Многоядерные процессоры: первые попытки

Многоядерные процессоры: первые попытки
Впрограммах, которые оптимизировались для использования Hyper-Threading,Pentium D 840 почти вдвое быстрее своих одноядерных предшественников.

Какимибудут многоядерные процессоры будущего, нам пока не известно — но мыточно знаем, что основной тенденцией в развитии процессоров наближайшее время будет именно многоядерность. И первые серийные образцытаких процессоров уже доступны (правда, пока только в составе готовыхсистем). И по ним уже можно сказать, что компанияIntel движется в сторону многоядерности достаточно осторожно. PentiumExtreme Edition 840, уже протестированный нашими коллегами из IDG,являет собой фактически два отдельных процессора, объединенных в однойупаковке. Несмотря на кажущуюся простоту, при этом решались достаточносложные задачи по скоординированному использованию процессорами FSB иреализации энергосберегающих технологий, использование которых зависитот внутреннего состояния обоих процессоров. Так что Pentium EE 840можно рассматривать как первую попытку многоядерности, предназначеннуюдля обкатки взаимодействия ядер на самом общем уровне.

Сэкономической точки зрения объединение двух независимых ядер в однойупаковке тоже вполне оправданно. Фактически пластину с выращеннымиядрами процессоров можно разрезать и по одному ядру, и по парам. Режимработы уже готового процессора определяется коммутацией в упаковке. Такчто, выпуская всего одно ядро, можно делать весь спектр процессоров —от одно- до многоядерных.

Однако такой подход может и не статьосновным, поскольку имеет заметные недостатки. Прежде всего, этонеоптимальное использование кэш-памяти. Этот изъян характерен и дляобычных многопроцессорных систем. Независимые процессоры с большойвероятности кэшируют одни и те же данные, и при их модификациинеобходим механизм взаимного уведомления процессоров и актуализации ихкэш-памяти.

Очевидно, что и с точки зрения максимизации размеракэш-памяти, и с точки зрения минимизации потерь времени на ееразделение, кэш-память должна быть общей для всех ядер. Однако собратьтакой процессор из нескольких независимых заготовок невозможно. Тутнеобходима разработка абсолютно нового ядра — а это долго и дорого. Так что интрига даже в таком вроде бы частном вопросе будет сохранятся еще долго.

Покаже первая двуядерная платформа Intel включает, помимо «сдвоенного»процессора Pentium Extreme Edition 840 (обратите внимание, цифры «4»после Pentium нет), также набор микросхем Intel 955X Express. PentiumEE 840 имеет тактовую частоту 3,2 ГГц, частоту системной шины 800 МГц и2 Мб кэш-памяти второго уровня (по 1 Мб на каждое ядро). Каждое ядроподдерживает Hyper-Threading, поэтому в системе видны четыре процессора.

Чутьпозже (во второй половине года) должны начаться продажи процессоровPentium D серии 8хх. Это будут Pentium D 840 (3,2 ГГц), 830 (3,0 ГГц) и820 (2,8 ГГц), которые будут отличаться от Extreme Edition, в основном,отсутствием Hyper-Threading. Появится и более демократичный чипсет —Intel 945.

Производительность

Грустныйфакт: скоростной потенциал процессоров, как никогда прежде, сталзависеть от качества работы программистов. Грустно все это потому, чтокритерии оценки результатов труда разработчиков софта и железа слишкомуж разные. Об оптимизации софта начинают думать уже после егокоммерческого успеха. И никогда раньше успех массового ПО не зависел отего «распараллеливаемости». Не зря именно Intel взялась за разработкуинструментария для написания «правильных» программ и оптимизациисуществующих.

На сегодня же даже без тестирований можно сказать, что полностью готовык использованию многоядерных процессоров, в общем-то, те же программы,которые и раньше неплохо использовали Hyper Threading. В основном, этопрограммы обработки потоковых данных — аудио и видео.

Внашем тесте Pentium Extreme Edition 840 работал на предсерийнойматеринке Intel D955XBK с чипсетом D955X и с двумя 512 Мб модулямипамяти DDR2-667.

Сравнивалась эта система с Pentium 4 660 наматеринке Intel D925XECV2 (чипсет i925XE) и с двумя 512 Мб модулямипамяти DDR2-533 Corsair CM2X512.

Прочие параметры стендов:

графика: MSI Geforce 6800 GT с 256 Мб памяти, драйвер Forceware66.77; HDD: Serial-ATA Maxtor Maxline III 250 Гб; ОС: Windows XP Professional SP2.

Результаты тестирования (кстати, весьма показательные) — в таблице ниже.

Игровыетесты тоже производились, однако ситуацию в играх достаточно хорошоиллюстрируют результаты 3D Mark 2003 CPU, также приведенные в таблице.Во всех играх Pentium Extreme Edition 840 уступает Pentium 4 660. Восновном это «заслуга» создателей игр, которые пока не «параллелят»свои творения. Не исключено, что ситуация изменится — компания Intelуже довольно давно начала распространять новую платформу именно средипроизводителей игр.

В тесте Sysmark 2004 в дисциплине Office Productivity многоядерность не сыграла заметной роли. Другое дело — Internet Content Creation. Здесь уже присутствуют элементы обработки потоковых данных — а такие работы хорошо параллелятся. Adobe Photoshop, 3D Studio Max и Windows Media Player, использующиеся в этом подтесте, показывают до 30% прироста производительности.

Не менее хорошо заметен эффект от многоядерности в CineBench, который и раньше умел использовать все доступные процессоры, и в Spec CPU2000, который мы запускали в режиме «rate_base», позволяющем выполнять на каждом физическом и виртуальном ядре копию теста.

Nero Recode 2.2.6.9от Ahead мы использовали, чтобы сжать фильм «Никита» с четырех доодного гигабайта. Это приложение многопоточное, поэтому эффект одмногоядерности очень заметен.

Итоги

Есливам часто приходится заниматься обработкой музыкальных файлов иизменением формата видеофайлов, то многоядерность — это однозначно то,что вам нужно. Именно здесь работает формула 1+1 = 2. То естьдобавление второго ядра может привести к повышению производительностидо 90%.

Во всех остальных случаях ситуация выглядит не стольрадужно. Однако даже в офисном ПК на сегодня найдется не однапрограмма, желающая загрузить второе ядро. Хочется надеяться, чтооптимизация популярных приложений не заставит себя ждать — и тогдановые (и не только новые) процессоры смогут полностью реализовать свойпотенциал.

Что касается самых больших консерваторов в этом деле — производителей игр, то уже в следующих версиях компании Epic (создатели Unreal) и Crytek (создатели Far Cry) полностью поменяют ядро физики.