Pentium 4 6хх: быстрее, тише, экономичней

Pentium 4 6хх: быстрее, тише, экономичней

 
 

21февраля 2005 г. корпорация Intel объявила о выпуске процессоров IntelPentium 4 Extreme Edition 3,73 ГГц с технологий Hyper-Threading (HT) ичетырех новых процессоров Intel Pentium 4 серии 6xx, такжеподдерживающих технологию HT.

Частоты процессоров серии 6xxсоставляют 3.6, 3.4, 3.2 и 3.0 ГГц, а частота FSB для всех ихсоставляет 800 МГц, что похоже на характеристики серии 5xx. Такимобразом, изменения коснулись, в основном, решений архитектурных икачественных.

Первое качественное изменение заключается в том,что все пять процессоров поддерживают 64-разрядную адресацию памятипосредством технологии Intel Extended Memory 64 Technology (IntelEM64T). Корпорация Intel планирует использовать эту технологию во всехпредставляемых в текущем году процессорах для настольных ПК, в томчисле в Intel Celeron D.

Второе качественное изменение:процессоры Intel Pentium 4 серии 6xx поддерживают усовершенствованнуютехнологию Intel SpeedStep (EIST), которая предоставляет новые возможности энергосбережения для настольных ПК.

И,наконец, третье — это удвоение размера кэш-памяти второго уровня (до 2Мб). Кэш такого размера раньше был характерен для процессоров ExtremeEdition. Теперь же процессор Intel Pentium 4 Extreme Edition имееттактовую частоту 3,73 ГГц и FSB с 1066 МГц, а кэш-память второго уровняу него осталась 2 Мб.

Время новых процессоров

Ещенедавно, рассказывая о появлении платформы LGA775, мы отмечали, что натот момент эта платформа являлась не столько средством очередногоповышения производительности, сколько запуском новых технологий,которые позволят и дальше наращивать производительность систем и вотдаленной, и в ближайшей перспективе.

Количество нововведенийдействительно впечатляло. Однако те, кто ждал, прежде всего, повышенияпроизводительности, были несколько разочарованы. За исключениемнекоторых топовых моделей процессоры для LGA775 и PGA478 былипрактически одинаковыми, причем PGA478 выглядел даже лучше (с той точкизрения, что для него имелись в наличии процессоры Northwood — менеепрожорливые и чуть более быстрые, чем первые Prescott). А явнонацеленные на перспективу архитектурные новшества сразу себя заметно непроявили.

Но прошло немного времени — и можно уже с полнойуверенностью сказать, что новая платформа действительно состоялась.Отрасль «на ура» восприняла PCI-Express, и уже стали появлятьсяпродукты, использующие ее эксклюзивные возможности. В качестве примераможно вспомнить видеокарты с технологией турбо-кэш, уже доступные наУкраине.

И наконец, достоинства архитектуры поддержаны теперьдостоинствами новых процессоров серии 6хх. Изменений в них тоже оченьмного. Однако в этот раз мы остановимся только на аспектах, важных дляскептиков. Это энергопотребление и производительность. Пристальноерассмотрение  EM64T пока отложим — не за горами выход 64-битнойWindows, и как только она выйдет, протестируем и этот режим.

Энергопотребление

НасколькоIntel удалось решить проблему повышенного энергопотребления топовыхпроцессоров за последнее время, можно увидеть на примере пары Pentium 4560 и Pentium 4 660. У них одинаковая частота ядра и FSB, одинаковоетиповое напряжение питания ядра процессора и одинаковый термальныйдизайн — 115 Вт. При этом Pentium 4 660 имеет вдвое больший размеркэш-памяти второго уровня, которая тоже не святым духом питается.

Ужебыло сказано, что Pentium 4 660 поддерживает усовершенствованнуютехнологию Intel SpeedStep (EIST). По официальной информации, этатехнология позволяет в моменты простоя процессора понижать его частоту,а также питающее напряжение ядра. Оба эти положения требуют некоторыхпояснений.

Понижение питающего напряжениявлияет на снижение потребляемой мощности значительно сильнее, чемуменьшение частоты. При номинале в 1,4 В процессор Pentium 4 660 можетработать в диапазоне 1,2…1,4 В. Процессор сам «знает», при какомнапряжении он способен выполнять текущую работу, и сообщает об этомматеринской плате. И уже по его запросу «правильная» материнка можетпонизить напряжение (а может и не понизить — зато дешево стоить).

Понижение частотыпроцессоры компании Intel умеют делать двумя способами: путем изменениякоэффициента умножения и путем модуляции тактовой частоты. Скоэффициентом умножения все более или менее ясно. Pentium 4 660 имеетдва штатных множителя — 14 и 18. Штатная частота достигается примножителе 18. С множителем 14 процессор Pentium 4 660 будет стартовать,только будучи подключенным к материнской плате «04А». Вообще,материнские платы под LGA775 бывают двух видов: 04А (поддерживаетпроцессоры мощностью до 84 Вт) и 04 В (поддерживает процессорымощностью до 114 Вт). Материнские платы по спецификации 04А создаютсяиз расчета более низкой себестоимости, но не поддерживают некоторыетоповые процессоры. В семействе процессоров 6хх в разряд 04B попадаеттолько старшая 660-я модель.

Таким образом, если процессор 04Bпоставить на материнскую плату 04А, он будет стартовать на меньшейчастоте, при которой его потребление не выйдет за пределы 84 Вт.

Смодуляцией тактовой частоты дело обстоит немного сложнее. Создатьсистему, которая была бы в состоянии плавно менять тактовую частотупроцессора, очень непросто и недешево. Да и не нужно. Уменьшениеэнергопотребления при понижении частоты происходит оттого, чтоперезаряд емкостей логических элементов происходит меньшее количествораз в единицу времени. Если нагрузка невелика, то некоторые из тактовработы процессора можно объявить «холостыми», при этом в процессореничего переключаться не будет. Тут получается интересная картина:физическая частота не меняется — но количество рабочих тактов заединицу времени уменьшается.

 

Длятого чтобы оценивать этот процесс каким-то привычным образом, придумалитермин «эффективная частота» или «частота тротлинга». Этот показательпоказывает, при какой частоте мы могли бы получить такое же количестворабочих тактов в единицу времени, что и при текущей модуляции тактовойчастоты. Например, если для процессора частотой 4 ГГц (пример условный)каждый четвертый такт будет холостым, то частота тротлинга составит 3ГГц.

EIST

Intel SpeedStep использует присвоей работе как понижение напряжения, так и понижение частоты. Вофициальной документации мы не нашли разъяснений, как именно все этоработает, поэтому можем рассказать лишь то, что видели в ходетестирования.

Так, напряжение питания при простое у нассоставило около 1,21 В, что значительно ниже номинала. При этомкоэффициент умножения уменьшался до 14. Что касается модуляции тактовойчастоты, то специальные утилиты ее фиксировали — тем не менее, я бы нерешился сказать, что она участвует при активации SpeedStep. Напрямуювыявить факт ее использования никакая программа не способна — этоследует из принципа работы. Ведь если при неизменной частоте некоторыетакты были холостыми, то определить это программа может, лишь оценивкакую-либо работу, выполнявшуюся в это время (как, собственно, ипоступают все утилиты типа ThrottleWatch). Но если процессор что-тоделал, EIST и не включалась! Словом, здесь у нас уверенности нет — есливыясним точно, сообщим дополнительно.

Тестирование

Посколькупрямых методов измерения потребляемой процессором мощности несуществует, мы решили измерить то, ради чего все это затевалось,—энергопотребление системы в целом. С этой целью шнур питания тестовогостенда был разрезан, и в разрыв вставлен цифровой китайский мультиметрс заявленной точностью при измерении переменного тока 3%. Потреблениесамого процессора мы, конечно, таким способом не определим, заторазница в потреблении — это однозначно разница в потреблениипроцессоров, ее-то мы замерить сможем.

Чтобы влияние остальныхкомпонентов системы на тестирование было минимальным, конфигурациястенда была выбрана также минимальной: материнская плата Intel D915GUX+ один модуль памяти DDR2 512 Мб + HDD Maxtor MaXLine III 250.

Длятрех конфигураций — Pentium 4 560, Pentium 4 660 и Pentium 4 660 + EIST— мы замерили потребляемый системой ток при простое системы и привыполнении теста CPU из третьего 3D Mark. Конфигурация Pentium 4 660без включения EIST интересовала нас, прежде всего, как показательтехнологического прогресса в новых ядрах по сравнению со старыми. Аконфигурация Pentium 4 660 с включенной EIST, естественно,иллюстрировала эффективность EIST в чистом виде.

Итак, что мы получили в результате замеров (энергопотребление системы при простое): 

 Имеемпервую сенсацию. Pentium 4 660 даже без EIST ощутимо экономичнее своегопредшественника! И это при заметно большей производительности (об этомчуть дальше). Не скроем, для нас это стало неожиданностью.

Включение же EIST для Pentium 4 660 дает уменьшение потребляемоймощности на 20 Вт. А по сравнению с Pentium 4 560 — на 30 Вт.Потребление системы в целом снизилось на треть!

Энергопотребление системы при загрузке 100%

 

То,что Pentium 4 660 заметно экономичнее своего предшественника, заметно ипри полной нагрузке (практически на 34 Вт). Включение EIST в этомслучае повлияло незначительно, и это правильно. Процессор практическине простаивал — и, соответственно, EIST активировалась очень редко.

Производительность

Для очень многих пользователей все разговоры о процессорных новинках сводятся к одному: насколько быстрее новыйпроцессор по сравнению со старым. В качестве «старого», как и в случаес тестированием энергопотребления, у нас выступает Pentium 4 560,который имеет такую же частоту ядра и FSB, что и Pentium 4 660.

Втесте производительности участвует также Pentium 4 Extreme Edition 3,73ГГц, который, помимо штатного режима, мы прогнали и в присутствующем наматеринках Intel — а потому почти законном — режиме Burn +10%. Частотапроцессора составила 4,11 ГГц.

Нас интересовала, в основном,правдивость утверждений, что, мол, частоты процессоров Intel не растут,потому что не хватает охлаждения. Температура процессора на частоте4,11 ГГц выросла всего на два градуса и за рекомендованные пределы невышла. Со стабильностью проблем тоже не было. Тест Worldbench5 встандартном режиме по умолчанию работает уже почти сутки, полностьюнапрягая систему,— и все прошло без сбоев.

В ходе этого тестанами был использован уже другой стенд. Поскольку частота FSB у Pentium4 Extreme Edition 3,73 ГГц составляет 1066 МГц, общей для всехпроцессоров стала материнка Intel D925XECV2, на которой былаустановлена референсная карточка на ATI Radeon X300. В качестведисковой подсистемы использовался штатный Matrix RAID0 на двухSATA-винчестерах Seagate Barracuda 7200.7 SATA NCQ.

Производительность в реальных приложениях

Мы начинаем не с синтетических тестов, а с измерения производительности в реальных приложениях потому, что последние дают возможностьне столько оценить прирост (или не прирост) производительности, сколькопосмотреть, какие компоненты системы являются «бутылочным горлышком»для разных приложений — и, соответственно, взвесить, какая системабудет для них оптимальной.

Результаты тестирования — в таблице ниже.

 

* Цифры приведены в секундах исполнения (меньше — лучше)

Результаты достаточно очевидны. «Процессоронезависимыми» приложениями оказались Nero 6.0.0.3 и Microsoft OfficeXP. Если для Nero критичной является дисковая подсистема, то непонятно,что стало «бутылочным горлышком» для MS Office. Все остальныеприложения достаточно хорошо прореагировали на увеличение мощностипроцессоров. А Mozilla 1.4 вообще ускорилась втрое!

* Больше — лучше

Особохочется отметить результаты теста Multitasking: Mozilla + MediaEncoder. Он вообще уникален — показывает производительность системы присовместной работе двух многопоточных приложений. Причем приложения эти— от очень разных поставщиков ПО. Такая ситуация (когда на ПК работаетпестрая смесь программ от враждующих компаний) для обычного ПКдостаточно стандартна — тем не менее, она никем до этого нетестировалась.

Именно совместная работа приложений даетнаибольший (если не считать рекорд Mozilla) прирост, а это именно тотфактор, который увидят и оценят все пользователи.

Синтетические тесты

Производительностьсистем многие оценивают по синтетическим тестам, которые, как правило,действительно неплохо иллюстрируют некоторую среднюю величину этойсамой производительности. Кроме того, с помощью некоторых таких тестов,например 3Dmark, можно быстро оценить производительность с точки зренияиграбельности системы.

Здесь мы сравниваем только процессоры Pentium 4 560 и Pentium 4 660.

 В Worldbench итоговые оценки всех конфигураций таковы:

 Этицифры можно считать достаточно объективными оценками повышенияпроизводительности новых процессоров от Intel. По ним видно, чтоудвоение кэша второго уровня в P4 660 прибавляет около 4%, перевод FSBна 1066 МГц дает еще столько же, и, наконец, повышение частоты на 10%дает прирост еще в 6%.

Следует отметить, что измерения вWorldBench 5 для P4 660 проводились нами как с активированной, так и сотключенной EIST. Включение этой технологии не повлияло на скоростьработы системы в наших тестах. Точнее говоря, изменение скоростинаходилось в пределах погрешности измерений.

+ 0 ГГц, + скорость, + экономичность

Еслиподвести итог, то инновации, примененные во флагманском процессорелинейки 6хх, делают его, по сравнению с предшественником, на 4% (всреднем) более быстрым при работе и примерно на 30 Вт более экономичнымв режиме простоя. Учитывая, что на производительность EIST практическине влияет, мы однозначно рекомендуем ее включить (по умолчанию онаотключена в BIOS).

Что касается Intel Pentium 4 Extreme Edition3,73 ГГц, то этот процессор не только характеризуется очень высокойпроизводительностью — он обладает, к тому же, хорошим разгоннымпотенциалом, легко перешагивая 4 ГГц.