Исторически сложилось, что тактовая частота процессора представляет собой главный показатель быстродействия компьютера, и в своё время даже необразованный человек, не знающий, чем оптический диск отличается от гибкого, мог с уверенностью заявить, что чем больше гигагерц в машине, тем лучше, и никто бы с ним не поспорил. Сегодня, в середине компьютерной эры, такого рода мода прошла, и разработчики стараются уйти в сторону создания более совершенной архитектуры, увеличения количества кэш-памяти и количества процессорных ядер, но тактовая частота является "королевой" характеристик. В общем смысле, это то количество элементарных операций (тактов), которое процессор может произвести за секунду времени.
Отсюда следует то, что чем выше тактовая частота процессора, тем больше элементарных операций способен выполнить компьютер, и, следовательно, тем быстрее он работает.
Тактовая частота передовых процессоров колеблется от двух до четырёх гигагерц. Она определяется умножением частоты шины процессора на определённый коэффициент. К примеру, Core i7 использует множитель х20 и имеет частоту шины, равную 133 МГц, в результате чего тактовая частота процессора составит 2660 МГц.
Современные и ядра
Несмотря на то, что ранее "многоядерность" была в новинку, на сегодняшний день на рынке практически не осталось одноядерных процессоров. И ничего удивительного в этом нет, ведь компьютерная индустрия не стоит на месте.
Поэтому следует ясно представлять, как рассчитывается тактовая частота для процессоров, имеющих два и более ядра.
Стоит сказать, что существует распространённое заблуждение насчёт вычисления частоты для таких процессоров. Например: "Имеется двухъядерный процессор с тактовой частотой в 1.8 ГГц, следовательно, его суммарная частота будет составлять 2 х 1.8ГГц=3.6ГГц, правильно?". Нет, неправильно. К сожалению, количество ядер никак не влияет на конечную тактовую частоту, если ваш процессор работал со скоростью в 3 ГГц, так он работать и будет, но при большем количестве ядер увеличатся его ресурсы, а это, в свою очередь, очень сильно повысит работоспособность.
Не стоит также забывать, что для современного процессора особо важен объем кэш-памяти. Это самая быстрая память ЭВМ, в которой дублируется рабочая информация, для которой необходим более быстрый доступ в данный момент времени.
Так как этот очень дорог и трудоёмок в производстве, его значения сравнительно малы, но этих показателей достаточно для того, чтобы увеличить производительность всей системы без изменения таких параметров, как тактовая частота.
Максимальная тактовая частота процессора и разгон
Насколько бы ваш компьютер ни был хорош, когда-нибудь он все же устареет. Но не спешите нести его на помойку и с распростёртым кошельком бежать в ближайший магазин электроники. Большинство современных процессоров и видеокарт предусматривает дополнительный (помимо заводского) разгон, и, имея хорошую систему охлаждения, вы сможете поднять уровень номинальной частоты на 200-300 ГГц. Для экстремалов и любителей больших цифр также существует "оверклокинг" призывающий выжать из техники максимум. Многие люди, занимающиеся таким опасным делом, могут без труда разогнать одноядерный процессор до 6-7 ГГц, а некоторые даже ставят рекордные показатели в 8.2 ГГц.
То тактовая частота является наиболее известным параметром. Поэтому необходимо конкретно разобраться с этим понятием. Также, в рамках данной статьи, мы обсудим понимание тактовой частоты многоядерных процессоров , ведь там есть интересные нюансы, которые знают и учитывают далеко не все.
Достаточно продолжительное время разработчики делали ставки именно на повышение тактовой частоты, но со временем, "мода" поменялась и большинство разработок уходят на создание более совершенной архитектуры, увеличения кэш-памяти и развития многоядерности , но и про частоту никто не забывает.
Что же такое тактовая частота процессора?
Для начала нужно разобраться с определением «тактовая частота». Тактовая частота показывает нам, сколько процессор может произвести вычислений в единицу времени. Соответственно, чем больше частота, тем больше операций в единицу времени может выполнить процессор. Тактовая частота современных процессоров, в основном, составляет 1,0-4ГГц. Она определяется умножением внешней или базовой частоты, на определённый коэффициент. Например, процессор Intel Core i7 920 использует частоту шины 133 МГц и множитель 20, в результате чего тактовая частота равна 2660 МГц.
Частоту процессора можно увеличить в домашних условиях, с помощью разгона процессора. Существуют специальные модели процессоров от AMD и Intel , которые ориентированы на разгон самим производителем, к примеру Black Edition у AMD и линейки К-серии у Intel.
Хочу отметить, что при покупке процессора, частота не должна быть для вас решающим фактором выбора, ведь от нее зависит лишь часть производительности процессора.
Понимание тактовой частоты (многоядерные процессоры)
Сейчас, почти во всех сегментах рынка уже не осталось одноядерных процессоров. Ну оно и логично, ведь IT-индустрия не стоит на месте, а постоянно движется вперёд семимильными шагами. Поэтому нужно чётко уяснить, каким образом рассчитывается частота у процессоров, которые имеют два ядра и более.
Посещая множество компьютерных форумов, я заметил, что существует распространенное заблуждение насчёт понимания (высчитывания) частот многоядерных процессоров. Сразу же приведу пример этого неправильного рассуждения: «Имеется 4-х ядерный процессор с тактовой частотой 3 ГГц, поэтому его суммарная тактовая частота будет равна: 4 х 3ГГц=12 ГГц, ведь так?»- Нет, не так.
Я попробую объяснить, почему суммарную частоту процессора нельзя понимать как: « количество ядер х указанную частоту».
Приведу пример: «По дороге идёт пешеход, у него скорость 4 км/ч. Это аналогично одноядерному процессору на N ГГц. А вот если по дороге идут 4 пешехода со скоростью 4 км/ч, то это аналогично 4-ядерному процессору на N ГГц. В случае с пешеходами мы не считаем, что их скорость будет равна 4х4 =16 км/ч, мы просто говорим: "4 пешехода идут со скоростью 4 км/ч" . По этой же причине мы не производим никаких математических действий и с частотами ядер процессора, а просто помним, что 4-ядерный процессор на N ГГц обладает четырьмя ядрами, каждое из которых работает на частоте N ГГц» .
Гигагерц взят, продвижение продолжается
И все-таки раньше процессорная жизнь была веселее. Приблизительно четверть века назад человечество перешагнуло барьер в 1 кГц, и эта размерность исчезла из процессорного лексикона. «Мощность» процессора стала исчисляться в мегагерцах тактовой частоты (что, строго говоря, неправильно). Еще года три назад каждый 100-мегагерцевый шаг на повышение тактовой частоты отмечался как настоящее событие: с продолжительной маркетинговой артподготовкой, технологическими презентациями и в финале - праздником жизни. Так было приблизительно до тех пор, пока частота «настольных» процессоров не добралась до 600 МГц (когда тезку Mercedes поминали всуе в каждой публикации), а основной технологией производства чипов не стала 0,18 мкм. Потом стало «неинтересно»: повышения тактовой частоты происходили ежемесячно, а под занавес прошлого года Intel и вовсе «подорвала» информационный рынок, объявив одновременно 15 новых процессоров. Пятнадцать кремниевых микросенсаций комом упали на наши головы, и за разбирательством особенностей каждого представленного чипа был утерян общий праздничный дух события. Поэтому ничего удивительно, что два ведущих производителя процессоров для ПК (Intel и AMD) чересчур буднично преодолели планку в 1 ГГц, сделав вид, что ничего особенного не произошло. В ворохе Internet-комментариев попалось лишь одно вычурное сравнение с преодолением звукового барьера, а так - никакого салюта и шампанского. Оно и понятно: планы разработчиков уже давно устремлены в загигагерцевое пространство. Кристалл Intel Willamette с тактовой частотой 1,3-1,5 ГГц мы увидим уже во второй половине этого года, а говорить будем уже об особенностях архитектуры, а не о циклах в секунду.
На моей памяти о заветном гигагерце активно заговорили еще больше года назад, когда жарким калифорнийским утром зимой 1999 года Альберт Ю продемонстрировал Pentium III 0,25 мкм, работающий на частоте 1002 МГц. Под общие аплодисменты зала как-то забылось, что та демонстрация напоминала фокус. Уже позже выяснилось, что процессор «разгонялся» в криогенной установке. Есть даже косвенные свидетельства того, что холодильником послужила серийная установка фирмы KryoTech . Так или иначе, про гигагерц забыли на год , хотя процессоры подобрались к этой частоте достаточно близко. Любопытно, что зимой 2000 года председатель совета директоров Intel, легендарный Энди Гроув при содействии Альберта Ю опять повторил испытанный трюк Intel. На форуме IDF Spring’2000 он продемонстрировал тестовый образец процессора Intel Willamette, работающий на тактовой частоте 1,5 ГГц. Полтора миллиарда циклов в секунду - и все при комнатной температуре! Отрадно, что Willamette - это еще и микропроцессор с новой архитектурой, а не просто слегка улучшенный Pentium III. Но об этом - чуть ниже.
Свой маркетинговый гигагерц давно уже имелся и в запасе AMD. Компания официально сотрудничает с «повелителями холода» из фирмы KryoTech, а Athlon оказался вполне перспективным процессором для разгона в условиях экстремального охлаждения. Гигагерцевое решение на базе охлажденного Athlon 850 МГц было доступно в продаже еще в январе.
Маркетинговая ситуация несколько накалилась, когда в начале марта AMD начала отгрузку в ограниченных количествах комнатно-температурных процессоров Athlon c частотой 1 ГГц. Делать нечего, и Intel пришлось доставать туза из рукава - Pentium III (Coppermine) 1 ГГц. Хотя выпуск последнего планировался на вторую половину года. Но ни для кого не секрет, что взятие гигагерцевого барьера - аг преждевременный как для AMD, так и для Intel. Но им так хотелось быть первыми. Вряд ли можно позавидовать двум респектабельным компаниям, которые бегают вокруг единственного стула с цифрой 1 и с ужасом ждут, когда оборвется музыка. AMD просто удалось усесться первой - и больше это ровным счетом ничего не значит. Как в космонавтике: человека первыми запустили в СССP, а летать стали чаще (и дешевле) «вторые» американцы. Ну и наоборот: они - на Луну, а мы сказали «фи», и весь задор пропал. Впрочем, гонка тактовых частот давно уже имеет чисто маркетинговую подоплеку: люди, как известно, склонны покупать мегагерцы, а не индексы производительности. Тактовая частота процессора, как и прежде, - вопрос престижа и мещанский показатель «навороченности» компьютера.
Еще один подрастающий игрок микропроцессорного рынка - тайваньская фирма VIA месяц назад официально представила своего первенца. Микропроцессор, известный ранее под кодовым именем Joshua, получил очень оригинальное название Cyrix III и начал конкурировать с Celeron снизу, в нише самых дешевых компьютеров. Конечно, в ближайший год ему не видать частоты в гигагерц как своих ушей, но этот «настольный» чип интересен уже самим фактом своего существования во враждебном окружении.
В данном обзоре речь, как всегда, пойдет о новых продуктах и планах ведущих разработчиков микропроцессоров для ПК, без оглядки на то, преодолели ли они гигагерцевый избирательный барьер.
Intel Willamette - новая архитектура 32-разрядного чипа
32-разрядный процессор Intel с кодовым именем Willamette (по названию реки в штате Орегон, протяженностью 306 км) появится на рынке во второй половине этого года. Основанный на новой архитектуре, он станет самым мощным процессором Intel для настольных систем, а его стартовая частота будет существенно выше 1 ГГц (ожидается 1,3-1,5 ГГц). Поставки тестовых образцов процессора OEM-производителям ведутся уже почти два месяца. Чипсет для Willamette известен под кодовым именем Tehama.
Что же скрывается под загадочным термином «новая архитектура»? Для начала - поддержка внешней тактовой частоты 400 МГц (то есть частоты системной шины). Это в три раза быстрее, чем хваленые 133 МГц, поддерживаемые современными процессорами класса Pentium III. На самом деле 400 МГц – это результирующая частота: то есть шина имеет частоту 100 МГц, но способна передавать четыре порции данных за цикл, что и дает в сумме аналог 400 МГц. Шина будет использовать протокол обмена данными, аналогичный тому, что реализован у шины P6. Скорость передачи данных у этой 64-разрядной синхронной шины составляет 3,2 Гбайт/с. Для сравнения: у шины GTL+ 133 МГц (той, что используют современные Pentium III) пропускная способность составляет чуть больше 1 Гбайт/с.
Вторая отличительная черта Willamette - поддержка SSE-2 (Streaming SIMD Extensions 2). Это набор из 144 новых инструкций для оптимизации работы с видео, шифрованием и Интернет-приложениями. SSE-2, естественно, совместимы с SSE, впервые реализованными в процессорах Pentium III. Поэтому Willamette сможет успешно использовать сотни приложений, разработанных с учетом SSE. Сам Willamette использует для поддержки как целочисленных вычислений, так и операций с плавающей запятой 128-разрядные регистры XMM. Если не вдаваться в подробности, то задача SSE2 - компенсировать не самый сильный на рынке блок операций с плавающей запятой. В случае поддержки SSE 2 со стороны сторонних производителей ПО (Microsoft двумя руками «за») никто и не заметит подмены на фоне роста производительности.
И, наконец, третья ключевая особенность Willamette - более глубокая конвейеризация. Вместо 10 стадий теперь используется 20, что позволяет существенно увеличить общую производительность при обработке отдельных сложных математических приложений и повысить тактовую частоту. Правда «глубокий» конвейер - это палка о двух концах: время отработки операции резко сокращается, но увеличивающееся время задержки при отработке взаимозависимых операций может «компенсировать» прирост производительности конвейера. Для того чтобы этого не произошло, разработчикам пришлось увеличить интеллектуальность конвейера - повысить точность предсказания переходов, которая превысила в среднем 90%. Еще один путь повышения эффективности длинного конвейера - приоритезация (упорядочение) инструкций в кэше. Функция кэша в этом случае - расположить инструкции в том порядке, в котором они должны выполняться. Это чем-то напоминает дефрагментацию жесткого диска (только внутри кэша).
Кэш кэшем, но наибольшие нарекания в течение длительного времени вызывала производительность блока целочисленных вычислений у современных процессоров. Целочисленные способности процессоров особо критичны при выполнении офисных приложений (всяких там Word и Excel). Из года в год что Pentium III, что Athlon показывали просто смешной прирост производительности на целочисленных вычислениях при повышении тактовой частоты (счет шел на единицы процентов). В Willamettе реализовано два модуля целочисленных операций. Пока о них известно то, что каждый способен выполнять две инструкции за такт. Это значит, что при частоте ядра в 1,3 ГГц результирующая частота целочисленного модуля эквивалентна 2,6 ГГц. А таких модулей, подчеркиваю, два. Что позволяет выполнять, по сути, четыре операции с целыми числами за такт.
О размере кэша в предварительной спецификации Willamette, опубликованной Intel, не упоминается. Но есть «утечки», свидетельствующие о том, что кэш L1 будет иметь размер 256 Кбайт (у Pentium II/III кэш L1 составляет 32 Кбайт - 16 Кбайт для данных и 16 Кбайт для инструкций). Тот же ореол таинственности окружает и объем кэша L2. Наиболее вероятный вариант - 512 Кбайт.
Процессор Willamette, по некоторым данным, будет поставляться в корпусах с матрично-штырьковым расположением контактов для розетки типа Socket-462.
AMD Athlon: 1,1 ГГц - демонстрация, 1 ГГц - поставки
Словно отыгрываясь за предыдущую стратегию следования за лидером, компания AMD проворно щелкнула по носу всей компьютерной индустрии, продемонстрировав в начале зимы процессор Athlon c тактовой частотой 1,1 ГГц (точнее - 1116 МГц). Все решили, что шутит. Дескать, ну есть у нее удачные процессоры, но все знают, насколько велик временной лаг между демонстрацией и массовым производством. Но не тут-то было: спустя месяц Advanced Micro Devices начала серийные поставки процессоров Athlon с тактовой частотой 1 ГГц. А все сомнения в их реальной доступности развеяли компании Compaq и Gateway, предложившие элитные системы на базе этих чипов. Цена, конечно, не оставляла особо приятного впечатления. Гигагерцевый Athlon стоит около 1300 долл. в партиях по тысяче штук. Но у него есть вполне приятные младшие братья: Athlon 950 МГц (1000 долл.) и Athlon 900 МГц (900 долл.) Однако таких процессоров мало, поэтому и цены заоблачные.
Продемонстрированный ранее Athlon 1116 МГц сам по себе был примечательным. Проектные нормы - 0,18 мкм, использованы медные соединения, тепловыделение - нормальное: работает при комнатной температуре с обычным активным радиатором. Но, как оказалось, то был не просто Athlon (у «просто» межсоединения алюминиевые), а Athlon Professional (кодовое название - Thunderbird). Реальное появление такого процессора на рынке ожидается лишь в середине года (предположительно в мае). Только частота будет пониже, и стоить он будет не «гигагерц долларов», а заметно дешевле.
Сейчас о процессоре Athlon на ядре Thunderbird известно пока не очень много. Он будет использовать не Slot A (как современные версии Athlon от 500 МГц), а матричный разъем Socket A. Cooтветственно и корпус у процессора будет «плоский», а не массивный «вертикальный» картридж. Ожидается, что к лету процессоры на ядре Thunderbird будут выпущены с тактовыми частотами от 700 до 900 МГц, а гигагерц появится чуть позже. Вообще, учитывая темпы снижения цен на новые процессоры, вполне реальным становится приобретение к Новому году этакого компьютера начального ценового диапазона на базе Athlon 750 МГц или около того.
С другой стороны, основным претендентом на компьютеры low-end в линейке AMD остается еще не объявленный процессор на ядре Spitfire. Ему отводится роль младшего конкурента Intel Celeron. Spitfire будет корпусироваться для установки в процессорную розетку Socket A (питание - 1,5 В), а его тактовая частота к началу осени может достигнуть 750 МГц.
Коротко о многогигагерцевых амбициях IBM
Пока весь мир по старинке радуется взятию гигагерца, IBM рассказывает о технологии, позволяющей прибавлять чипам по гигагерцу в год. По крайней мере на 4,5 ГГц при существующих технологиях производства полупроводников вполне можно рассчитывать. Итак, согласно данным IBM, разработанная ею технология IPCMOS (Interlocked Pipelined CMOS) позволит года через три обеспечить массовый выпуск чипов с тактовой частотой 3,3-4,5 ГГц. При этом энергопотребление понизится раза в два относительно параметров современных процессоров. Суть новой процессорной архитектуры состоит в использовании распределенных тактовых импульсов. В зависимости от сложности задачи тот или иной блок процессора будет работать на более высокой или более низкой тактовой частоте. Идея лежала на поверхности: все современные процессоры используют централизованную тактовую частоту - все элементы ядра, все вычислительные блоки синхронизируются с ней. Грубо говоря, пока все операции на одном «витке» не завершатся, к следующей процессор не приступит. В результате «медленные» операции сдерживают быстрые. Кроме того, получается, что если вам требуется выбить пыльный ковер, то вам приходится трясти весь дом. Децентрализованный механизм подачи тактовой частоты в зависимости от потребностей того или иного блока позволяет быстрым блокам микросхемы не ждать отработки медленных операций в других блоках, а заниматься, условно говоря, своим делом. В результате снижается и общее энергопотребление (трясти надо только ковер, а не весь дом). Инженеры IBM совершенно правы, когда говорят о том, что повышать синхронную тактовую частоту из года в год станет все труднее. В этом случае единственный путь - применение децентрализованной подачи тактовой частоты либо и вовсе переход на принципиально новые (квантовые, наверное) технологии создания микросхем.. Из-за подобного названия так и подмывает отнести его к тому же классу, что и Pentium III. Но это ошибка. Сама VIA позиционирует его как конкурента Intel Celeron - процессора для систем начального уровня. Но и это оказалось излишне самонадеянным поступком.
Однако начнем с достоинств нового процессора. Он рассчитан на установку в процессорную розетку Socket 370 (как и Celeron). Однако, в отличие от Celeron, Cyrix III поддерживает внешнюю тактовую частоту (частоту системной шины) не 66 МГц, а 133 МГц - как у самых современных Pentium III семейства Coppermine. Второе ключевое достоинство Cyrix III - интегрированный на кристалле кэш второго уровня (L2) емкостью 256 Кбайт - как у новых Pentium III. Кэш первого уровня - тоже большой (64 Кбайт).
И, наконец, третье достоинство - поддержка набора SIMD-команд AMD Enhanced 3DNow!. Это действительно первый пример интеграции 3Dnow! для Socket 370-процессоров. Мультимедийные инструкции AMD уже широко поддерживаются производителями программного обеспечения, что хоть отчасти поможет компенсировать скоростное отставание процессора на графических и игровых приложениях.
На этом все хорошее заканчивается. Процессор выпускается по 0,18-микронной технологии с шестью слоями металлизации. На момент выхода самый «быстроходный» Cyriх III имел Pentium-рейтинг 533. Реальная тактовая частота ядра - заметно ниже, поэтому со времен самостоятельной Cyrix свои процессоры она маркировала «рейтингами» по отношению к тактовым частотам процессоров Pentium, Pentium II, а позже - Pentium III. Лучше бы уж вели отсчет от Pentium: цифра была бы повнушительнее.
Руководитель VIA Уэн Чи Чен (в прошлом, кстати, процессорный инженер Intel) изначально собирался противопоставить Celeron низкую цену Cyrix III. Насколько это удалось - судите сами. Cyrix III PR 500 стоит от 84 долл., а Cyrix III PR533 - от 99 долл. Короче, Celeron порой стоит и дешевле. Первые испытания процессора (проведенные, конечно, не в России) показали, что его производительность на офисных приложениях (там, где акцент делается на целочисленные вычисления) мало уступает Celeron, а вот на мультимедийных разрыв очевиден. Конечно, не в пользу Cyrix III. Ну что ж, первый блин комом. Однако в резерве VIA есть еще интегрированный процессор Samuel, построенный на ядре IDT WinChip4. Там результат может оказаться лучше.
Alpha тоже получит заслуженный гигагерц
Компания Compaq (владелец части наследства DEC, включая процессор Alpha) намерена во второй половине года выпустить версию серверного RISC-процессора Alpha 21264 с тактовой частотой 1 ГГц. А следующий ее чип - Alpha 21364 - и вовсе стартует именно с этой пороговой частоты. Кроме того, усовершенствованная версия «Альфы» будет оборудована 1,5-мегабайтным кэшем L2 и контроллером памяти Rambus.
КомпьютерПресс 4"2000
ВведениеНа протяжении достаточно длительного времени AMD, конкурирующая с Intel не только на рынке производительных процессоров, но и в секторе CPU для дешевых PC, несмотря на всю прогрессивность предлагаемой ей архитектуры, не могла полноценно соперничать с Intel. Корни неудач, которые AMD терпела именно на рынке дешевых систем состояли в отсутствии Socket A наборов логики, позволяющих создание действительно недорогих систем. Однако, это не означало, что AMD долгое время не пыталась отвоевать часть рынка у дешевых процессоров Celeron, предлагаемых Intel. Скорее наоборот – для этого AMD в полной мере использовалось сразу несколько методов. Если уж AMD не могла себе позволить лидировать в стоимости готовых дешевых систем, построенных на процессорах Duron, компания постаралась перепозиционировать свои value процессоры, как недорогое решение для создания производительных систем. Поэтому, исторически, AMD со своей линейкой Duron превосходила семейство Intel Celeron как по тактовым частотам, так и по производительности при одинаковой частоте с самого момента ее появления. Именно эта тактика, а также беспрецедентно низкие цены, и позволила Duron занять достаточно ощутимую часть рынка.
Со временем проблемы AMD с отсутствием чипсетов для дешевых систем начали потихоньку разрешаться, и популярность Duron начала расти дальше. Теперь уж настал черед беспокоиться Intel. В результате, за последнее время эта компания для повышения конкурентоспособности своих процессоров Intel Celeron сделала два значительных шага. Во-первых, Celeron, изначально использовавшие системную шину с невысокой пропускной способностью и частотой 66 МГц, были переведены на 100-мегагерцовую шину. Во-вторых, совсем недавно эти процессоры обрели и новое ядро, приблизившее их по своим характеристикам к семейству Pentium III. Теперь, например, новые Celeron с частотой 1.2 ГГц имеют не 128, а 256 Кбайт L2 кеша. Одновременно с этим Intel резко увеличил частоты своей линейки дешевых процессоров, и, в результате, даже сумел обогнать к настоящему времени Duron по максимальной тактовой частоте. Однако, даже все эти улучшения и усовершенствования не позволяли Celeron до последнего времени обогнать Duron в терминах производительности.
Тем не менее, AMD также не теряла времени даром. Даже несмотря на то, что процессоры Duron в их первоначальном виде, основанные на ядре Spitfire, остаются вполне «на уровне» и по сей день, в новых Duron, начиная с частоты 1 ГГц, используется более современное ядро Morgan. Что же толкнуло AMD на смену процессорного ядра в семействе Duron? Скорее всего – стремление к унификации. Переход на использование нового ядра в линейке дешевых процессоров происходит одновременно с началом выпуска процессоров Athlon на ядре Palomino. Именно это, учитывая что Morgan и Palomino архитектурно отличаются лишь размером кеша второго уровня, как и Thunderbird и Spitfire, по всей видимости и объясняет появление нового ядра в семействе Duron. Тем более, что для производства Morgan, также как и для выпуска Spitfire, используется 0.18 мкм технологический процесс с использованием алюминиевых соединений, а следовательно, для выпуска новых Duron могут использоваться те же технологические линии, что и для выпуска старых.
Процессор
Разобравшись с мотивами, побудившими AMD сменить процессорное ядро в Duron, посмотрим на то, что же нового это ядро привнесет в уже хорошо знакомую линейку процессоров. Но для начала взглянем на спецификацию новых Duron с ядром Morgan:
Кодовое имя процессорного ядра Morgan. Выпускается по технологии 0.18 мкм с использованием алюминиевых соединений на заводе Fab25 в Остине.
Кеш первого уровня 128 Кбайт (по 64 Кбайта на данные и инструкции); кеш второго уровня, встроенный в ядро и работающий на его частоте, 64 Кбайт. Кеш второго уровня эксклюзивный.
Частоты 1 и 1.1 ГГц.
Системная шина - EV6. Частота шины - 200 Мгц. Физический интерфейс - Socket A.
Поддержка набора инструкций 3DNow! Professional (107 SIMD инструкций).
Размер ядра - 106 кв. мм. Число транзисторов - 25.2 млн.
Слева на фото приведен процессор Duron с ядром Morgan, а справа – с ядром Spitfire.
Фактически, ядро Morgan отличается от другого процессорного ядра, Palomino, используемого AMD в своих новых производительных процессорах (для настольных компьютеров – Athlon XP, для двухпроцессорных серверов – Athlon MP и для мобильных компьютеров – Athlon 4), лишь размером кеша второго уровня. Процессоры на ядре Morgan оснащаются 64-килобайтным кешем, в то время как Palomino располагает L2 кешем с размером 256 Кбайт. При этом, в отличие от Intel, который для производства процессоров Pentium III и Celeron на ядре Coppermine использовал одни и те же кристаллы, только лишь отключая вторую половину кеша в Celeron, AMD применяет в новых Duron и Athlon (впрочем, также как и в старых) физически разные кристаллы. Поэтому, размер ядра процессоров Duron на ядре Morgan на 30% меньше размера ядра процессоров Athlon на ядре Palomino.
Вторым различием Morgan и Palomino, имеющим явно маркетинговые корни, является различная используемая ими частота системной шины. Процессоры Palomino работают с 266-мегагерцовой шиной с пропускной способностью 2.1 Гбайт/с, в то время как Morgan использует шину с частотой 200 МГц и пропускной способностью 1.6 Гбайт/с. Впрочем, это различие имеется только на бумаге: в архитектуре Morgan не кроются никакие причины, которые не позволили бы этому процессору работать и при 266-мегагерцовой шине.
В результате, усовершенствования, которые появились в Morgan по сравнению со старым ядром Spitfire, использовавшемся в процессорах Duron, ровным счетом не отличаются от усовершенствований ядра Palomino по сравнению с Thunderbird с единственным исключением, о котором – ниже. Подробно все нововведения, появившееся в Palomino мы уже обсуждали в обзоре двухпроцессорных Socket A систем
применительно к Athlon MP, поэтому здесь лишь кратко повторим их.
Ядро Morgan поддерживает набор инструкций 3DNow! Professional. Предыдущие же модели Duron с более старым ядром Spitfire обладают поддержкой лишь более узкого набора команд 3DNow! Новый и более широкий набор SIMD-команд с приставкой Professional включает 52 новые инструкции, обеспечивающие совместимость набора 3DNow! Professional с набором команд SSE, поддерживаемым Pentium III и, теперь уже, Athlon XP. К сожалению, блок обработки SSE2-команд, имеющийся в процессорах семейства Pentium 4, AMD включить в свои CPU не успела, однако, вполне возможно, что в будущих процессорных ядрах у AMD появится и поддержка SSE2.
Ядро Morgan имееет Data Prefetch Mechanism (механизм предсказания данных). Основная идея данного механизма проста: процессор пытается предсказывать заранее, какие данные из основной памяти ему могут потребоваться впоследствии и предварительно выбирает эти данные в кеш. Если механизм сработал правильно, то это в дальнейшем может положительно сказаться на скорости обработки данных. Таким образом, благодаря data prefetch mechanism, Morgan использует процессорную шину и шину памяти более равномерно, смягчая пики и увеличивая загрузку в моменты ее простоя.
Процессоры на ядре Morgan имеет увеличенный Translation Look-aside Buffers (TLB, буфер быстрого преобразования адреса). Задача TLB заключается в кешировании транслируемых физических адресов памяти. Процесс трансляции необходим процессору при обращении к любым данным, хранящимся в основной памяти, а потому кеширование адресов существенно сокращает время, проходящее с момента запроса данных процессором до момента их получения.
Ядро Morgan обладает вмонтированным в ядро температурным датчиком. Он позволяет осуществлять более точный мониторинг физического состояния процессора и его защиту от перегрева.
Если бы речь в этом обзоре шла бы о Palomino, то следовало бы упомянуть и о еще одном преимуществе этого ядра перед предшественником: уменьшенном тепловыделении, благодаря чему стало возможным достижение более высоких тактовых частот. Однако, хотя Morgan это «тот же Palomino, вид сбоку», его тепловыделение по сравнению со Spitfire отнюдь не уменьшилось. Например, максимальное тепловыделение Duron 950, основанного на старом ядре, составляет 41.5 Вт, в то время как максимальное тепловыделение Duron 1.0 ГГц, в котором используется ядро Morgan, достигает 46.1 Вт. Аналогичное соотношение можно привести и касательно типичного тепловыделения. Для Duron 950 оно составляет 37.2 Вт, а для Duron 1.0 ГГц – 41.3 Вт.
Так в чем же дело? Объяснение этого факта, кажущего достаточно странным на первый взгляд, оказывается очень простым. Процент выхода годных кристаллов Morgan с нужной частотой оказался у AMD несколько ниже выхода годных Spitfire. Поэтому, AMD решила несколько улучшить эту характеристику, благодаря имеющимся скрытым резервам. А именно, учитывая, что напряжение питания ядра у Spitfire было 1.6 В, в то время как процессоры Athlon на ядрах Thunderbird и Palomino используют Vcore равное 1.75 В, AMD сочла возможным увеличить напряжение питания ядра Morgan до тех же самых 1.75 В. Соответственно, понизившееся на 20% (при неизменном Vcore) благодаря редизайну ядра тепловыделение было компенсировано повышением напряжения питания на 0.15 В. Следует отметить, что высокое тепловыделение пока не является критичным для процессоров Duron, настолько, насколько оно критично для Athlon. Поэтому, благодаря более маленькому ядру, повышение рабочего напряжения процессоров семейства Duron является вполне обоснованным шагом.
Таким образом, по сравнению со Spitfire в Morgan имеется два усовершенствования, а именно увеличенная TLB и Data Prefetch Mechanism, которые должны обеспечивать преимущество в производительности нового ядра перед старым даже на одинаковых тактовых частотах. Хотя AMD не собирается выпускать процессоры Duron с разными ядрами, но одинаковой частотой, используя ядро Spitfire при частотах ниже 1 ГГц, а Morgan – выше, сравнить быстродействия обоих ядер на одинаковой тактовой частоте представляет несомненный теоретический интерес. Мы провели такое сравнение, разогнав наш Duron 950 МГц, основанный на ядре Spitfire до 1 ГГц и сопоставив его результаты с результатами «настоящего» Duron 1 ГГц на ядре Morgan:
Duron (Spitfire) и Duron (Morgan) на одной частоте
| Spitfire 1.0 ГГц | Morgan 1.0 ГГц | Прирост, % |
|
|---|---|---|---|
| 39,5 | 40,5 | 2,5% |
|
| 51 | 52,9 | 5,7% |
|
| Quake3 Arena (four), Fastest, 640x480x16 | 142,7 | 150,1 | 5,2% |
| Unreal Tournament, 640x480x16 | 40,16 | 41,49 | 3,3% |
Как следует из таблицы, разница в скорости двух ядер не так велика и составляет 3-5% в зависимости от типа приложения, в котором производится измерение. При этом, наибольшее преимущество Morgan над Spitfire заметно именно в том типе задач, который использует большие объемы последовательных данных. Очевидно, что этот эффект как раз и объясняется работой Data Prefetch Mechanism, заранее подготавливающего необходимые данные в кеше процессора. Однако, не следует забывать также и о том, что в приложениях, использующих набор инструкций SSE (и не поддерживающих 3DNow!) преимущество нового ядра может быть гораздо ощутимее, поскольку Morgan имеет соответствующий блок обработки, отсутствующий в Spitfire.
В заключение рассказа о нововведениях, появившихся в Morgan, отметим, что процессоры Duron с этим ядром могут быть использованы на тех же материнских платах, что и их предшественники, в которых использовалось ядро Spitfire. Единственное, что требуется для беспроблемного функционирования новых Duron, это обновленный, понимающий его BIOS. При этом следует отметить, что практически все производители материнских плат уже выпустили соответствующие обновления BIOS для своих старых системных плат.
Как мы тестировали
В первую очередь отметим, что сравнительное тестирование всех процессоров для дешевых систем, проведенное в рамках данного обзора, выполнялось на платформах, использующих PC133 SDRAM. Поскольку отрыв в производительности систем с этой памятью от систем, использующих DDR SDRAM не так значителен, а стоимость DDR SDRAM все еще превышает цену PC133 SDRAM почти в два раза, мы считаем логичным использование в дешевых системах именно PC133 SDRAM.Поэтому, процессоры Duron тестировались на платах, основанных на наборе логики VIA KT133A, а процессоры Celeron – на платах с чипсетом i815. Кроме того, для составления полной картины о производительности линеек дешевых процессоров, в результаты тестов мы также включили показатели Pentium III и Athlon, работающих на аналогичной тактовой частоте. Для сравнения же производительности нового ядра процессоров Duron, Morgan, с быстродействием предшественников, в тестах участвует и самая старшая модель Duron с ядром Spitfire, имеющая частоту 950 МГц.
Также, в состав участников тестирования была включена и еще одна система. Помнится, в сравнительном обзоре чипсетов под Pentium 4 мы писали:
Таким образом, построение системы на базе набора логики i845 может иметь смысл только в том случае, если стоит задача получения просто дешевой платформы на базе процессора Pentium 4, а ее производительность значения не имеет… Поскольку в играх i845 отстает от других чипсетов по быстродействию более чем значительно, аналогичную скорость в этих задачах показывают разве что платформы, основанные на процессорах семейств Celeron и Duron.
Думается, сейчас настал подходящий момент для того, чтобы подтвердить это высказывание на практике, и мы приняли решение в рамках этого обзора снять показатели производительности и с системы на базе i845 с младшим на сегодня процессором линейки Socket 478 Pentium 4 с частотой 1.5 ГГц. Тем более, что согласно интеловской схеме позиционирования продуктов, такая конфигурация граничит по своей стоимости с системами, как раз построенными на верхних моделях процессоров Celeron.
Теперь пара слов о материнских платах, использовавшихся для тестов. В качестве платы на i815 мы использовали ABIT ST6, построенную на B-степпинге этого чипсета. Другая плата от этого же производителя, ABIT BL7, представляла набор логики i845. А вот взять для тестов плату от ABIT на базе набора логики VIA KT133A мы, к сожалению, не смогли. Испытания, проведенные нашей тестовой лабораторией показали, что подавляющее большинство материнских плат на PC133 Socket A чипсете от VIA на данный момент работает с новым семейством драйверов от NVIDIA, Detonator XP, нестабильно. Эта нестабильность выражается в первую очередь в необоснованно низких результатах в 3D-приложениях, показываемых видеокартами на базе чипов семейства GeForce3 от NVIDIA при работе на материнских платах, основанных на VIA KT133A. К сожалению, ни последняя версия видеодрайверов, Detonator 21.85, ни новый VIA Service Pack 4.34v, пока эту проблему решить не позволяют. Единственной из испробованных нами материнских плат, основанных на наборе логики VIA KT133A, которая была лишена описанной проблемы, оказалась ASUS A7V133. Именно эту плату мы и использовали в наших тестах.
Таким образом, набор тестовых платформ, принявших участие в испытаниях, выглядит так:
Тестовые платформы
| AMD Duron | AMD Athlon | Intel Celeron | Intel Pentium III | Intel Pentium 4 |
|
|---|---|---|---|---|---|
| Процессор | Duron 950 Duron 1,0 Duron 1,1 | Athlon 1,0 | Celeron 1,0 Celeron 1,1 | Pentium III 1.0 | Pentium 4 1,5 |
| Системная плата | ASUS A7V133-C (VIA KT133A) | ASUS A7V133-C (VIA KT133A) | ABIT ST6 (i815 B-step) | ABIT ST6 (i815 B-step) | ABIT BL7 (i845) |
| Память | 256 Мбайт PC133 CL2 SDRAM | 256 Мбайт PC133 CL2 SDRAM | 256 Мбайт PC133 CL2 SDRAM | 256 Мбайт PC133 CL2 SDRAM | 256 Мбайт PC133 CL2 SDRAM |
| Видеокарта | Gigabyte GeForce3 | Gigabyte GeForce3 | Gigabyte GeForce3 | Gigabyte GeForce3 | Gigabyte GeForce3 |
| Жесткий диск | IBM DTLA 307015 | IBM DTLA 307015 | IBM DTLA 307015 | IBM DTLA 307015 | IBM DTLA 307015 |
На тестовых системах была установлена операционная система Microsoft Windows 98 SE.
Как можно заметить, в составе протестированных процессоров нет недавно анонсированного Celeron 1.2 ГГц, являющегося первым процессором в семействе, использующем новое ядро Tualatin. К сожалению, данные процессоры пока недоступны в продаже и мы не смогли включить их в свои тесты. Но поскольку эта тема, несомненно, заслуживает внимания, обзор нового Celeron будет опубликован на нашем сайте впоследствии.
Производительность
Офисные приложения, по логике, должны являться основной сферой применения недорогих процессоров. Однако, уровень их производительности стал уже таков, что любые из этих приложений работают на всех value процессорах с вполне достаточной скоростью. Поэтому, данный тест имеет лишь теоретическую ценность.
Новые процессоры Duron ведут себя тут более чем достойно. Им удается не только обойти конкурирующее семейство Intel Celeron, но и даже показать более высокие результаты, чем система, основанная на Intel Pentium 4 1.5 ГГц c PC133 SDRAM. Следует отметить, что высокий результат Duron имеет место даже несмотря на кажущийся недостаточный размер кеша второго уровня, составляющий 64 Кбайта. Тем не менее, следует понимать, что благодаря эксклюзивной структуре L2 кеша в процессорах Duron и Athlon, данные, хранимые в L1 кеше, в L2 кеше у этих CPU не дублируются. Это означает, что при 64-килобайтной области данных L1 кеша, имеющийся у Duron, эффективный объем кешируемых процессором данных составляет 128 Кбайт. А это ровно столько, сколько может кешировать Celeron, у которого хоть L2 кеш и больше в два раза, но в нем дублируется содержимое кеша первого уровня.
В приложениях для создания контента показатели новых Duron выглядят еще лучше. Особенно впечатляет, что Duron 1.1 ГГц смог обогнать даже Athlon 1 ГГц. Этот факт объясняется, отчасти, наличием Data Prefetch Mechanism в новых Duron, отсутствующем у обычных Athlon. Благодаря этому механизму, шина памяти в системе используется более эффективно, что немедленно сказывается на производительности приложений, критичных к пропускной способности памяти, к которым и относятся задачи, входящие в пакет Content Creation Winstone 2001.
SYSmark 2001 является тестом, более лояльным к процессорам Intel. Поэтому, картина в нем кардинально отличается от того, что мы видели на предыдущих диаграммах. Например, процессоры семейства Duron здесь отстают от процессоров Celeron, работающих на аналогичной частоте. Причем, Duron не спасает даже более новое ядро Morgan. Чем это объясняется, становится понятно из результатов, отображенных на следующей диаграмме.
Своей неудачей в предыдущем тесте семейство Duron обязано части SYSmark 2001, измеряющей производительность в задачах для создания интернет-контента. А если говорить конкретнее, то Windows Media Encoder 7.0, входящему в этот тест. Это приложение работает на процессорах от Intel значительно быстрее, чем на процессорах AMD, благодаря своей оптимизации под наборы инструкций SSE и SSE-2. Однако, хотя новые Duron, построенные на ядре Morgan, и поддерживают набор команд SSE, Media Encoder 7.0, работая на этих процессорах, его не использует из-за имеющейся ошибки в процедуре обнаружения поддерживаемых SIMD-команд. Уже имеется патч к этому тесту, позволяющий заставить Media Encoder использовать SSE инструкции на новых процессорах от AMD принудительно, однако, проблемы целиком он не решает, поскольку корректирует работу Windows Media Encoder 7.0 лишь в рамках теста. При реальном же использовании этого приложения, оно продолжает работать на процессорах от AMD без задействования блока SSE. Так что, для полноценного решения указанной проблемы, следует ждать выхода новой версии Media Encoder. В одном из наших следующих обзоров мы посмотрим, насколько возрастает скорость Morgan в SYSmark 2001 при принудительном использовании SSE команд.
В офисной части этого пакета никаких подводных камней для новых Duron нет, и поэтому эти процессоры показывают привычно хорошие результаты, обгоняя конкурентов из семейства Celeron.
Для составления полной картины соотношения сил в офисных задачах мы также измерили скорость архивации большого количества информации (директории с установленной игрой Unreal Tournament) популярным архиватором WinZIP в наиболее «тяжелом» для процессора режиме с максимальным сжатием. Соответственно, меньшее время на диаграмме означает более высокую производительность. Как показал эксперимент, новые Duron работают тут превосходно, отставая разве только от Athlon с вчетверо большим L2 кешем и от Pentium 4 с высокоскоростным блоком ALU, кстати, работающим на удвоенной частоте.
Также, нами была замерена производительность при кодировании DVD видеопотока в формат DivX MPEG-4. И снова, благодаря Data Prefetch Mechanism, Duron на ядре Morgan тут на высоте. Причем, реализация предварительной выборки данных в кеш позволила Duron (Morgan) 1 ГГц обогнать даже процессор Athlon, работающий на аналогичной частоте.
В Quake3 однозначное преимущество имеют процессоры с большим объемом кеша. Однако, Duron (Morgan) продолжают уверенно лидировать среди value-процессоров.
В Unreal Tournament процессору Duron 1.1 ГГц удается обойти не только все семейство Celeron, но и даже процессор Pentium 4 1.5 ГГц, работающий в системе с набором логики i845.
Думается, то, что семейство процессоров AMD Duron обеспечивает более высокую, чем семейство Intel Celeron, скорость в играх, больше ни у кого сомнений не вызывает. И, тем не менее, взглянем на результаты популярного теста 3DMark2001, использующего DirectX 8.0.
В 3DMark2001 разброс результатов в различных тестах оказался непостоянным. Однако, превосходство Duron над Celeron видно везде, а в тесте Dragothic новые Duron даже обгоняют Pentium III 1 ГГц.
Отключение аппаратного модуля T&L приводит к тому, что все расчеты по преобразованию геометрии и расчету освещенности проводятся процессором с использованием наборов SIMD-инструкций. Более того, 3DMark2001 корректно распознает поддержку SSE в новых Duron 1 ГГц и 1.1 ГГц и использует соответствующий блок этих процессоров для расчетов. Благодаря этому, новые Duron начинают выглядеть еще более привлекательно, превосходя не только все Celeron и Pentium III 1 ГГц, но и в части тестов даже Pentium 4 1.5 ГГц и Athlon 1 ГГц.
И, напоследок, мы решили включить в набор тестов еще один бенчмарк, позволяющий оценить производительность процессоров в реальных научных задачах. Использованный нами для этой цели Science Mark V1.0 измеряет скорость работы процессоров при решении реальных задач математического моделирования.
Результат Science Mark V1.0 базируется на основании измерения времени решения трех реальных физических задач: вычисления общей энергии молекулы воды при помощи метода Монте-Карло, решения уравнения Шредингера для всех 61 электронов элемента Прометий и выполнения моделирования поведения 216 атомов Аргона при 140К, а также нескольких простых задач линейной алгебры с векторами и матрицами большого размера. Совершенно при этом не удивительно, что процессоры AMD в этом тесте выглядят более привлекательно. Один из сильных козырей Athlon и Duron – мощный блок операций с плавающей точкой, благодаря которому Duron в этом тесте обгоняет интеловских конкурентов.
На этой диаграмме приведено время решения каждой из задач теста Science Mark V1.0. Соответственно, меньшее время говорит о лучшем результате. Эти данные показывают, что для части научных задач большой кеш второго уровня может не иметь никакого значения. Поэтому, использование процессоров Duron с мощным блоком FPU может стать хорошим выбором для научных работников.
Разгон
С выходом каждого нового CPU, использующего доселе неизвестное и неиспробованное ядро, оверклокеры всегда связывают большие надежды. Это неудивительно. Любое ядро имеет некий потенциал по наращиванию тактовых частот, определяемый технологией производства и свойствами дизайна. Когда линейка процессоров, основанных на новом ядре, только начинается, этот потенциал используется в наименьшей мере, оставляя наибольшие возможности для разгона. Поэтому, именно начальные модели CPU обычно являются наиболее выгодными при оверклокинге: их частоту часто можно увеличить более чем значительно. Например, наиболее удачные Duron, основанные на ядре Spitfire нередко удавалось разогнать до частот свыше 1 ГГц. В результате, используя для разгона младшие модели с частотой 600 МГц, оверклокерам удавалось увеличить их частоту на 70 и более процентов. Старшие же модели обычно имеют такой же или незначительно более высокий «потолок» тактовой частоты, а потому их разгон выгоден уже не так.Естественно, многие ждали появления Duron на ядре Morgan еще и потому, что эти CPU должны, по идее, вернуть линейке Duron славу «мечты оверклокера». Более того, интерес к новому ядру подогревается и тем фактом, что аналогичные по архитектуре Athlon XP на ядре Palomino функционируют на частотах порядка 1.5 ГГц. Однако, при этом из внимания упускается один важный момент. Новые Duron, впрочем также как и старые, производятся на заводе Fab25, не применяющим при изготовлении кристаллов медные соединения. Поэтому, и тепловыделение, и предел тактовой частоты Duron на ядре Morgan нельзя сопоставлять с соответствующими характеристиками «медных» Palomino, у которых они заведомо лучше. Таким образом, Morgan – это ядро, не рассчитанное на эксплуатацию на столь же высоких частотах как и Palomino из-за используемых при его производстве алюминиевых соединений.
Согласно текущему роадмапу, AMD планирует выпустить всего лишь несколько моделей Duron, построенных на ядре Morgan. Максимальная частота соответствующей модели CPU на этом ядре составит 1.2 ГГц, впоследствии же планируется осуществить переход на новое 0.13-микронное ядро Appaloosa. Именно поэтому, ожидать, что процессоры с ядром Morgan будут гнаться до частот, значительно превышающих 1.2 ГГц не следует.
Что ж, перейдем к практике. Мы попытались разогнать процессор AMD Duron 1.0 ГГц серии AHHAA, выпущенный на 30-й неделе текущего года. Для того, чтобы найти максимальную частоту, на которой данный процессор может функционировать, оверклокинг осуществлялся увеличением коэффициента умножения. Следует отметить, что как и Duron на базе ядра Spitfire, новые Duron поставляются с зафиксированным коэффициентом умножения. Однако, старые методы его разблокирования действуют, несмотря на несколько изменившееся положение перемычек-«золотых мостов» на корпусе процессора. Замкнув перемычки L1 (подробнее о способах из замыкания см. тут ) и увеличив напряжение Vcore до 1.85 В, нам удалось поднять множитель процессора до 11.5x. При дальнейшем увеличении множителя система вела себя нестабильно. После этого мы смогли дополнительно нарастить и частоту FSB до 103 МГц, в результате чего максимальной частотой, на которой смог работать наш экземпляр Duron 1.0 ГГц, оказалась 1184 МГц.
Как видите, практика полностью подтвердила теорию о том, что разгонный потенциал новых Duron не так уж и высок.
Выводы
Итак, новые Duron на ядре Morgan представляют собой очередной эволюционный шаг линейки дешевых процессоров от AMD вперед. Пожалуй, кроме поддержки SSE, никаких революционных нововведений, позволяющих значительно ускорить Duron на новом ядре, в Morgan нет. Несомненно, увеличенная TLB и Data Prefetch Mechanism несколько улучшают производительность Morgan, однако, это ускорение не превосходит 5%. Тем не менее, Duron по своему быстродействию продолжает значительно опережать семейство дешевых процессоров от Intel, Celeron, благодаря своей более совершенной архитектуре, заложенной еще в самых первых процессорах семейства. Более того, в ряде случаев верхние модели Duron работают даже быстрее Pentium 4 1.5 ГГц в системах с чипсетом i845. И это не предел. Дальнейшее удешевление DDR SDRAM должно в скором времени позволить использование этой памяти в недорогих системах, и тогда производительность Duron возрастет еще. Так что пока AMD на рынке недорогих систем бояться нечего.В заключение отметим, что, к сожалению для оверклокеров, потенциал по наращиванию тактовых частот у Morgan оказался крайне невысоким, и это позволяет считать нам это ядро лишь «переходным» к 0.13-микронному Appaloosa, которое должно будет появиться в середине следующего года.
Миновал почти месяц, как компания Intel представила процессоры семейства Coffee Lake, и прошедшие недели явно продемонстрировали, что выпущены они были несколько поспешно. Показателей плохой подготовки анонса - масса. Доступность новинок в рознице крайне ограничена, а цены вследствие дефицита заметно завышаются продавцами. Не идеально обстоят дела и с материнскими платами: на прилавках имеется достаточно широкий выбор LGA1151-материнок на базе совместимого с Coffee Lake набора логики Z370, но многие из них вызывают серьёзные нарекания со стороны пользователей в связи с постоянно вскрывающимися недоработками в прошивках.
Тем не менее, несмотря на все имеющиеся проблемы, платформы на базе Coffee Lake оцениваются сообществом сугубо положительно. Добавив в новые процессоры дополнительные вычислительные ядра, компания Intel сделала именно то, чего от неё давно хотели пользователи. Производительность массовых интеловских процессоров совершила заметный рывок, и в результате представители нового семейства стали очень хорошими кандидатами на попадание в современные десктопы, даже несмотря на все «детские болезни» и существование конкурирующих процессоров AMD Ryzen.
Мы уже высказывали собственное мнение о Coffee Lake в обзоре : тестирование тогда показало, что компания Intel смогла быстро наверстать наметившееся было отставание от конкурента в отдельных аспектах. Тем не менее при всех своих достоинствах Core i7-8700K не слишком подходит для массового пользователя. Мало того, что с переходом на дизайн Coffee Lake компания Intel нарастила аппетиты и оценила свой новый флагманский массовый процессор дороже, чем раньше, подняв рекомендованную цену Core i7-8700K с привычных $339 до $359. К тому же реальные розничные цены заходят далеко за эту черту. Например, в крупнейших североамериканских онлайн-магазинах за этот чип попросят как минимум $410 (при условии наличия на складе), а отечественную розницу не сдерживают и такие рамки.
Понятное дело, покупать массовый процессор за сумму, превышающую 400 долларов, готовы далеко не все. Поэтому мы решили обратить внимание на новинки классом ниже, которые относятся к семейству Core i5, а не Core i7. Как и раньше, такие CPU отличаются от своих старших собратьев отсутствием поддержки технологии Hyper-Threading, то есть шестиядерное строение они сохраняют. А это значит, что по соотношению цены и производительности Coffee Lake в обличии Core i5 могут быть ещё привлекательнее, чем Core i7. Они тоже способны предложить возросшее по сравнению с предшественниками число вычислительных ядер, но даже согласно официальному прайс-листу их стоимость ниже, чем у Core i7, как минимум на $100.
Раньше мы часто рекомендовали разблокированные процессоры серии Core i5 для настольных компьютеров среднего уровня, в первую очередь игровой направленности. Теперь же, кажется, обзаведясь парой дополнительных ядер, эта серия предлагает ещё лучшее сочетание потребительских характеристик. Именно поэтому мы решили провести подробное тестирование старшего Coffee Lake серии Core i5 и попробовать оценить, намного ли такой вариант хуже по сравнению с обладающим технологией Hyper-Threading процессором Core i7 и как он противостоит конкурирующим предложениям серий Ryzen 7 и Ryzen 5, которые, несмотря на проведённую Intel модернизацию модельного ряда, продолжают иметь превосходство по числу потоков, а иногда и ядер.
Core i5-8600K в подробностях
Процессор Core i5-8600K, как и Core i7-8700K, вполне можно охарактеризовать как типичного представителя семейства Coffee Lake - он имеет в своём распоряжении шесть вычислительных ядер. Главное отличие от старшего собрата - отключённая технология Hyper-Threading: именно этим десктопные Core i5 всегда и отличались от Core i7 с самого момента появления данных торговых марок в 2011 году. Приверженность Intel этому принципу делает сегодняшний Core i5-8600K особенно привлекательным — по сравнению с предшественником поколения Kaby Lake вычислительная мощность новинки значительно выросла: у неё стало не только в полтора раза больше ядер, но и поднялись рабочие частоты. Всё это отлично видно при сопоставлении спецификаций.
| Core i5-8 600K | Core i 5 -7 6 00K | |
| Кодовое имя | Coffee Lake | Kaby Lake |
Технология производства, нм |
14++ | 14+ |
| Ядра/потоки | 6/6 | 4/4 |
| Базовая частота, ГГц | 3,6 | 3,8 |
| Частота Turbo Boost 2.0, ГГц | 4,3 | 4,2 |
| L3-кеш, Мбайт | 9 |
6 |
| Поддержка памяти | DDR4-2666 | DDR4-2400 |
| Интегрированная графика | GT2: 24 EU | GT2: 24 EU |
| Макс. частота графического ядра, ГГц | 1,15 | 1,15 |
| Линии PCI Express | 16 | 16 |
| TDP, Вт | 95 | 91 |
| Сокет | LGA1151 v2 | LGA1151 v1 |
| Официальная цена | $257 | $242 |
Никаких улучшений на микроархитектурном уровне в Coffee Lake нет, то есть при однопоточной нагрузке и на одинаковой тактовой частоте новые процессоры идентичны по производительности Kaby Lake. Однако для производства новинок используется улучшенный техпроцесс 14++ нм. Пока Intel никак не удаётся приступить к выпуску крупных процессорных кристаллов по более совершенной 10-нм технологии, начало применения которой для изготовления десктопных процессоров отодвинулось как минимум до второй половины 2018 года, инженеры занимаются оптимизацией старого 14-нм техпроцесса. И отнюдь не без успеха. Сегодняшняя технология 14++ нм по сравнению с изначальной версией техпроцесса смогла обеспечить солидное снижение токов утечки, которое вылилось в 52-процентное уменьшение тепловыделения при том же уровне производительности. Именно благодаря этому достижению в Core i5-8600K стало в полтора раза больше ядер, а максимальная частота в турборежиме увеличилась с 4,2 ГГц до 4,3 ГГц.
Правда, некоторые опасения вызывает снижение в характеристиках базовой частоты: для Core i5-8600K она установлена в 3,6 ГГц, что на 200 МГц меньше, чем у соответствующего Kaby Lake. Однако это отставание должно компенсироваться агрессивной технологией Turbo Boost 2.0, которая в Coffee Lake умеет повышать частоту процессора гораздо сильнее, чем раньше. Даже при нагрузке на все шесть ядер, если энергопотребление и тепловыделение Core i5-8600K остаётся в установленных рамках, рабочая частота процессора может возрастать до 4,1 ГГц. В результате с учётом активного турборежима Core i5-8600K должен всегда опережать своего четырёхъядерного предшественника.
| Номинальная частота | Максимальная частота Turbo Boost 2.0 | ||||||
| 1 ядро | 2 ядра | 3 ядра | 4 ядра | 5 ядер | 6 ядер | ||
| Core i5-8600K | 3,6 ГГц | 4,3 ГГц | 4,2 ГГц | 4,2 ГГц | 4,2 ГГц | 4,1 ГГц | 4,1 ГГц |
| Core i5-7600K | 3,8 ГГц | 4,2 ГГц | 4,1 ГГц | 4,1 ГГц | 4,0 ГГц | - | - |
Помимо увеличенных частот и дополнительных ядер Core i5-8600K может предложить увеличенный на 3 Мбайт кеш третьего уровня, а также официальную поддержку двухканальной DDR4-2666 с пропускной способностью до 42,7 Гбайт/с против DDR4-2400 с пропускной способностью 38,4 Гбайт/с.
Правда, чтобы получить все преимущества, предоставляемые новинкой, потребуется новая системная плата на базе набора логики Intel Z370. В новой версии LGA1151, которая используется процессорами Coffee Lake, добавлены дополнительные линии питания, и в старых LGA1151-платах на базе Z270 или Z170 (и других чипсетов прошлых поколений) процессоры восьмитысячной серии не работают. Зато все без исключения совместимые с Core i5-8600K новые платы могут обеспечить его разгон. Он, как и Core i7-8700K, имеет разблокированный множитель, поэтому с помощью пары манипуляций в BIOS материнской платы его рабочую частоту можно легко увеличить, как можно увеличить и частоту, на которой работает L3-кеш и системная память. При этом для оверклокерских LGA1151-процессоров семейства Coffee Lake заявляется соответствие 95-ваттному тепловому пакету, а это значит, что теоретически их умеренный разгон вполне возможен без применения громоздких воздушных или жидкостных систем охлаждения.
Нет никаких сомнений, что Core i5-8600K лучше своего предшественника поколения Kaby Lake, Core i5-7600K, по всем параметрам. Однако сравнивать этот процессор теперь нужно не только с внутренними конкурентами, но и с теми процессорами, которые в том же ценовом сегменте предлагает компания AMD. Реальная розничная цена Core i5-8600K на сегодняшний день составляет порядка $300, и за эту сумму можно купить восьмиядерный Ryzen 7 1700. Если же ориентироваться на официальные цены, то прямым конкурентом для старшего Core i5 является шестиядерный Ryzen 5 1600X. Давайте сопоставим спецификации Core i5-8600K с обоими альтернативами AMD.
| Intel | AMD | ||
| Core i5-8600K | Ryzen 7 1700 | Ryzen 5 1600X | |
| Сокет | LGA1151 v2 | Socket AM4 | Socket AM4 |
| Ядра/Потоки | 6/6 | 8/16 | 6/12 |
| Базовая частота | 3,6 ГГц | 3,0 ГГц | 3,6 ГГц |
| Турборежим/XFR | 4,3 ГГц | 3,7/3,75 ГГц | 4,0/4,1 ГГц |
| Разгон | Есть | Есть | Есть |
| L 2-кеш | 256 Кбайт на ядро | 512 Кбайт на ядро | 512 Кбайт на ядро |
| L 3-кеш | 9 Мбайт | 2 × 8 Мбайт | 2 × 8 Мбайт |
| Память | DDR4-2666 | DDR4-2666 | DDR4-2666 |
| Линии PCIe | 16 | 16 | 16 |
| Графическое ядро | Есть | Нет | Нет |
| TDP | 95 Вт | 65 Вт | 95 Вт |
| Официальная цена | $257 | $329 | $249 |
С точки зрения формальных характеристик предложения AMD продолжают выглядеть привлекательно, даже несмотря на то, что компания Intel в процессорах Coffee Lake существенно увеличила количество вычислительных ядер. Ryzen 5 и Ryzen 7 продолжают превосходить соперников как минимум по числу исполняемых потоков и по размерам кеш-памяти. Однако на стороне Coffee Lake лидерство по тактовым частотам, плюс не следует забывать и о том, что современные процессорные ядра Intel имеют явное преимущество по показателю IPC - числу исполняемых за такт инструкций.
Как показали наши предыдущие тесты, в ресурсоёмких приложениях шестиядерный Core i7-8700K выступает как минимум не хуже, чем восьмиядерный Ryzen 7 1700X. Но разрыв в характеристиках Core i5-8600K и Ryzen 7 1700 существеннее: в то время как Intel в новых процессорах среднего уровня блокирует Hyper-Threading, технология SMT в Ryzen присутствует не только в восьмиядерных Ryzen 7, но в шестиядерных Ryzen 5. А это значит, что ситуация в среднем ценовом сегменте может остаться неоднозначной даже после обновления модельного ряда процессоров Intel.
Естественно, все точки над «ё» расставят подробные тесты, однако переходить к ним пока рано.
Нас обманули: особенности турборежима в Coffee Lake
Когда мы впервые знакомились с процессорами поколения Coffee Lake и тестировали , мы отмечали, что его реальная частота всегда соответствует максимальной разрешённой турбочастоте для соответствующей нагрузки. Это положительно сказывалось на производительности: ещё бы, Core i7-8700K с номинальной частотой 3,7 ГГц даже при максимальной AVX-нагрузке на все шесть ядер «шпарил» на 4,3 ГГц, не оставляя никаких сомнений в превосходстве нового процессорного дизайна технологии и 14++ нм. Правда, некоторое недоумение при этом вызывали тепловые и электрические показатели. Дело в том, что в то время как тепловой пакет Core i7-8700K установлен в 95 Вт, а максимально допустимая температура составляет 100 градусов, его реальное потребление под максимальной нагрузкой доходило до 140-145 Вт, а температура с высокоэффективным кулером Noctua NH-U14S - до 88 градусов. Очень сомнительно, что такой режим работы CPU можно считать нормальным.
Ещё большие вопросы относительно корректности работы процессоров Coffee Lake в турборежиме стали возникать тогда, когда мы начали знакомиться с образцом Core i5-8600K. На этот раз в наших руках оказался серийный экземпляр CPU, и списать наблюдавшиеся с потреблением и температурами странности на особенности инженерного семпла было уже невозможно. А причин для удивления только прибавилось. Дело в том, что в номинальном режиме при полной AVX-нагрузке, которую по традиции мы создавали утилитой LinX 0.8.0, температура выходила за всякие рамки разумного.
Как видно по приведённому скриншоту, частота процессора под полной нагрузкой в LinX 0.8.0 составляет 4,1 ГГц - это максимально возможная частота Core i5-8600K при задействовании всех шести ядер. Потребление CPU при этом достигает уже знакомых нам 145 Вт, а температура доходит до разрешённого спецификацией максимума - 99 градусов. И это с кулером Noctua NH-U14S, обвинять который в неумении противостоять высокой тепловой мощности чипа нет ни малейших оснований! Понятно, что столь высокая температура во многом связана с низкой эффективностью используемого в процессорах Intel внутреннего термоинтерфейса, но в то же время вполне очевидно, что никакого критического нагрева Core i5-8600K в номинальном режиме быть всё равно не должно.
Поэтому мы обратились за разъяснениями к инженерам Intel, которые дали весьма обескураживающий комментарий: на многих LGA1151-материнских платах, основанных на наборе логики Z370, работа технологии Turbo Boost 2.0 реализована неверно. В попытках выжать из новых процессоров максимальную эффективность, производители плат намеренно игнорируют установленные ограничения по энергопотреблению процессоров, и это действительно может приводить к перегреву. К сожалению, используемая нами материнская плата ASUS Strix Z370-F Gaming оказалась ярким примером платы с неправильно сконфигурированным турборежимом. Поэтому нет ничего удивительного, что при испытаниях на этой платформе Core i7-8700K и Core i5-8600K демонстрировали зашкаливающую температуру и энергопотребление.
На самом же деле процессоры семейства Coffee Lake при активации турборежима вовсе не должны работать на максимальных частотах, определённых для нагрузки на то или иное количество ядер. Это - лишь верхняя граница, и к ней прилагаются ещё некоторые условия. Главное из них: потребление процессора на длительных временных отрезках должно не выходить за установленные ограничения по TDP (то есть за пределы 95 Вт для Core i7-8700K и Core i5-8600K) и лишь кратковременно может достигать 120 Вт. Однако проверку этих дополнительных условий многие производители плат заблокировали на уровне BIOS, и сейчас Intel ведёт работу с партнёрами с тем, чтобы корректная работа технологии Turbo Boost 2.0 была восстановлена.
Понятно, что это повлечёт за собой некоторое снижение производительности новых процессоров при высокой вычислительной нагрузке, но зато температурный режим Coffee Lake сможет, наконец, не внушать никаких опасений. И некоторых успехов в наставлении производителей плат представители Intel уже смогли достичь. Например, в последних версиях BIOS для нашей платы ASUS Strix Z370-F Gaming (0419 и 0420) реализация турборежима уже вполне соответствует норме. После обновления прошивки частота Core i5-8600K при прохождении тестирования в LinX 0.8.0 на отметке в 4,1 ГГц уже не держится и снижается до 3,5 ГГц, благодаря чему температура и потребление остаётся во вполне допустимых рамках: 95 Вт и 72 градуса соответственно.
Что же касается производительности, то переход материнской платы к корректной работе с множителем ожидаемо привёл к 10-процентному снижению показателя производительности в тесте Linpack (с 330 до 300 Гфлоп). Однако в данном случае имеет место максимальное занижение частоты, так как Linpack пользуется чрезвычайно энергоёмкими AVX2-инструкциями. Например, при прохождении тестирования в Prime95 с деактивированными AVX-инструкциями рабочая частота Core i5-8600K составляет уже 3,9 ГГц, что заметно ближе к установленному для полной нагрузки максимуму, но всё же не дотягивает до него.
Тем не менее нельзя не обратить внимание на тот факт, что из-за неправильной поддержки турборежима материнскими платами результаты измерений производительности Coffee Lake, сделанные в момент или до анонса процессоров этого семейства, оказались несколько завышены (это касается не только нашего, но и подавляющего большинства обзоров, доступных в Сети). На самом же деле производительность Coffee Lake в номинальном режиме при тяжёлой многопоточной нагрузке будет где-то на 3-7 процентов ниже полученной в первоначальных тестированиях, но зато в реальности они теперь смогут функционировать при более адекватной температуре и демонстрировать куда более умеренное энергопотребление.
Такая работа процессоров с множителями, когда при тяжёлой вычислительной нагрузке частота заметно падает, причём порой даже ниже базового паспортного значения, раньше была характерна исключительно для платформы HEDT, где процессоры обладают значительным числом вычислительных ядер. Однако с внедрением дизайна Coffee Lake многоядерными стали и обычные массовые модели, поэтому нет ничего странного в том, что коэффициент умножения теперь динамически подстраивается к потреблению и в платформе LGA1151.
Именно поэтому компания Intel приняла решение прекратить детально описывать значения частоты турборежима при различной нагрузке, ограничиваясь указанием лишь только общего максимума, - подробности теперь не имеют особого смысла. Дело в том, что частоты, которые заложены в турборежиме, в реальности могут быть недостижимы. Всё зависит от текущего уровня энергопотребления, а оно не только определяется характером нагрузки, но и может различаться в том числе и для разных экземпляров процессоров в зависимости от качества полупроводникового кристалла и номинального напряжения VID.
