Athlon 64, Athlon 64 FX и Pentium 4 - CompReviews.ru

Но и Intel не сидит, сложа руки. Несмотря на то, что это одна из крупнейших корпораций в мире, Intel никогда не страдала неповоротливостью. В качестве превентивного удара, Intel выпускает Pentium 4 Extreme Edition, точно рассчитав время выпуска так, чтобы испортить праздник AMD.

Является ли новый Pentium 4 с 2 Мбайт кэша третьего уровня тем самым экстремальным чипом, как называют его некоторые наши читатели? Перед тем, как начать отвечать на этот и другие вопросы, я хотел бы кратко обсудить, что, собственно вы можете ожидать от нашего обзора. Начнем, пожалуй, с плохих новостей: не ожидайте слишком много 64-битных тестов для Windows XP/64. В настоящий момент количество выпущенных приложений для 64-битной Windows ограничено, и все, что было доступно для нас - это несколько тестов, которые предложила AMD. У нас не было самого компилятора, так что разработка и компиляция собственных тестов была невозможна. Сама Windows 64 вела себя очень хорошо, но так как приложений для нее надо еще подождать, отложим разговор об этой ОС на потом.

Теперь хорошие новости: многие из наших 32-битных тестов должны вас заинтересовать. Мы отлично знаем, что вы ожидаете от нас свежих сюрпризов и новых обновлений тестовых пакетов. Во-первых, было протестировано не менее 15 различных игровых движков, включая Unreal II, Jedi Knight Academy, X2 (новый космический симулятор), и, конечно, классические игры Ace’s, такие как Medieval War, Age of Mythology, и  Battlefield 1942 "Road To Rome". Мы даже измерили производительность искусственного интеллекта одной очень популярной игры…

И это еще не все, были разработаны несколько новых тестов, такие как MS Access, и мы работали в сотрудничестве экспертами для того, чтобы представить вам менее известные, но важные «жизненные» бенчмарки. Огромное спасибо этим специалистам:
• 3DS Max benchmarks (Fremer, Studio PC)
• Kribi (Eric Bron, Adept Development)
• Diep Chess engine (Vincent Diepeveen)
• Pandromeda MojoWorld (Bryn Forbes)
• Plasma (Dr. Simon Bland and Dr. Jerry Chittenden, Imperial College)

Этот материал должен занять вас на несколько часов, растянувшись на две части. Ах да, я забыл сказать вам, что помимо 3 CPU, обсуждаемых ниже, у нас есть четвертый, более мощный в следующей статье! Упомянул ли я о том, что мы смогли разогнать Athlon 64 FX до частоты 2,4 ГГц (12 x 200MHz), и о криосистеме с Athlon 64 FX на частоте 2,8 ГГц?

Три новых процессора

Мы с удовольствие представляем вам три новых на сегодняшний день процессора: Pentium 4 Extreme Edition, Athlon 64 FX-51, и Athlon 64 3200+. Pentium 4 EE - это разогнанный до частоты 3,2 ГГц Xeon MP с 800 Мгц FSB, упакованный в 478-контактный FC-PGA2. Процессор, скорее всего будет оценен в 740$ (а по последним данным – под тысячу).

Заметим, что Pentium 4 ЕЕ имеет намного больше дискретных конденсаторов и резисторов обвязки на дне процессора, чем обычный Pentium 4.Большой чип, такой, как у Pentium 4 ЕЕ нуждается в более точно дозируемой мощности, так как чем больше чип, тем больше совокупная мощность и распределение временного сигнала.

А 940-пиновый Athlon 64 FX-51 на самом деле является замаскированным Opteron’ом с частотой 2,2 ГГц и с контроллером памяти, требующим регистровые (буферизированные) модули DDR RAM. Этот вид памяти стоит совсем недешево, а наличие буферов выливается в дополнительные циклы латентности. С другой стороны, большинство буферизированной RAM снабжено ЕСС (Error Correcting Code), которая делает подсистему памяти более надежной, так как может исправлять 1-битовые ошибки и определять 2-битовые ошибки. Athlon 64 FX может использовать пары 64-битных DDR400 DIMM как один большой 128-битный модуль, в результате достигается теоретический пик пропускной способности в 6,4 Гбайт/сек.И все же, модули регистровой DDR400 памяти сейчас очень редки и дороги.

Оцененный в 733 $, Athlon 64 FX-51 не является самой выгодной покупкой, но вы в самом деле покупаете процессор очень высокого класса. Материнские платы для Athlon 64 FX позволяют вам использовать модули памяти объемом до 2 Гбайт, получая в сумме 8 Гбайт оперативной памяти. Таким образом, Athlon 64 реально является процессором для рабочих станций: ЕСС, 64-битная адресация и платформа, которая может превысить 4-х гигабайтный барьер.

754-пиновый Athlon 64 3200+, работающий на тактовой частоте 2 ГГц, гораздо менее требователен: он работает с нормальными (unbuffered) DDR400 и стоит порядка 417$. Младший брат, Opteron, имеет только один  64-битный канал памяти. Из продаваемых на данный момент материнских плат он может быть установлен в модели на чипсетах VIA К8Т800 (ASUS, MSI) и nForce3 150 (Gigabyte), единственное условие – чтобы сокет был 754-контактным. Эти платы сталкиваются с ограничениями типичного DDR-чипсета: большинство поддерживают 2 Гбайт (K8T800) или 3 Гбайт (nForce 150) памяти и вполне вероятно, что вставка третьего DMM модуля DDR400 снижает общую частоту памяти до 333 MHz, что заявлено у всех производителей, кроме ASUSTeK.

Самый лучший Athlon!

Мы уже обсуждали архитектурные различия между К7 (Athlon) и «Hammer» (Athlon 64) в обзоре об Opteron, и я ограничу себя кратким обзором. Athlon 64 (FX) и Opteron архитектурно более продвинуты по отношению к Athlon XP по следующим причинам:
  1. Интегрированный контроллер памяти, двухканальная регистровая (буферизованная) DDR400 или одноканальная unbuffered DDR400
  2. 16-битная 600/800 МГц DDR (dual simplex) шина HyperTransport для соединения с AGP и южным мостом
  3. Поддержка инструкций SSE2 с 16 регистрами в 64-битном режиме
  4. 12-уровневый целочисленный конвейер (Athlon имеет конвейер длиной 10 ступеней), 17-уровневый конвейер для вычислений с плавающей запятой Athlon имеет в этом конвейере 15 ступеней) для дальнейшего увеличения частоты
  5. Дополнительная стадия конвейера анализирует зависимость инструкций, сразу после их декодирования
  6. Немного более объемные целочисленные буферы (3x8 вместо 3x6)
  7. TLB кэша первого уровня увеличилась с 24 до 40 записей
  8. TLB кэша второго уровня увеличилась вдвое, с 256 до 512 записей 
  9. Фильтр «смыва», позволяющий сразу нескольким процессам разделять доступ к TLB
10. Улучшенное прогнозирование ветвлений и увеличения глобального журнала ветвлений с 4 тысяч до 16 тысяч записей
11. 128-битный доступ к памяти к паре модулей DDR400 DIMM (только у Athlon 64 FX)

Features	Athlon 64 FX	Athlon 64	Pentium 4 "C"	Pentium 4 EE	Athlon XP 3200+
Частота, ГГц	2,2	2	2,4-3,2	3,2	2,2
Тех процесс (нм)	0,13 SOI Cu	0,13 SOI Cu	0,13 Cu	0,13 Cu	0,13 Cu
Транзисторов (млн)	105,9	105,9	55	168	37,5
Напряжение питания, В	1,55	1,55	1,5-1,55	1,55	1,65
Размер кристалла (кв. мм)	193	193	131	230?	80
Адресное пространство	Athlon 64 FX	Athlon 64	Pentium 4 "C"	Pentium 4 EE	Athlon XP 3200+
Обычная многопро- цессорная система	(Opteron: 1-8) Athlon 64 FX: 1	n/a	n/a	n/a	n/a
Максимальное физическое адресуемое пространство	1024 ГБайт однородное (40 бит)	1024 ГБайт однородное (40 бит)	64 ГБайт PSE (36 бит)	64 ГБайт PSE (36 бит)	4 ГБайт
Максимальное виртуальное адресуемое пространство	256 Тбайт (48 бит)	256 Тбайт (48 бит)	4 ГБайт	4 ГБайт	4 ГБайт
SIMD	SSE2 /3DNow! /SSE	SSE2 /3DNow! /SSE	SSE2 /SSE	SSE2 /SSE	3DNow! /SSE
Конфигурация кэша	Opteron	Athlon 64	Pentium 4 "C"	Pentium 4 EE	Athlon XP 3200+
Объем кэша L1 (Data/Instr)	64/64	64/64	8 / +-20 **	8 / +-20 **	64/64
Латентность кэша L1 (load to use)	3	3	2	2	3
Объем кэша L2, Кбайт	1024	1024	512	512	512
Разрядность кэша L2, бит	128	128	256	256	64
L2-cache Latency load to use (+L1-latency)	16	16	9-20	9-20	11-20 (*)
Объем кэша L3, Кбайт	—	—	—	2048	—
Память	Opteron	Athlon 64	Pentium 4 "C"	Pentium 4 EE	Athlon XP 3200+
Конфигурации памяти	2x DDR333 2x DDR400	1x DDR4003.2	2 x DDR400	2xDDR400	DDR400
Максимальная пропускная способность шины памяти, Гбайт/сек	5,4; 6,4	3,2	6,4	6,4	3,2
** 12000 микроопераций, что примерно равняется 20 Кбайт кэша x86 инструкций

Athlon 64 FX? так же как и Opteron? имеет размер кристалла 193 кв. мм. Когда AMD  перейдет на технологию 90 нм, площадь уменьшится до 120 кв. мм.

Пока мы видим лишь спекуляции на бумаге. Немного попозже, вооруженные Sciencemark 2.0, мы выясним, как эти бумажные спекуляции сравнимы с реальным положением вещей. Вы будете восхищены...

Надежный Athlon!

Если вы собираете множество систем, и вы настолько же ловки в этом, насколько ваш покорный слуга, вы знаете, что одна из самых слабейших сторон Athlon состоит в том, что кристалл был хрупким и «легковоспламеняющимся». Как-то раз я сломал Athlon XP 2000+, так как кулер был недостаточно надежно прикреплен к кристаллу, и я уверен, что не единственный, кто столкнулся с такой проблемой.

Кажется, AMD многому научилась и, в конце концов, мы можем сказать, что Athlon 64 так же безопасен, как и Pentium 4. Надежная крышка защищает хрупкий кристалл, а «Thermtrip» - цепь, вынуждающаяся срабатывать защитный механизм при превышениях температуры – понижает питание процессора при очень высоких температурах, и делает это достаточно быстро, чтобы избежать ущерба.

Как мы заметили выше, все рекомендуемые для Athlon 64 кулеры поддерживают CPU с максимальным термопакетом 89 Ватт. Для того, чтобы быть атестованными AMD, производители материнских плат и кулеров должны сконструировать свои устройства так, чтобы они смогли рассеять 89 ватт.

Компания AMD хочет, чтобы все материнские платы и кулеры для семейства AMD64 (Opteron и Athlon64) были способны поддерживать даже самые быстрые процессоры (ну, конечно, если число контактов остается тем же самым), чтобы , таким образом, было возможно убедить покупателей быстрее модернизировать свои системы. На самом деле, вряд ли семейство Hammer когда либо будет рассеивать столько энергии при текущем техпроцессе и упаковке. 89 Ватт дают AMD большой запас, и апгрейд купленной вами сегодня Socket 754/940 материнской системы будет гораздо проще, чем это было когда-либо возможно с Athlon XP. AMD еще не опубликовала данные по тепловой мощности, но уверяем вас, что нынешняя 2,2 ГГц модель не рассеивает 89 ватт. Также несмотря на то, что 940-пиновый Athlon FX будет замещен 939-пиновой моделью, не требующей буферизированной RAM, уже в следующем году, AMD все-таки обещала выпустить новый 940-пиновый Athlon FX.

Типично исполнение кулера для Athlon 64: массивный радиатор, но медленный (3000 об/мин) вентилятор. Обратите внимание на специальный безопасный крюк на рычаге.

Как вы можете видеть, больше нет надобности прилагать значительные усилия при прикреплении кулера к вашему процессору. Специальная пластина прикреплена к задней стенки материнской платы. Крепится она двумя шурупами через материнскую плату и удерживающий механизм. Прикрепляющий механизм Athlon 64 (в данном случае на плате MSI K8T Neo)  эффективен и достаточно прост. Он гораздо проще прикрепляет кулер ко дну удерживающего механизма. С одной стороны надо вдавить простой зажим (особой силы для этого не требуется), а с другой стороны - приподнять фиксирующий рычаг и прикрепить крюком безопасности к фиксирующему болту.

MSI R8T Neo FISR, на чипсете VIA K8T800

MSI была первым OEM, пославшим нам материнскую плату Socket 754 для Athlon 64. Она построена на основе чипсета VIA К8Т800, который использует двухчиповую конфигурацию: северный и южный мосты. VIA попросту соединила свою классическую чипсетную схему  (Юг - V-link - Север) с 2x16-битной 800-мегагерцовой (3,2 Гбайт/с в обе стороны) шиной Hypertrasport от процессора к северному мосту. Это, вероятно, уменьшило время на разработку К8Т800.

Как и всегда в таком случае, MSI Neo крайне богата всякими деталями. Южный мост VIA поддерживает два Serial ATA устройства, и MSI добавила контроллер Promise 20378 для поддержки еще двух SATA устройств (в общем четыре SATA), и все это - помимо одного канала UATA (в общем 6 поддерживаемых устройств). Провода SATA и круглый кабель UATA входят в комплект.

Сетевой контроллер реализован чипом Realtek 81105. На задней панели материнской платы  можно обнаружить две разных разъема IEEE 1394  вместе с S/PDIF портом. Realtek ALC655 способен посылать аналоговый и цифровой сигналы по 6 различным каналам. Непосредственно доступны четыре USB порта, а пятый  обеспечен через отдельную планку, который также содержит диагностические индикаторы.

Как вы можете видеть, BIOS позволяет точную настройку системы. Шина Hypertransport может быть выставлена в режимы 8 /16 бит и 800/600/400/200 МГц. Напряжение на CPU, DDR и AGP можно корректировать, а FSB можно увеличивать вплоть до 280 МГц с шагом 1 МГц. Впрочем, толку от этого мало, так как плата зависает при загрузке BIOS уже на частоте 205 МГц.
 
К счастью, плата от MSI снабжена знаменитой технологией D.O.T. (Dynamic Overclocking Technology), которая позволяет разгонять процессор на 3, 5, 7 и 10%. Вся прелесть, конечно же, в том, что специальный чип CoreCell на материнской плате разгоняет процессор лишь тогда, когда он загружен, и соответственно, снижает частоту когда он простаивает. CoreCell от MSI способен также снижать энергопотребление когда система простаивает. Все это очень хорошо работало, и позволило нам разогнать Athlon 64 3200+ на 7% при нормальном режиме охлаждения, и на 10% (2,2 МГц) при усиленном охлаждении.

ASUS SK8N: NVIDIA nForce3 150

ASUS SK8N построена на чипсете NVIDIA nForce3 150, и, следовательно, оснащена: портом Firewire (IEEE), 4-мя портами USB 2.0, цифровым звуком и S/PDIF, а также стомегабитным интегрированным LAN.

Должен сказать, я был очень впечатлен устойчивостью этой платы; я не столкнулся с ни единой проблемой, даже когда настройки модуля памяти слегка превышали агрессивные настройки (ЕCС был отключен). Возможно, вас это не удивляет, но я должен сказать что, например, первые платы на nForce 2 с FSB 400 МГц и на i875Р были очень чувствительны к памяти и ее настройкам. С эти платформами иногда случались перезагрузки после многих часов интенсивного тестирования.

И nForce3 150, и ASUS SK8N на редкость элегантно спроектированны: nForce3 - это не nForce2, наклеенный поверх Hypertransport. NVIDIA куда более полно воспользовалась возможностями Hypertransport и Athlon64, интегрировав AGP с южным мостом. Это упрощает маршрутизацию сигналов, так как весь чипсет в данном случае -  по сути один-единственный чип.

nForce3 150 устроен так, что работает на частоте 600 МГц DDR (эквивалентно 1,2 ГГц) с шириной 16 вниз, и 8 бит вверх. Таким образом, пиковая пропускная способность равняется 2,4 Гбайт/с вниз (у VIA 3,2 Гбайт/с), и 1,2 Гбайт/с вверх (у VIA 3,2 Гбайт/с). NVIDIA считает, что ее одночиповое решение более эффективно, чем подход VIA, так как пропускная способность всех устройств на южном мосту VIA ограничена пропускной способностью V-link (533 Mбайт/с) между южным и северным мостами, в то время как у NVIDIA пропускная способность между процессором и чипсетом равна 3,2 Гбайт/с. Конечно, сложно оценить разницу, так как она проявляется лишь тогда, когда два устройства на USB 2.0 (80 Мбайт/с) пытаются получить доступ к контроллеру памяти одновременно с приводами SATA RAID (300 Мбайт/с) и ATA-133 (133 Мбайт/с). Ситуация же такая крайне маловероятна, так как жесткий диск может достигать таких скоростей, лишь разгружая свой кэш.

Есть у nForce3 150 и старший брат: nForce3 250. Он пропускает поток данных по каналу шириной 16 бит на частоте 800 (1600) МГц как вверх, так и вниз. NVIDIA поставила туда более быстрое НТ-соединение, потому как nForce3 250 включает в себя интегрированный Gigabit Ethernet (Full Duplex) и поддержку 4-х SATA устройств, в сумме могущих дать около 600 Мбайт/с.

“Разгонные возможности” платы от ASUS довольно-таки скромны, но мы можем сказать,  что у нее есть специальный BIOS (который, впрочем, недоступен для простого пользователя) который позволяет менять множитель, который, как нам кажется, не зафиксирован на нашем Athlon 64.

Плата от ASUS устойчива и производительна, но...

Куда делся SoundStorm от NVIDIA?

Таков был первый же пришедший на ум вопрос после прочтения спецификаций на nForce3 150 и ASUS SK8N. Где тот чудесный звуковой чип?!

Вот что сказал представитель NVIDIA Брайан Дель Ризио (Bryan Del Rizio):   “Мы убрали SoundStorm c МСР для начала, а в начале 2004 мы представим другую, существенно измененную версию SoundStorm, которая может быть добавлена  производителями в конструкции их материнских плат, или даже использована для построения отдельной звуковой карты. Это выгодно в том плане, что это обеспечивает нашим партнерам гибкость стоимости и проектировки для интеграции высококачественного аудио и их продукции. Позже мы предоставим более полную информацию о SoundStorm.”

Я бы не сказал, что я очень рад этому, ведь это значит, что из-за того, что производители экономят копейки, покупатели остаются без звука Dolby Digital и превосходного шестиканального выхода. Возможно, нам, энтузиастам, следует разъяснить нашим семьям и друзьям что лучше заплатить чуть больше, и купить более качественную и многофункциональную материнскую плату. Ценовая конкуренция столь сильна, что производители идут на все, чтобы чуть-чуть опустить цену. В данном случае устойчивость плат не пострадает, но я видел много примитивных, и даже нестабильных плат которые хорошо шли лишь потому, что они были очень дешевы (помните ECS на SIS730?).