можно предположить, что производительность у Athlon 64 3000+, в сравнении с Athlon 64 3200+, упадёт не сильно. Само по себе снижение или увеличение объёма кэш-памяти не даёт значительного снижение или увеличения производительности, яркими тому примерами являются процессоры AMD Athlon на ядрах Barton и Thorton, а также процессоры Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition. Но теория теорией, а практика практикой, поэтому отложим наши выводы до объективного тестирования.

AMD Athlon 64 3000+ также как и старшие модели, поддерживает технологию Cool’n’Quiet – интеллектуальная технология понижения тепловыделение. По сути Cool’n’Quiet является усовершенствованной технологией PowerNow!, которая уже большое количество времени используется в “мобильных” процессорах от AMD. Принцип работы технологии достаточно простой: посредством драйвера, который сбрасывает или повышает тактовую частоту процессора, определяется степень загрузки центрального процессора, и в соответствии с полученными данными, оптимизируется рабочая частота процессора и соответственно напряжение на процессоре. Здесь можно представить вполне логичную ситуацию: пользователь работает Word, соответственно степень загрузки процессора незначительна, драйвер снижает рабочую частоту и напряжение на ядре процессора. Ситуация кардинально меняется, если вы запускаете современную компьютерную игру или другое ресурсоёмкое приложение. Опять же драйвер определяет степень загрузки, которая стала максимальной, после чего увеличивается рабочая частота процессора и соответственно напряжения на ядре процессора.

Давайте от теории перейдём к практике. При запуске обычных офисных приложений, тактовая частота процессора снизилась до 800 Мгц, а напряжение на ядре – до 1.3В. Также стоит отметить, что снижение рабочей частоты процессора, происходит за счёт изменения множителя, так в нашем случаи, при частоте в 800 Мгц, множитель составил 4х.

После того, как нагрузка на процессор увеличивается, рабочая точка меняется и процессор работает на частоте 1800 Мгц, а напряжение и множитель составляет 1,4В и 9х соответственно.

Помимо этого процессоры AMD Athlon 64 могут переходить в так называемый “ждущий режим” (Halt/Stop Grant).

Для удобства представления рабочих точек и количества тепловыделения на той или иной рабочей частоте приведём небольшую таблицу.

Коробка, кулер, наклейка…

Процессор AMD Athlon 64 3000+ попал на тестирование в боксовом варианте. В коробке небольших размеров помимо Athlon 64 3000+ ещё находились: кулер, устройство для крепления CPU к материнской плате и наклейка с логотипом процессора.

Стоит сказать несколько о кулере, идущим в комплекте с процессорами AMD Athlon 64. Кулер имеет основание из сплава с большим процентом содержанием меди, к которому прикреплено большое количество тонких ребёр. Вентилятор, на двух шарикоподшипниках со встроенным температурным датчиком, имеет скорость вращения 3050 об/мин - 6000 об/мин (варьируется в зависимости от температуры процессора, порогом является 42 градуса по Цельсию (ниже 42 - 3050 об/мин, выше 42 - <=6000 об/мин). Уровень шума не высок: субъективно он значительно ниже нежели у кулеров, поставляемых с процессорами Intel Pentium 4.

Тестирование

Тестовые испытания проводились на тестовом стенде следующей конфигурации:

Материнские платы: MicroStar K8T Neo (VIA K8T800) и ASUS P4C800 Deluxe (Intel 875P)

Процессор: AMD Athlon 64 3000+ и Intel Pentium 4 3000 Мгц (800 Мгц FSB, Northwood)

Память: 2x256 Мбайт PC3200 Hynix DDR SDRAM CL 2.0

Видеокарта: ASUS V9560 Ultra (NVIDIA GeForce FX 5600 Ultra)

Жёсткий диск: Seagate Barracuda 7, 80 Гбайт

Конечно же было бы неплохо сравнить производительность AMD Athlon 64 3000+ с другими процессорами из линейки Athlon 64, но этой возможности нет по причине отсутствия таковых процессоров. Поэтому пришлось ограничится сравнением AMD Athlon 64 3000+ с его главным конкурентом Intel Pentium 4 3000 Мгц.

На тестовом стенде были установлены операционная система Microsoft Windows XP Service Pack 1, а также тестовые программы и реальные игровые приложения:

Тайминги памяти на обеих платах были выставлены как 2.0/5/3/3.

Синтетические тесты 3DMark 2001 SE и 3DMark 2003, а также игровой бенчмарк GunMetal BenchMark использовали максимальную детализацию, разрешение 640х480 и 32-х битный цвет.

При архивации данных использовались архиватор WinRAR 3.20 и папка с данными (PCBench) из тестового пакета ZD Winstone 2004. Данная папка была выбрана, потому что она имеет большой размер и в ней содержатся практически все типы файлов.

Тесты на сжатия видео проводились при помощи программы VirtualDub 1.5.1 и кодека DivX codec 5.05a Pro. Сжимаемый видеофайл имел размер 74,5 мегабайта.

Тесты на кодирование Mp3 проводились при помощи кодера RazorLame 1.1.5.1342 и кодека Lame codec 3.93.1. Файла в формате Wave, а именно програбленный альбом “Master Of Puppets” группы Metallica сжимался в Mp3-файлы с битрейтом 128 кб/с и частотой дискретизации 41 КГц.

Реальные игровые приложения использовали 32-х битный цвет и разрешение 800x600. VSync отключался. Компрессия текстур отключалась непосредственно в игровых приложениях. Все игровые приложения настраивались на максимальную детализацию.

С каждой новой тестируемой платой, заново устанавливались операционные системы и все тестовые приложения.

Результаты тестирования

Тестовые приложения	AMD Athlon 64 3000+	Intel Pentium 4 3000 Мгц	Превосходство/отстование AMD Athlon 64 3000+ (%)
Business Winstone 2004
Content Creation Winstone 2004
SiSoftware Sandra 2003, CPU BenchMark, Dhrystone ALU, MIPS
SiSoftware Sandra 2003, CPU BenchMark, Whetstone FPU, MPFLOPS
SiSoftware Sandra 2003, Memory BenchMark, Int, MB/s
SiSoftware Sandra 2003, Memory BenchMark, Floaut, MB/s
PCMark 2004, Score
PCMark 2004, CPU score
PCMark 2004, Memory Score
PCMark2004, File Compression, MB/s
PCMark2004, File Encryption, MB/s
PCMark2004, File Decompression, MB/s
PCMark2004, Image Processing, MPixels/s
PCMark2004, Virus Scanning, MB/s
PCMark2004, Grammar Check, KB/s
PCMark2004, File Decryption, MB/s
PCMark2004, Audio Conversion, KB/s
PCMark2004, WMV Video Compression, fps
PCMark2004, DivX Video Compression, fps
PCMark2004, Physics Calculation and 3D, fps
PCMark2004, Graphics Memory - 64 Lines, fps
Архивация: WinRAR 3.11, seconds
Кодирование видео: VirtualDub 1.5.1 + DivX codec 5.05a Pro, seconds
Кодирование звука MP3: RazorLame 1.1.5.1342 + Lame codec 3.93.1, seconds
CINEMA 4D, CINEBENCH 2003
Hardware Lighting Test, Scene 1, fps
Hardware Lighting Test, Scene 2, fps
Software Lighting Test, Scene 1, fps
Shading Test, Scene 1, fps
Shading Test, Scene 2, fps
Single CPU Render Test, sec
800x600x32
Unreal Tournament 2003 (Direct3D), fps
Return to Castle Wolfenstein (OpenGL), fps
Serious Sam 2 The Second Encounter (OpenGL), fps
Quake3 Arena (OpenGL), fps
Unreal II: The Awakening (Direct3D), fps
Comanche 4 (Direct3D), fps
Tomb Raider - Angel Of Darkness (Direct3D), Demo: Paris3c, fps
HALO: Combat Evolved 1.2 (Direct3D), fps
X2: The Threat Demo (Direct3D), fps
Call of Duty (OpenGL), fps
AquaMark 3 (Direct3D), Default, fps
AquaMark 3 (Direct3D), Default, CPU, fps
GunMetal BenchMark 1 (Direct3D), 640x480x32, fps
GunMetal BenchMark 2 (Direct3D), 640x480x32, fps
Тестовые приложения	AMD Athlon 64 3000+	Intel Pentium 4 3000 Мгц	Intel Pentium 4 3000 Мгц

Производительность в офисных и мультимедиа приложениях

В тестовом пакете ZD Winstone 2004 производительность системы на Athlon 64 выше, нежели производительность системы, в основу которой лёг микропроцессор Intel Pentium 4.

Производительность в синтетических тестах

Бенчмарк микропроцессора из тестового пакета Sandra 2003 говорит о отставании микропроцессора AMD от продукта Intel. Однако не стоит принимать результаты этого теста близко к сердцу: общеизвестный факт, что тестовый пакет SiSoftware Sandra очень уже лояльно относится к продуктам Intel.

Тесты памяти демонстрируют нам аналогичную картину.

Результаты PCMark 2004 говорят о полном разгроме Athlon 64 3000+. Результаты получились действительно разгромные, а в мозге закралась мыслишка о оптимизации этого теста под архитектуру микропроцессора Pentium 4. Попробуем разобраться в сложившийся ситуации, для этого давайте посмотрим на подробные результаты тестов из пакета PCMark 2004. Первые шесть тестов запускают по два вычислительных потока синхронно, а здесь технология Hyper-Threading делает своё дело.

Остальные тесты, в основном, относятся к задачам кодирования, а с этим, действительно, лучше справляется Intel Pentium 4. Athlon 64 выигрывает лишь в тестах проверки грамматики и физического моделирования.

Полусинтетический пакет 3DMark 2001SE показывает превосходство AMD Athlon 64 3000+. Результаты же 3DMark 2003 говорят о практически идентичной производительности обоих процессоров, что говорит о том, что данный тестовый пакет очень сильно зависит от производительности видеоподсистемы.

Производительность в тестах на сжатие данных, кодирование/декодирование аудио и видео

Архивация данных критична к производительности подсистемы памяти и как мы видим, подсистема памяти у платформы на Athlon 64 организована лучше.

В кодировании видео, производительность контроллера памяти также играет не последнюю роль, и мы видим идентичную незначительное отставание Athlon 64.

А вот кодирование Mp3 напротив: относится к подсистеме памяти очень даже лояльно, но категорично – к производительности центрального процессора, и как мы видим здесь побеждает процессор Intel Pentium 4 3000 Мгц с довольно большим отрывом.

Производительность в профессиональных приложениях

С профессиональными задачами как мы видим, лучше справляется AMD Athlon 64.

Производительность в реальных игровых приложениях

В компьютерных играх AMD Athlon 64 3000+ показывает себя с наилучшей стороны: практически во всех приложениях, Athlon 64 показал большую производительность нежели Pentium 4. Исключение составляют игровые приложения в основу которых лёг движок или модифицированная версия движка Quake 3 Arena, как известна последний намного лучше обрабатывается системами с процессорами Intel Pentium 4.

Производительность в полусинтетических псевдо DirectX 9 бенчмарках

Опять же, мы наблюдаем превосходство платформы, построенной на базе микропроцессора AMD Athlon 64 3000+.

Выводы

У компании AMD получился отличный продукт. Процессор AMD Athlon 64 3000+ обладает отличной производительность за частую более высокой чем у главного конкурента Intel Pentium 4 3000 Мгц. Об абсолютном превосходстве Athlon 64 3000+ говорит не приходится, по причине того, что процессор хорош не во всех тестах, так например в задачам кодирования и тестах с двумя вычислительными потоками побеждает Intel Pentium 4. И тем не менее, учитывая то, что на данный момент нет 64-х битной ОС Windows XP и 64-х битных приложений, AMD представила замечательный продукт у которого несомненно будет успех, учитывая его официальную (в прайсе AMD) цену в 212 у.е. По этой цене конкурент в лице компании Intel может предложить лишь микропроцессор Intel Pentium 2800 Мгц. Однако давайте посмотрим на наши Минские цены: AMD Athlon 64 3000+ стоит у нас порядка 275-280 у.е, а что за эту цену можно купить от Intel? Лишь Intel Pentium 4 2800 Мгц. А если учесть цены на материнские платы на VIA K8T800 и на платы, в основу которых лёг Intel 875P… По-моему далее лишние слова излишни…

Автор выражает благодарность компании GreenLine – официальному дистрибьютору продукции MSI на территории РБ за предоставленные для тестирования центральный процессор AMD Athlon 64 3000+ и системную плату MicroStar K8T Neo

Длительное время Advanced Micro Devices, подобно Cyrix, производила центральные процессоры 286, 386 и 486, которые были основаны на разработках Intel. К5 был первым независимо созданным х86 процессором, на который AMD возлагала большие надежды.

Однако, покупка компанией AMD основанного в Калифорнии конкурента весной 1996 года, кажется, создала возможность лучше подготовиться к своей следующей атаке на Intel. К6 начал жизнь как Nx686, будучи переименованным после приобретения NextGen. Серия ММХ-совместимых процессоров К6 была запущена в середине 1997 года, за несколько недель до Cyrix 6х86МХ, и сразу была одобрена пользователями.

Изготовленный по 5-слойной 0.35-мкм технологии, К6 был почти на 20 % меньше, чем Pentium Pro и при этом содержал на 3.3 миллионов транзисторов больше (8.8 против 5.5 миллионов). Большинство этих дополнительных транзисторов находилось в кэше первого уровня на 64 Кбайт (на кэш команд 32 Кбайт и на кэш данных 32 Кбайт). Это равносильно четырем Pentium Pro или двум Pentium ММХ и Pentium 2.

Центральный процессор К6 поддерживал технологию ММХ Intel, включая 57 новых х86 команд, разработанных для развития мультимедийного программного обеспечения. Как и Pentium Pro, К6 был многим обязан классическим технологиям RISC. Используя суперскалярную микроархитектуру AMD RISC86, чип декодировал каждую х86-инструкцию в ряд более простых действий, которые могли быть обработаны, используя типичные принципы RISC - такие, как выполнение вне естественного порядка, переименование регистров, предсказание переходов, спекулятивное исполнение, опережающая выборка данных.

Центральный процессор К6 начинал с версий 166.200 и 233 МГц. Уровень его производительности был очень схож с Pentium Pro соответствующих частот с его максимальным 512 Кбайт кэшем второго уровня. Общее с чипом Cyrix MX (но в несколько меньшей степени) - работа с плавающей запятой - была областью относительной слабости по сравнению с Pentium Pro или Pentium 2. Однако проникновению процессора на рынок в конце 1997 - начале 1998 года препятствовали проблемы, которые возникли у AMD при перемещении ее нового производственного 0.25-мкм процесса из лабораторий на заводы-изготовители. Это привело к падению производства центральных процессоров на 200 и 233 МГц, задержке введения чипа 266 МГц и отмене чипа 300 МГц.

Процессор AMD К6-2

Процессоры AMD К6-2 с 9.3 миллионами транзисторов производились по 0.25-микронной технологии AMD. Процессор был упакован в 100 МГц Sирег7-совместимую, 321-контактную керамическую плату (ceramic pin grid array (CPGA) package).

K6-2 включает инновационную эффективную микроархитектуру RISC86, большой (64 Кбайт) кэш первого уровня (двухпортовый кэш данных на 32 Кбайт, кэш команд на 32 Кбайт с дополнительным предрасшифровывающим кэшем на 20 Кбайт), а также улучшенный модуль работы с плавающей запятой. Эффективная производительность при его запуске в середине 1998 года была оценена в 300 МГц, к началу 1999 года самым быстрым из доступных процессоров была версия 450 МГц.

Трехмерные возможности К6-2 представляли другое важное достижение. Они были воплощены в AMD технологии 3DNow!, как новый набор из 21 команды, который дополнял стандартные команды ММХ, уже включенные в архитектуру К6, что ускоряло обработку трехмерных приложений.

Процессор AMD K6-3

В феврале 1999 года AMD объявила о начале выпуска партии 400 МГц AMD К6-lll процессора под кодовым названием «Sharptooth» и опробовала 450 МГц версию. Ключевой особенностью этого нового процессора была инновационная разработка - «Трехуровневый кэш».

Традиционно процессоры персональных компьютеров использовали два уровня кэша:

• кэш первого уровня (L1), который обычно расположен на кристалле;
• кэш второго уровня (L2), который мог располагаться либо вне центрального процессора, на материнской плате или слоте, либо непосредственно на чипе центрального процессора.

Общее эмпирическое правило при проектировании подсистемы кэша - чем больше и быстрее кэш, тем выше производительность (ядро центрального процессора может быстрее получить доступ к инструкциям и данным).

Признавая выгоды большого и быстрого кэша в удовлетворении потребностей приложений, все более требовательных к производительности персональные компьютеры, «Трехуровневый кэш» компании AMD вводил архитектурные новшества кэша, разработанные для увеличения производительности персонального компьютера на основе платформы Super7:

• внутренний L2-кэш (256 Кбайт), работающий на полной скорости процессора AMD-K6-3 и дополняющий кэш L1 (64 Кбайт), который был стандартен для всего семейства процессоров AMD-K6;
• многопортовый внутренний кэш, позволяющий одновременное 64-битовое чтение и запись как кэшу L1, так и L2;
• первичную процессорную шину (100 МГц), обеспечивающую соединение с резидентной кэш памятью на системной плате, расширяемой от 512 до 2048 Кбайт.

Таблица основных характеристик процессоров AMD

Тип процессора	Архитектура	Год выпуска	Кодовое наименование	Количество транзисторов, млн	Ядро, мм	L1 -кэш, Кбайт	L2-кэш, Кбайт
AMD K5	K5	1996	SSA/5	4.3	271-161	8+16	Внешн.
		1996	Godot	4.3	181	8+16	Внешн.
AMD К6	К6	1997	Nx686 (Model 6)	8.8	162	32+32	Внешн.
		1998	Little Foot	8.8	88	32+32	Внешн.
K6-2		1998-2001	Chompers	9.3	81	64	Внешн.
К6 3		1999	Sharptooth	21.3	118	64	256
Athlon	К7	1999	Argon	22.0	184	128	512
		2000	Pluto	22.0	102	128	512
		2000-2001	Thunderbird	37.0	120	64+64	256
Duron		2000-2001	Spitfire	25.0	100	64(|) + 64(D)	64-128
		2001-2002	Morgan	25.18	106	128	64
		2003	Applebred	37.2	85	128	64
Athlon ХР/МР		2001-2002	Palomino	37.5	130	128	256
		2002	Thoroughbred	37.2	85	128	256
		2003-2004	Barton	54.3	101	64+64	512
Sempron	К7	2004	Thorton	54.3	101	128	256
		2004	Thoroubred	37.2	85	128	256
		2005	Winchester	68.5	84	128	128
Sempron	К7	2005	Palermo	68-75	84	64+64	128-256
		2006	Manila	103	81	128	128-256
Athlon 64	К8	2003-2004	Clawhammer	105.9	193	128	512-1024
		2004	Newcastle	68.5	144	128	512
		2004	Winchester	68.5	84	128	512
		2005	Venice	76	84	128	512
		2005	San Diego	114	115	128	512-1024
		2006	Orleans	129	125	128	512
		2006	Manchester	154	147	128	512
Opteron		2003	Sledgehammer			64+64	1024
		2005	Venus, Troy, Athens			64+64	1024
Athlon 64 x 2	2-ядерные	2005	Manchester	154	147	128 x 2	512 x 2
		2005	Toledo	233	199	128 x 2	512 x 2
		2006	Windsor	243	220	128 x 2	512 x 2
		2006	Brisbane	153.6	183	128 x 2	1024 x 2

Тип процессора	Архитектура	Размер минимальной структуры, мкм	Тактовая частота шины, МГц	Тактовая частота процессора, МГц	Потребляемая мощность, Вт	Интерфейс
AMD K5	K5	0.5-0.35	50-66	75-100	11-15	Socket 5/7
		0.35	60-66	90-115	12-16	Socket 5/7
AMD К6	К6	0.35 CMOS	66	166-300	13-28	Socket 7
		0.25	66	200-300	13-28	Socket 7
K6-2		0.25	66-100	266-550	15-30	Super7(321 p)
К6 3		0.25	100	400-450	18-30	Super7
Athlon	К7	0.25	200	500-700	36-54	Slot A(575 p)
		0.18	200	550-950	31-62	Slot A
		0.18	200	700-1.4 ГГц	38-72	Socket A/Slot A
Duron		0.18	200	600-950	27-41	Socket A (Socket 462)
		0.18	200	900-1.3 ГГц	44-60	S 462
		0.13	266	1.4-1.8	57	S 462
Athlon ХР/МР		0.18	266	1.4-1.7	62-72	Socket 462
		0.13	266	1.4-2.25	49-74	S 462
		0.13	266-400	1.86-2.33	66-77	Socket A
Sempron	К7	0.13	333	1.5-2.0	62	S 754/S 939
		0.13	333	1.5-2.0	62	S462
		0.09	400	1.6	62	S 754
Sempron	К7	0.09	400	1.6-1.8	59-64.0	Socket А/ Socket 754
		0.09	400	1.6-2.0	35-62	AM2
Athlon 64	К8	0.13	400	1.8-2.4	89	S 754
		0.09	400	1.6-2.4	89	S754
		0.09	400	1.8-2.2	67	S 939
		0.09	400	2.0-2.4	16-89	S 754
		0.09	400	2.2	89	S 939
		0.09	400	1.8-2.4	35-62	AM2
		0.09	400	2.0-2.2	67	S 939
Opteron		0.13	800/НТ	1.4-2.4	55-95	S 940
		0.09	1000/НТ	1.6-3.0	55-95	S 940
Athlon 64 x 2	2-ядерные	0.09	667-800	2.0-2.4	69-110	S939
		0.09		2.0-2.4	89-110	S 939
		0.09		2.0-2.6	65-89	AM2
		0.09		2.0-2.8	65-89	AM2

Проект многопортового внутреннего кэша процессора AMD-K6-3 позволил как кэшу L1 (64 Кбайт), так и кэшу L2 (256 Кбайт) выполнять одновременное 64-битовое чтение и запись операций за один такт процессора. В дополнение к этому многопортовому проекту кэша ядро процессора AMD-K6-I11 было в состоянии получить доступ к кэшам L1 и L2 одновременно, что увеличивало общую пропускную способность центрального процессора.

Процессор AMD Athlon

Выпуск процессора Athlon летом 1999 года был наиболее удачным ходом AMD. Это позволило им гордиться тем, что они произвели первый процессор седьмого поколения (у него было достаточно много радикальных архитектурных отличий от Pentium ll/lll и К6-3, чтобы заслужить название процессора следующего поколения), и это означало также, что они вырвали технологическое лидерство у Intel.

Древнегреческое слово Athlon означает «трофей», или «игры». Athlon - процессор, с помощью которого AMD надеялась увеличить реальное конкурентоспособное присутствие в корпоративном секторе, помимо его традиционного преимущества на потребительском рынке и рынке трехмерных игр. Ядро размещается на кристалле в 102 квадратных миллиметров и содержит приблизительно 22 миллиона транзисторов.

Основные элементы ядра Athlon

Многократные декодеры

Три полных декодера переводят х86-команды в макрооперации (MacroOPs) с фиксированной длиной для более высокой пропускной способности команд и увеличения мощности обработки. Вместо того чтобы выполнять х86 команды с длиной 1-15 байтов, процессор Athlon выполняет макрооперации фиксированной длины.

Блок контроля команд

Как только макрооперация расшифрована, за цикл посылаются до трех макроопераций блоку управления инструкциями (ICU). Это буфер перенаправления макроопераций с 72 входами (ROB), который управляет выполнением каждой макрооперации в целом, осуществляет переименование регистра для операндов, управляет любыми условиями исключения и действиями команды. ICU посылает макрооперацию планировщику исполнения.

Конвейеры исполнения

Athlon содержит 18-разрядный планировщик макроопераций и 36-разрядный планировщик операций мультимедиа и ПТ. Эти планировщики распределяют MacroOPs по девяти независимым конвейерам - три для вычислений с ФТ, три для вычисления адресов и три для выполнения команд ММХ, 3DNow! и операций ПТ для х87.

Супер скалярный блок плавающей точки FPT

Предыдущие центральные процессоры AMD были недостаточно производительными при работе с ПТ по сравнению с Intel. К этому недостатку более чем ответственно отнеслись в Athlon, который характеризуется суперскалярной архитектурой, включающей три конвейера выполнения команд с ПТ вне естественного порядка - FMUL (перемножение с ПТ), FADD (сложение с ПТ) и FSTORE (запись с ПТ). «Суперскалярность» означает способность центрального процессора выполнять более одной команды за такт процессора. Athlon же может выполнять одну операцию над 32-битовым числом с ПТ за такт процессора, что дает производительность в 2.4 Гфлопс при частоте в 600 МГц.

Прогнозирование переходов

Процессор Athlon предлагает сложную динамическую логику прогнозирования ветвления, чтобы минимизировать или устранить задержки из-за команд перехода, широко распространенные в программном обеспечении х86.

Системная шина

Системная шина Athlon - первая системная шина на 200 МГц для х86-платформ. Основанная на протоколе Digital Alpha EV6, первичная шина (FSB) - потенциально расширяемая до 400 МГц и более и, в отличие от разделяемой шины SMP (Symmetric Multi-Processing) проекта Pentium 3, использует архитектуру «точка-точка», чтобы обеспечить широкую полосу пропускания для одно- и многопроцессорных х86 платформ.

Архитектура кэша

Архитектура кэша Athlon существенно превосходит обычные центральные процессоры шестого поколения - полноценный кэш первого уровня 128 Кбайт, в 4 раза больший, чем у Pentium 3, и быстродействующий 64-битовый контроллер вторичного кэша 2-го уровня, поддерживающий от 512 Кбайт до 8 Мбайт.

Расширенный 3D Now

В ответ на Streaming SIMD Extensions (Intel Pentium 3) реализация 3DNow! в Athlon была модернизирована добавлением 24 новых команд к исходной 21 инструкции 3DNow!

Athlon был первоначально доступен в диапазонах скорости 500.550 и 600 МГц и 650 МГц немного позднее (все изготовлены по 0.25-мкм технологии). К концу 1999 года AMD еще более повысила частоту: его ядро К75 (750 МГц) является первым процессором, построенным с использованием алюминиевой 6-слойной технологии 0.18-мкм компании AMD.

Утверждение о том, что это был самый быстрый х86 совместимый центральный процессора тысячелетия, спорно, поскольку Intel быстро ответила объявлением 800 МГц Pentium 3. Однако AMD вскоре вернула лидерство в 2000 году выпуском версий на 800 и 850 МГц и преуспела в опережении Intel в преодолении барьера 1 ГГц буквально через несколько недель.

Процессор Thunderbird

В середине 2000 года была выпущена улучшенная версия Athlon с кодовым названием «Thunderbird».

Технология 0.18-мкм, кэш память 2-го уровня (L2) размером в 256 Кбайт расположена на плате процессора и работает на полной частоте процессора (первые процессоры Athlon имели кэш L2, работавшую на меньших частотах, например при частоте в 1 ГГЦ, память L2 работала на 330 МГц).

Интерфейсы - 462-контактный Socket А и Slot А. Частоты от 0.75 до 1 ГГц. Размещение 256 Кбайт памяти на кристалле привело к увеличению его размера до 120 квадратных миллиметров (102 квадратных миллиметров для ядра). Однако он меньше исходного (0.25-micron) К7 Athlon, который занимает 184 квадратных миллиметров. Добавление 256 Кбайт к L2-кэшу на кристалле весьма увеличивает число транзисторов. Центральный процессор Thunderbird включает 37 миллионов транзисторов, то есть 15 миллионов добавились для размещения кэша L2.

Осенью 2000 года был выпущен чипсет AMD760, обеспечивающий поддержку для памяти DDR SDRAM РС1600 (200 МГц FSB) и РС2100 (266 МГц FSB). Другие особенности - AGP 4-х, 4 порта USB , адресация памяти 8 Гбайт на 4 DIMM и поддержка АТА-100. С этого момента процессоры Athlon выпускались только для разъемов Socket А. Последние из процессоров Athlon/Thunderbird были выпущены летом 2001 года, достигнув частоты 1.4 ГГц.

Процессор Duron

В середине 2000 года был выпущен процессор Duron, предназначенный для дома и офиса. Название происходит от латинского «durare» - «вечный», «длительный». Кэш-память L1 (128 Кбайт) и L2 (64 Кбайт) размещается на плате. Первичная системная шина работает на частоте 200 МГц. Поддерживается улучшенная технология 3DNow! Технология 0.18-мкм, частоты 600.650 и 700 МГц. Интерфейс - 462-контактный разъем Socket А.

Процессор Palomino (Athlon ХР - EXtra Performance)

Процессор выполнен по 0.18-мкм технологии с использованием медных проводников на плате (вместо алюминия), содержит 37.5 миллионов транзисторов на кристалле в 128 квадратных миллиметров. Достигнуто понижение на 20 % энергопотребления сравнительно с Thunderbird. Введен ряд новшеств, в совокупности именуемых AMD как «QuantiSpeed Architecture»:

• введение дополнительного буфера - буфера быстрого преобразования адреса (БПА, TLB - Processor`s Transition Lookaside Buffer). Это дополнительная кэш память, расположенная между L1 и L2. В частности, TLB содержит данные, которые используются для перевода виртуальных адресов в физические и наоборот;
• поддержка SSE технологии Intel. В Palomino добавлены еще 52 новые команды SIMD по отношению к ранее имевшимся. Удвоено количество исходных 21 SIMD-команд, реализующих «3DNow!», и получена технология «Enhanced 3DNow!» («3DNow! Professional»);
• использование технологии упаковки OPGA (organic PGA) для замещения CPGA (ceramic PGA), которая использовалась ранее. Использование пластмасс вместо керамики технологичнее, платы оказываются легче и обладают лучшими тепловыми свойствами. Кроме того, можно плотнее размещать навесные элементы, что уменьшает наводки и помехи. OPGA размещаются на уже известном разъеме Socket А.

Процессор Morgan

Morgan первоначально представлял собой ядро Palomino c удаленными 3/4 кэша L2 (64 Кбайт вместо 256 Кбайт). Размер кристалла - 106 квадратных миллиметров, число транзисторов - 25.18 миллионов. Напряжение питания было изменено с 1.6 до 1.75 В.

Процессор Thoroughbred

Летом 2002 года AMD начала поставлять первый процессор с 0.13-мкм технологией и медными соединениями. Площадь кристалла - 80 квадратных миллиметров (у его предшественников - 128 квадратных миллиметров). Питание - 1.65 В, размеры кэша на кристалле - 128 Кбайт для L1 и 256 Кбайт для L2, разъем - Socket А. Эквивалентная производительность Athlon ХР - 2400+ или 2600+.

Однако ядро Thoroughbred рассматривать как простую переделку Palomino с учетом новых норм технологического процесса все же не совсем верно. Thoroughbred по своей внутренней структуре значительно отличается от Palomino, в чем можно убедиться по микроснимкам процессорных ядер.

• а - Palomino.
• б - Thoroughbred.

Процессор Sempron

Летом 2004 года AMD объявила о выходе центрального процессора семейства Sempron. Первоначально задуманный как преемник успешного центрального процессора Duron и прямой конкурент процессору Celeron D (Intel, 90 нм), диапазон применения Sempron фактически перекрыл диапазон Athlon AMD ХР и поставил фирмы, выпускающие настольные и мобильные персональные компьютеры, перед выбором - либо Sempron, либо Athlon 64.

Все первые центральные процессоры базировались на 130 нанометровой технологии AMD. Наиболее мощные образцы (3100+) выпускаются в формате интерфейса Socket 754 (Athlon 64 - в формате Socket 939). Другие участники семейства - от 2 ГГц (2800+) до 1.5 ГГц (2200+) - используют Socket А.

В дальнейшем Sempron предполагается перевести на 90 нанометровую технологию и интерфейс Socket 939.

Архитектура процессора К8

Эта архитектура используется во всех современных серверных, настольных и мобильных процессорах AMD (Opteron, Athlon 64 и Athlon 64 Х2). Первым из процессоров К8 являлся Hammer (середина 2000 года).

Одним из главных новшеств К8 является 64-разрядная архитектура х86-64 ISA. Примером 64-разрядных процессоров (IA-64) является Intel Itanium. Однако между 64-разрядными архитектурами процессоров Itanium и К8 мало общего. Itanium - процессор, несовместимый с системой команд х86, тогда как К8, напротив, таковым является.

Стратегия AMD на 64 бита (х86-64) заключается в следующем - за основу взято производительное х86-ядро и расширен набор инструкций для возможности адресации 64-битового пространства памяти. Особенности архитектуры х86-64 (AMD64):

• обратная совместимость с инструкциями х86;
• 8 новых 64-битовых РОН плюс 64-битовые версии прежних 8 РОН х86 (доступны лишь в 64-битовом «длинном» режиме);
• поддержка SSE и SSE2 помимо восьми новых регистров SSE2;
• увеличен объем адресуемой памяти для приложений, работающих с большими объемами данных (доступно лишь в «длинном» режиме);
• высокая производительность 32-битовых приложений плюс поддержка появляющихся 64-битовых приложений, хороший вариант переходного процессора.

Таблица режимов процессоров К8

Режим	Подрежим	Назначение	Адресуемая память, Гбайт	Операционная система	Примечания
«Преемственности» (Legacy Mode)	Нет	Работа со всеми 16- или 32-бито-выми х86-прило-жениями	4	32-раз-рядная	Используются только 32 разряда в 64-разрядных регистрах. Дополнительные 64-разрядные регистры не задействованы. Перекомпиляция ПО не требуется
«Длинный» (Long Mode)	Полный (64 разряда)	Работа с 64-разрядными приложениями (инструкции х86-64)	Более 4	64-разрядная	Используются 64-разрядные основные и дополнительные регистры. Требуется перекомпиляция старых программ
		Совместимости (Compatibility Mode)	Запуск 32-разрядных программ в 64-разрядной операционной системы	2 в 32-битовой операционной системе. 4 в 64-битовой операционной системе	Используются только 32 разряда е 64-разрядных регистрах. Дополнительные 64-разрядные регистры не задействованы. Перекомпиляция ПО не требуется

Основные недостатки:

• процессор продолжает поддерживать архитектуру х86, которая достаточно устарела;
• новые РОН можно использовать лишь в 64-битовом режиме, что не позволяет повысить производительность 32-битовых приложений посредством улучшения архитектуры системы команд.

Для реализации возможности работы как с 32-битовыми, так и с 64-битовыми приложениями процессоры К8 поддерживают два режима работы - Long Mode и Legacy Mode. В режиме Long Mode также предусмотрено два подрежима - 64-битовый и Compability mode (режим совместимости).

Некоторые прочие особенности К8

• контроллер памяти интегрирован в сам процессор. Традиционно он располагается в «северном мосте» чипсета на системной плате. Собственно, контроллер памяти - это основной функциональный блок «северного моста» (в чипсетах Intel его так и называют - МСН, Memory Controller Hub); встроенный порт («линк») шины HyperTransport - универсальной шины межчипового соединения. В процессорах К8 Opteron может быть до 3-4 линков НТ, что позволяет комбинировать их в кластерные структуры

• архитектура К8 разработана с перспективой создания многоядерных процессоров и многопроцессорных систем: если центральные процессоры Intel Хеоn может продемонстрировать лишь 11 процентов увеличения производительности при переходе к двум процессорам, то в случае с Opteron оно составляет 24 процента;
• усовершенствован блок предсказания переходов - для увеличения точности он содержит историю 16 000 переходов, а также 2000 адресов назначения.

Исполнение инструкций на конвейере К8 начинается с блока выборки инструкций. За один такт блок выбирает из кэша 16 байт данных и выделяет из них от одной до трех инструкций х86 - сколько в выбранных данных поместилось. Поскольку средняя длина команды х86 составляет 5-6 байт, то, как правило, блоку удается выбрать три команды за такт.

На втором такте конвейера выбранные команды распределяются по трем блокам декодирования инструкций. Самые сложные команды отправляются в декодер сложных команд (VectorPath), другие - в декодеры простых команд (DirectPath).

Исходные х86-инструкции на завершающих этапах работы декодера К7/К8 переводятся в макрооперации, или МакОПы (mOPs). Большинству х86-инструкций соответствует одна МакОП, некоторые преобразуются в 2 или 3, а наиболее сложные, например деление или тригонометрические, - в последовательность из нескольких десятков МакОП. Макрооперации имеют фиксированную длину и регулярную структуру.

Условно можно считать что в определенный момент МакОп может «расщепляться» на две микрооперации (МкОП). Как правило, в К7 и в К8 МакОП содержит две МкОП - одну для АЛУ (ALU) (или блока ПЗ - FPU), другую - для УВА (устройства вычисления адреса, AGU - Address Generation Unit).

За счет конвейеризации возможны ситуации, когда одновременно в разных блоках процессора будут выполняться до двух десятков команд - и в К7, и в К8 имеется десять исполнительных устройств - три ALU, три FPU, три AGU и отдельный блок умножения.

Подобно тому, как объединение двух отдельных МкОП в одну МакОП дает явные преимущества, точно так же дела обстоят и с самими МакОП - практически везде они выступают не в виде самостоятельных единиц, а в виде группы. Группу образуют три МакОП, которые одновременно запускаются на параллельные каналы.

Вся дальнейшая работа идет не с одиночными, а с «тройками» МакОП («линиями», line). Такая «линия», с точки зрения центрального управляющего блока процессора - ICU (Instruction Control Unit) воспринимается как единое целое: все основные действия выполняются именно над «линиями», в первую очередь выделение внутренних ресурсов.

Сгенерированные «линии» от декодеров по одной за такт поступают в блок управления командами - Instructions Control Unit (ICU), где подготовленные к исполнению линии накапливаются в специальной очереди (24 линии).

Из очереди в 24 линии по три МакОП в каждой ICU выбирает в наиболее удобной для исполнения последовательности (одна-три МакОП) и пересылает их либо на АЛУ, либо на блок ПЗ в зависимости от типа микрооперации. В случае АЛУ микрооперации сразу же попадают в очередь планировщика (шесть элементов по три МакОП), который подготавливает необходимые для исполнения микрооперации ресурсы, дожидается их готовности и только потом отправляет. Причем при исполнении одной МакОП на самом деле может происходить исполнение сразу двух действий (МкОП).

Процессор Athlon 64х2

AMD снова оказалась впереди Intel, продемонстрировав действующий экспериментальный образец двухъядерного процессора летом 2004 года и поэтому Intel вызвала всеобщее удивление, все же выйдя первой на рынок с двухъядерным процессором весной 2005 года Однако, мало того, что AMD 64 Х2 был только короткое время позади Pentium Extreme Edition и Pentium D по датам выхода на рынок, он значительно опережал их по показателям эффективности.

Athlon 64 Х2 включает все возможности, заложенные в единственном ядре Athlon 64 (такие, как HyperTransport и Enhanced Virus Protection - EVP). Когда центральный процессор работает под операционной системой Windows ХР (SP2), EVP интерпретирует области системной памяти как «только данные», так что любой находящийся здесь фрагмент кода может быть либо прочитан, либо записан, но не может быть выполнен как код программы. Тем самым EVP действует как профилактическая мера против обычных злонамеренных вирусов, локализуя и обезвреживая их.

Основная архитектура ядра Х2 по существу та же, как и у Athlon 64. Различие в том, что новые чипы, размещаемые на единственном кристалле в 199 квадратных миллиметров, причем каждый содержит более чем 233 миллиона транзисторов, изготовлены по 90 нанометровой технологии AMD.

Таким образом, спецификации первоначально объявленного диапазона Athlon 64 Х2 были эквивалентны таковым из существующих центральных процессоров на 3500+, 3700+, 3800+ и 4000+ с изменением кэша L2 и тактовой частоты. Модели с 512 Кбайт кэша на ядре базируются на двойном ядре «Winchecter», в то время как версии версии кэша L2 на 1 Мбайт используют дизайн «Toledo». К лету 2005 года диапазон был расширен с появлением нового чипа (3800 +).

На момент своего выхода в 2009 году к виду процессоров среднего класса принадлежал AMD Athlon II X2 250. Характеристики данного полупроводникового продукта это лишний раз подтверждали. С тех пор прошло уже достаточно много времени, и этот чип уже относится к продуктам начального уровня. Спецификации, возможности и актуальность данного решения далее будут рассмотрены в нашем обзоре.

Сегмент процессорного рынка, на который ориентирован этот полупроводниковый чип

На момент начала продаж к процессорным решениям среднего класса относился AMD Athlon II X2 250. Характеристики ЦПУ 2009 года распределяли их следующим образом по классам:

1. Решения для офисных ПК включали всего 1 вычислительный модуль, имели кеш-память 2-го уровня в минимальном объеме и наиболее низкие тактовые частоты.
2. Системные блоки среднего класса оснащались в обязательном порядке 2-ядерными ЦПУ, имели более высокие тактовые частоты. Структура же кеш-памяти в этом случае не претерпевала существенных изменений и была 2-уровневой. Но размер кеша в этом случае был увеличен. Как результат, в этом случае получался более высокий уровень быстродействия, но и стоили такие вычислительные системы значительно дороже. Именно к этому сегменту компьютерного рынка и относился герой данного материала.
3. Процессорные решения для наиболее производительных ЭВМ комплектовались уже четырьмя вычислительными модулями. Также некоторые из них имели 3-уровневый кеш. А вот была снижена, но указанные ранее особенности в конечном итоге обеспечивали максимально возможный на тот момент уровень производительности.
4. Сейчас же это распределение кардинально изменилось. ПК начального уровня комплектуются чипами с двумя вычислительными блоками, а вот одноядерные ЦПУ уже сошли с исторической арены. Поэтому на сегодняшний день Athlon II X2 плавно перешел в сегмент процессорных устройств начального уровня. ПК среднего класса должны базироваться на ЦПУ с 4 вычислительными кластерами, а премиум-сегмент — на 8.

Комплектация ЦПУ

Как большинство существующих на сегодняшний день процессорных устройств, данный чип поставлялся в двух вариантах: упрощенный TRAY и более расширенный BOX. В первом случае, кроме ЦПУ, в комплект поставки также входило руководство по монтажу и настройке, гарантийный талон и наклейка с логотипом модели процессора для системного блока. Этот вариант комплектации в первую очередь предназначался для крупных компаний, которые специализировались на сборке системных блоков персональных компьютеров. Как правило, они покупали оптом специализированные системы охлаждения ЦПУ, что позволяло в конечном итоге повысить надежность таких ЭВМ. Второй же вариант комплектации поставлялся в коробке черно-зеленого цвета и был дополнен штатной системой охлаждения и термопастой.

Процессорный разъем для установки данной модели ЦПУ

Процессор AMD Athlon II X2 250 изначально был ориентирован на установку в Количество контактов в этом процессорном разъеме было равно 941 на стороне системной платы и 938 на контактной площадке ЦПУ. Ключевое отличие данного сокета от своих предшественников в лице АМ2 и АМ2+ заключалось в том, что в этом случае в качестве ОЗУ можно было использовать лишь только планки DDR3, а более ранние вычислительные платформы АМД работали только со стандартом DDR2. Но, в свою очередь, гибридный контроллер ОЗУ данного процессорного устройства позволял ему без проблем работать как с первым типом памяти, так и со вторым. Поэтому данный чип можно было установить не только в материнские платы АМ3, но и АМ2+ или АМ3+. Единственное, что необходимо было сделать в случае использования системной платы на базе АМ2+ - это обновить БИОС и получить за счет этого поддержку новых моделей центральных процессоров.

Технология производства кремниевого кристалла

По наиболее свежему и самому передовому технологическому процессу изготавливался кремниевый кристалл AMD Athlon II X2 250. Характеристики его указывали на то, что он соответствовал нормам техпроцесса в 45 нм. Конечно, на фоне нынешних 14 нм это число выглядит по меньшей мере не особо впечатляюще, но на тот момент лучшего еще не было. Технология, по которой происходило напыление p-n переходов, называлась SOI (от английского словосочетания Silicon On Insulator, или, по-нашему, кремний на диэлектрике). По этой же самой методике изготавливались и предыдущие поколения полупроводниковых чипов данного производителя. Как результат, с позиции надежности не было существенных проблем и замечаний с AMD Athlon II X2 250. Processor данной модели в этом плане получил все только самое наилучшее, что было до этого наработано. Площадь кремниевого кристалла в данном случае была равна всего лишь 117,5 мм 2 .

Система кеш-памяти данного ЦПУ и ее особенности

Как было отмечено ранее, все ЦПУ среднего класса в 2009 году в обязательном порядке комплектовались 2-уровневым кешем. Не стал исключением в этом плане и AMD Athlon II X2 250. Технические характеристики его указывают на то, что на первом уровне находилось в общей сложности 256 Кб. Они были разделены на 2 равные части по 128кб, которые были привязаны к определенному процессорному ядру и могли взаимодействовать лишь только с ним. Каждая из этих половинок в 128 Кб была тоже поделена на 2 части. Половина из них (то есть 64 Кб) использовалась для хранения данных, а половина — для инструкций обрабатываемого программного кода. Схожим образом была также организована и кеш-память на 2 уровне. Ее общий объем составлял 2 Мб, которые были разделены пополам между вычислительными ресурсами центрального процессора. То есть каждое ядро на втором уровне могло использовать для своих нужд 1 Мб. Дальнейшего разделения на хранение инструкций и данных в этом случае не было предусмотрено.

Оперативная память и ее особенности

Как было отмечено ранее, процессор AMD Athlon II X2 250был укомплектован унифицированным контроллером оперативной памяти. Он мог успешно функционировать как с модулями ОЗУ DDR2 (доминирующий стандарт оперативной памяти на момент начала продаж ЦПУ), так и с DDR3 (обновленная модификация памяти, которая на тот момент лишь только начинала появляться на прилавках магазинов). Согласно спецификациям, 1066 МГц - максимальное значение частоты оперативной памяти для AMD Athlon TM II X2 250. Processor данной модели может работать и с менее скоростными модулями, и при этом частота ОЗУ будет автоматически снизиться и уровень производительности вычислительной системы будет ниже. Также можно установить и более скоростные планки. Но их частота функционирования ограничится 1066 МГц.

Неплохо даже на фоне нынешних процессорных устройств выглядят тепловые и температурные параметры AMD Athlon TM II X2 250. Характеристики его в этом плане были такие: тепловой пакет у этого кремниевого продукта равен 65 Вт, а максимально допустимая температура — 74 0 С. Такое приемлемое значение теплового пакета было достигнуто путем существенной переработки архитектуры полупроводникового кристалла данного ЦПУ, а также за счет использования передового на тот момент технологического процесса. Последний фактор также существенно снизил и диапазон рабочих температур, который в этом случае находился в диапазоне 35-57 0 С. Даже после разгона при выполнении наиболее сложного программного кода максимальное значение температуры чипа не превышало 65 0 С. Эти значения справедливы для того, когда для охлаждения центрального процессора использовался комплектный кулер. Если же заменить его на улучшенную систему активного теплоотвода стороннего производства, то указанные ранее значения уменьшатся на 5-10 0 С.

Тактовая частота центрального процессора

Штатная тактовая частота для AMD Athlon II X2 250 — 3,00 GHz. Это значение несложно получить из спецификаций данного полупроводникового решения. Множитель у него зафиксирован и равен 15. А вот частота в штатном режиме имеет значение 200МГц. Если умножим 15 на 200 МГц, получим 3 000 МГц, или 3,0 ГГц. Технологии динамического регулирования частоты ЦПУ в зависимости от степени его нагрева, оптимизации софта под одно- или двухпоточное исполнение и уровня сложности программного кода в этом случае нет. Поэтому этот центральный процессор работает лишь только на одном значении частоты, которое равно 3,0 ГГц.

Архитектурные особенности кремниевого кристалла

На языке компьютерных профессионалов данный чип называется DUALCORE. AMD Athlon II X2 250, как несложно догадаться из его названия, включает лишь только 2 ядра для проведения вычислений. Технологии типа НТ от «Интел», которая бы позволяла на уровне программного обеспечения получить удвоенное количество логических потоков обработки кода, по сей день нет в процессорах АМД. Поэтому операционная система в данном случае будет видеть лишь только то, что есть на физическом уровне, то есть всего 2 потока. Кодовое название данных ядер — REGOR. Этот чип может функционировать как в режиме 32-битных вычислений, так и в 64-х.

Разгон

Как было отмечено ранее, множитель тактовой частоты зафиксирован в AMD Athlon II X2 250. Разгон его поэтому возможен лишь только путем повышения значения частоты шины системной платы. В штатном режиме этот параметр равен 200 МГц. В сочетании со штатным кулером это значение можно повысить до 235-237 МГц и получить в итоге частоты функционирования ЦПУ 3525-3555 МГц. В процентном отношении получаем прирост 17,5-18,5%. С учетом того, что среднего класса, и он не рассчитан на разгон, это уже отличные показатели. Но можно улучшить полученные значения. Для этого нужно вместо штатного кулера приобрести системы охлаждения сторонних производителей. В этом случае повысить частоту системной шины можно уже до 247-250 МГц. Сам же чип будет уже работать на частотах 3705-3750 МГц. В процентах данный прирост уже будет равен 23,5-25%. Методика разгона центрального процессора в этом случае следующая:

Системный блок ПК должен быть особым образом укомплектован. Это и улучшенная модификация системной платы, и максимально скоростная ОЗУ, и более мощный блок питания, и качественный корпус с хорошей циркуляцией воздуха.

Все программное обеспечение перед разгоном должно быть обновлено, что необходимо для стабильной работы AMD Athlon II X2 250. Драйвера и прикладной софт, который осуществляет мониторинг компьютерной системы, в первую очередь.

В дальнейшем в БИОСе опускаем частоты всех компонентов персонального компьютера, кроме системной шины, которое начинаем постепенно увеличивать. После каждой такой манипуляции проводим стресс — тест ПК с помощью специальных программ на предмет стабильности работы. Как только достигнуто максимально возможное значение частоты, увеличиваем напряжение на ЦПУ. Затем заново приращиваем частоту. Максимально допустимое значение напряжения для этого процессора — 1,425В. Именно около этого значения и нужно прекращать увеличение частоты. И это есть максимально возможное значение данного параметра.



Стоимость чипа

Изначально производителем AMD Athlon TM II X2 250 был оценен в 90 долларов. И на тот момент такая цена этого полупроводникового кристалла целиком и полностью соответствовала его возможностям. Но сейчас уже на дворе 2016 год, и такой ЦПУ в новом состоянии все еще можно купить со складских запасов по очень скромной цене в 25 долларов (около 1500 рублей). А можно и приобрести бывший в употреблении чип за 800-900 рублей. Если рассматривать этот процессор как базу для недорого офисного системного блока, то это может быть достойным выбором, который сочетает в себе очень демократическую стоимость цены и приемлемую производительность.