Двухъядерная настольная платформа Intel, или новый виток эволюции ПК

Двухъядерной платформе Intel для ПК уже исполнилось четыре месяца. По меркам информационных технологий — это достаточный срок, чтобы потребители успели составить относительно взвешенное представление о новинках. Соответственно пришло время и для тестирования, которое так ждут ростовские любители компьютерной техники.

Новинки

Несмотря на всю революционность шага объединения в одном корпусе двух вычислительных ядер, в новых Pentium D четко прослеживается близкое родство с последней версией процессора Pentium 4. Оба ядра, находящиеся на одном кристалле и соединенные общей шиной, мало чем отличаются от хорошо знакомого ядра Prescott. Каждое ядро оснащено собственной кеш-памятью второго уровня объемом 1 Мб. Чип упакован в стандартный корпус FC-LGA4 и имеет интерфейс LGA775.

Pentium D не поддерживают технологию Hyper-Threading; из двухъядерных чипов она реализована только в дорогом Pentium Extreme Edition для исключительно мощных ПК. Таким образом, если новый двухъядерный Pentium EE воспринимается системой как четыре процессора, то Pentium D — только как два. Лучше обстоит дело с поддержкой 64 битных инструкций EMT64T и защиты буфера от переполнения Execution Disable Bit — эти технологии поддерживают все двухъядерные чипы Intel. Кроме того, в Pentium D встроена поддержка технологии SpeedStep, позволяющей управлять энергопотреблением и тепловыделением процессора, снижая производительность во время простоя или низкой загрузки. Это весьма актуально для процессоров, чье тепловыделение может достигать впечатляющей отметки в 160 Вт.

Высокое пиковое потребление мощности вызвало новые требования к блоку питания настольных систем. Удвоение числа ядер не повлекло за собой двукратного роста энергопотребления процессоров, оно увеличилось примерно на треть по сравнению с Pentium 4 Prescott аналогичной тактовой частоты. Однако и этого оказалось достаточно, чтобы для обеспечения стабильности работы двухъядерных систем потребовался новый блок питания стандарта ATX 2.0 мощностью 400 Вт.

Потребовали двухъядерные процессоры и новую системную логику. Не успел рынок как следует «переварить» первые LGA775-чипсеты Intel 9-й серии (i915 и 925), как им на смену пришли новинки — семейства i945 и 955. По комплексу характеристик они являются вполне логичным эволюционным развитием своих предшественников; главная их особенность — поддержка процессоров Pentium D.

Подтверждая тезис Intel о том, что двухъядерная платформа быстро станет массовой, новые наборы системной логики несут в себе черты mainstream-ПК. Эти чипсеты уже не поддерживают ненужную рядовому пользователю дорогую оперативную память с коррекцией ошибок ECC, не реализована и технология увеличения производительности за счет оптимизированного доступа к ОЗУ Intel Memory Pipeline (Intel MPT). При этом сохранена поддержка технологий Intel Flex Memory и Intel Active Management. Чипсеты могут работать с процессорами, использующими шину 533 МГц (официально добавлены частоты FSB до 1067 МГц), а также с относительно дешевыми модулями памяти DDR2-400 (поддерживается память вплоть до 667 МГц).

Параллельно произошел полный и бесповоротный отказ от графической шины AGP (ее поддерживал i915) в пользу нового интерфейса PCI Express. Также «за бортом» оказалась и оперативная память DDR, которую разработчики оценили нецелесообразной для использования даже с бюджетными версиями чипсетов.

Хотя наибольшие изменения коснулись северных мостов, в южные также был внесен ряд усовершенствований. Особенно это касается чипа ICH7R, который по умолчанию включается в набор микросхем i955X Express, а на платах с i945 устанавливается лишь опционально. Достаточно серьезно была доработана технология Matrix Storage Technology, позволяющая теперь создавать RAID-массивы вплоть до уровня 5, поддерживаются «горячая» замена и резервирование дисков, технология эффективной очереди запросов и переупорядочивания команд позиционирования NCQ, входящая в спецификацию Serial ATA 2.5, а также порты PCI Express x4.

Чипсет Intel 955X, как и полагается топовому продукту, ориентированному на тех пользователей, которых совершенно не удовлетворяют интегрированные видеоадаптеры, рассчитан лишь на установку внешних видеокарт. Отличия же i945G от i945P как раз и заключаются в наличии (и, соответственно, отсутствии) встроенного графического ядра Intel Graphics Media Accelerator 950 (IGMA 950).

По большому счету тут нет особых отличий от предыдущей версии этого ядра, IGMA 900, использованного в GMCH чипсета i915G: частота чипа увеличилась до 400 МГц, несколько расширилась поддержка OpenGL.

Главная отличительная черта семейства IGMA 900/950 заключается в полной поддержке DirectX 9.0, пусть даже многие функции реализованы лишь на программном уровне, в частности, поддержка вершинных шейдеров (до версии 3.0 включительно). Таким образом, эта встроенная графика теоретически поддерживает любые самые современные 3D-игры. Если же говорить о практике, то мощность IGMA 950 более чем достаточна лишь для 2D-графики и не слишком ресурсоемких трехмерных приложений. Впрочем, интегрированное решение никогда не было выбором настоящих геймеров — оно просто для этого не предназначено. Удел встроенных решений преимущественно очерчен бизнес-приложениями.

Конфигурации

Тестовая платформа включала в себя три системы. Две из них базировались на материнской плате Intel D945GNT (чипсет i945G), третья — на плате MSI 925XE Neo Platinum, использующей, как уже ясно из названия, в недавнем прошлом топовый набор микросхем i925XE. При этом в первой системе стоял двухъядерный процессор Pentium D 830 с тактовой частотой 3,0 ГГц, а в двух других — чип Pentium 4 640, работающий на частоте 3,20 ГГц. Тут стоит отметить, что оба процессора используют шину 800 МГц и имеют одинаковый общий объем кеш-памяти второго уровня — 2 Мб. Однако для Pentium D, как уже было сказано выше, каждое ядро имеет собственный кеш по 1 Мб. Кроме того, оба чипа поддерживают 64-разрядные инструкции EMT64T, зато Pentium 4 в отличие от своего «собрата» поддерживает еще и технологию Hyper-Treading. Таким образом, оба процессора система будет воспринимать как два независимых, другой вопрос, что в одном случае они будут виртуальными, а во втором — фактически аппаратными. К сожалению, напрямую сравнивать чипы с разными тактовыми частотами некорректно, а интерполяция результатов тестов также бессмысленна из-за архитектурных отличий. Впрочем, разница между тактовыми частотами составила менее 7%, что все-таки позволяет сделать ряд общих выводов. Также логичнее было бы сравнивать систему на чипсете i945 с системой на базе i915, так как 925XE — это старший набор микросхем в первом семействе 9-й серии и соотносится он, скорее, с i955. Впрочем, и тут разница в производительности при использовании идентичной оперативной памяти невелика.

Во всех системах было установлено по два 512 Мб модуля Samsung 1RX8 PC2- 4200U DDR2-533, соответственно работающих на частоте 533 МГц в двухканальном режиме (тайминги 5,0-4-4-10).

Во всех системах были установлены жесткие диски Seagate ST380013AS с интерфейсом SATA емкостью 80 Гб. Конфигурации, собранные на материнской плате Intel D945GNT, использовали встроенную графику, а система на базе платы MSI 925XE Neo Platinum ввиду отсутствия таковой — внешний видеоадаптер ATi Radeon X300, установленный в слот PCI Express х16. При проведении тестов, так или иначе связанных с графикой, это нивелировалось установкой минимального разрешения, когда вклад со стороны видеоподсистемы малозаметен.

Тестирование

Сразу же следует обратить внимание на то, что все тесты проводились в 32-разрядном режиме, в настоящее время являющемся наиболее типичным для задач рядовых пользователей. Именно поэтому в качестве ОС использовалась обычная Windows XP Professional SP2.

Понятно, что не стоит ждать от двухъядерного процессора производительности, аналогичной суммарной производительности составляющих его ядер, если бы они выступали отдельными чипами. Добиться одновременной полной загрузки ядер — задача нетривиальная с обеих сторон проблемы: и с аппаратной, и с программной. В первом аспекте многое упирается в процессорную шину и канал подключения памяти, во втором — в использование специального ПО, адаптированного под многопоточность. В конечном итоге вопрос упирается в эффективность использования ядер. Где-то преимущества новой платформы очевидны, а где-то она не выигрывает у платформы предыдущего поколения. Теоретически возможен даже проигрыш из-за затрат вычислительной мощности на согласование работы обоих ядер (распараллеливание выполнения задачи), если исполняемое приложение совершенно не делится на потоки.

Сборка и настройка всех систем проблем не вызвала — чувствовалась хорошая проработка деталей со стороны всех производителей.

Новая платформа Intel, как и предполагалось, отличается высоким тепловыделением. На эту мысль навел уже огромный радиатор на северном мосту чипсета: во время работы до него было буквально невозможно дотронуться. Температура процессора Pentium D даже в режиме простоя превышала 55°С, а при работе она достигала 62°С (везде использовался штатный кулер). Установленный на плате Intel D945GNT процессор Pentium 4 тоже ощутимо грелся, в то время как в составе системы на чипсете i925 его температура не превышала 40°С.

Первым тестом традиционной выступила синтетическая «до мозга костей» SiSoftware Sandra 2004 SP1. И при арифметических расчетах, и при обработке мультимедийных данных, и с точки зрения пропускной способности оперативной памяти новая двухъядерная платформа показала огромный, порой превышающий 50%, отрыв от систем на одноядерном Pentium 4, к тому же работающем на более высокой тактовой частоте. В то же время чипсеты особого влияния на производительность не оказали. Второй тест — CPU RightMark (RMCPU 2004B) — представляет собой сложный расчет взаимодействия движущихся объектов и т.д. Модуль рендеринга (Renderer) изначально многопоточный, и его исполнение весьма эффективно распараллеливается, поэтому тут Pentium D показал более 20% преимущества. Второй модуль, Solver, по данным самих разработчиков, однопоточный, что привело хоть к незначительному, но отставанию двухъядерной платформы.

Следующим выступило вполне реальное приложение — классический для подобного рода испытаний популярный архиватор WinRAR (версия 3.4). Им сжималась с максимальной степенью компрессии папка базы «1С» объемом 321 Мб, содержащая как отлично сжимающиеся таблицы, так и файлы, почти не поддающиеся компрессии, причем все они имелись самого разного размера. Этот архиватор не поддерживает многопоточность, а потому результат оказался совершенно предсказуемым: Pentium D продемонстрировал значительное отставание, превышающее разницу в тактовых частотах процессоров. Что интересно, с хорошей стороны себя показал чипсет i945 — он оказал даже большее влияние на результат, чем процессор.

Картина практически не изменилась, когда параллельно архивированию запустили сканирование жесткого диска антивирусной программой Mcafee VirusScan. Видимо, этот как раз тот случай, когда два разных приложения все-таки плохо поддаются разделению на потоки даже при одновременном их исполнении, и система не смогла использовать ресурсы второго вычислительного ядра. Впрочем, разрыв между новой и старой платформами тут все-таки сократился.

Совсем иначе выглядел «расклад сил» в «заточенном» под многопоточность архиваторе 7zip. Система на базе Pentium D заметно вырвалась вперед, и это несмотря на то, что, по-видимому, алгоритм сжатия эффективно использует не только «железные» вычислительные ядра, но и виртуальные — реализованную в Pentium 4 технологию Hyper-Threading. Отрыв лишь увеличился, достигнув 15% при одновременном сканировании Mcafee VirusScan. Как видно, чем больше число потоков, тем полнее реализуются преимущества многоядерной архитектуры.

Тест CPU из пакета PCMark 2004 основан на реальных алгоритмах шифрования и сжатия данных, при этом поддерживается многопоточность. Вполне логичным здесь выглядит выигрыш (чуть менее 10%) двухъядерного процессора у системы предыдущего поколения даже на чипе с большей тактовой частотой.

Еще одно совершенно реальное приложение — графический редактор Adobe Photoshop CS. В нем к фотографии объемом 217 Мб применялись фильтры Blur и Neon Glow. Опять-таки имеют место быть поддержка многопоточности и заметное преимущество процессора Pentium D. В случае использования фильтра Blur оно оказалось практически двукратным — едва ли не самый удачный пример! При этом чипсет фактически не оказал никакого влияния на результаты.

В Windows Media Player (версия 10) осуществлялось сжатие аудиотреков с компакт-диска в один общий MP3-файл (Rip musiс). В этом приложении опять безоговорочно лидировал двухъядерный процессор. А вот аналогичную операцию при помощи Lame 3.96.1 (q=320 Кбит/с) все три системы проделали с примерно одинаковой скоростью. Приняв во внимание разницу в тактовых частотах, можно заключить, что кодирование аудио — сильный «конек» новой архитектуры.

К числу таких «коньков» можно отнести и работу с видео — при перекодировании 5-минутного ролика из MPEG2 в MPEG4 в приложении DivX 5.2.1 Pentium D вырвался вперед примерно на 11%.

В игре DOOM 3 (demo001, низкое качество текстур, 640х480 пикселей) выигрыш двухъядерного процессора составил около 10% без учета разницы в тактовых частотах — результат достаточно неплохой. Данные по третьей системе тут приведены лишь справки ради — полезную информацию они не несут из-за огромной разницы в графических подсистемах.

Если говорить о субъективных ощущениях, то все процессы на двухъядерной платформе происходили заметно быстрее, в частности, установка и загрузка операционной системы т.д.

Выводы

Новая двухъядерная платформа Intel показала себя с лучшей стороны, лидировав в большинстве тестов, несмотря на то, что она изначально была поставлена в невыгодное положение, сравниваясь с системами на базе процессора предыдущего поколения с более высокой тактовой частотой. Тем не менее выигрыш в конечном итоге оказался не слишком значительным — в общем случае он составлял 10-30%. Это, конечно, неплохой результат, но все же не революционный (хотя, собственно, революционные показатели никем и не обещались).

Правда, тут следует понимать, что приложения, адаптированные под многопоточность сейчас будут появляться все интенсивнее. Таким образом, со временем преимущество процессоров Pentium D будет расти. При покупке нового мощного компьютера, предназначенного для решения ресурсоемких задач (например, трехмерных игр), уже имеет смысл присмотреться к новой платформе — такое приобретение станет по сути инвестициями в будущее. Однако модернизацию уже имеющегося ПК рекомендовать пока рано — чтобы поменять процессор на двухъядерный, пользователю придется приобрести множество компонентов: новую материнскую плату, оперативную память (даже если ранее стояла DDR2 400, то при ее использовании отпадает всякий смысл перехода на новую платформу — не хватит пропускной способности), блок питания, систему охлаждения. Что касается последней, то тут лучше не пытаться сэкономить, а кроме всего прочего добавить в корпус вентиляторы для дополнительной циркуляции воздуха.

Тесты показали, что основную роль с точки зрения производительности играет процессор (логика подсказывает, что очень важен и тип оперативной памяти), но не чипсет. Основная задача новой системной логики заключается в обеспечении более широкой функциональности. Нет особого резона приобретать для Pentium 4 плату на чипсетах i945/955, если, конечно, не планировать скорую модернизацию процессора. Разница в производительности между системами, построенными соответственно на чипсетах i915 и 945, а также i925 и 955, в первую очередь, будет обусловлена скоростью работы используемой оперативной памяти. 4Так или иначе, многоядерные решения дают новый виток развития настольной платформе. Несмотря на множество черт эволюционного развития, все-таки совершен переход на качественно новый уровень, и это станет хорошо заметно уже в ближайшем будущем.

Новости партнеров: