Возможно, кто-то назовёт данный материал неполным, и, наверное, будет прав. Однако мы всё ещё находимся в поиске «неуловимого Джо» под названием AMD Athlon 64 X2, и пока безрезультатно, поэтому чтобы не накалять обстановку, предлагаем вам своего рода «первую часть» статьи, посвящённой многоядерным решениям от двух основных конкурентов на рынке x86 CPU: Intel и AMD.
В данном экспресс-тестировании рассматривается производительность нового процессора от Intel — Pentium eXtreme Edition 840 (заметьте: четверка из названия CPU пропала!), и производится сравнение его с двумя одноядерными топовыми процессорами Intel и AMD. Кроме того, хоть это и довольно «синтетическая» ситуация, мы всё же протестировали 840-й процессор с отключенной технологией Hyper-Threading. К слову, глядя на спецификации новых CPU от Intel, вполне логично предположить, что результаты XE 840 с выключенной Hyper-Threading должны быть идентичны Pentium D 840, цена которого будет намного более демократичной. Однако справедливости ради мы все-таки именуем этот процессор в диаграммах «Pentium XE 840 w/o HT»: ведь тестировали мы именно такой вариант, а не «официальный» Pentium D 840.
Подчеркнём еще раз, что рассматривать данный материал как законченную самодостаточную статью — не стоит. Скорее это компромисс между необходимостью оперативной подачи уже имеющейся информации, с одной стороны — и отсутствием информации полной, с другой.
Кроме того, обращаем ваше внимание на то, что «внутренности» Pentium eXtreme Edition 840 недавно были (как и всегда, с максимальной степенью дотошности и придирчивости) рассмотрены Дмитрием Бесединым, девелопером проекта RightMark Memory Analyzer, в соответствующей статье.
Немного теоретической информации
Как уже всем, наверное, известно, Intel при конструировании своих первых двуядерных процессоров пошла по самому простому пути, фактически, просто объединив на одном кристалле два полноценных CPU и арбитр шины, позволяющий им использовать одну шину для обращения к памяти и прочим периферийным устройствам. Впрочем, такой арбитр также является необходимой частью обычных многопроцессорных систем на базе процессоров Intel, так как даже если физических CPU в системе несколько, шина у них все равно одна.
Данный подход является отличительной чертой, свойственной многопроцессорным конфигурациям на x86-процессорах Intel: в случае с AMD Opteron, каждый CPU оснащен своим контроллером памяти и шины Hyper-Transport. Чисто теоретически, концепция AMD, безусловно, «стройнее», однако не очень понятно, дает ли она ощутимое реальное преимущество SMP-системам на базе относительно малого количества процессоров (например, в системах с двумя CPU). Так или иначе, в двухъядерных процессорах AMD пришлось от этого преимущества отказаться — контроллеры памяти и шины Hyper-Transport у обоих ядер в Athlon 64 X2 опять-таки общие. Впрочем, Athlon 64 X2 мы рассмотрим позже, а сейчас уделим больше внимания основному герою данного тестирования.
Двуxъядерное ядро Smithfield (фактически — 2 x Prescott E0)
Одноядерные Prescott (слева) и Prescott-2M (справа)
Легко заметить, что даже фотографии ядер у всех «наследников Prescott» очень похожи, а на фото двуядерного Smithfield два процессора видны совершенно четко — они так двумя одинаковыми «кусками» на кристалле и лежат.
Основные проблемы новых процессоров Intel являются совершенно логичным продолжением собственно подхода к их проектированию: если вся «концепция» заключается в помещении двух практически независимых CPU на один кристалл — то трудно ожидать от такого CPU компактности, малого тепловыделения, и низкой потребляемой мощности :). Так и получилось: кристалл Pentium eXtreme Edition 840 имеет площадь 206 кв. мм, содержит 230 миллионов транзисторов, и потребляет данный процессор 130 ватт. Обратите внимание: сама Intel в своих документах признаёт, что указываемые ею значения энергопотребления CPU — это не максимальные значения: «…Intel recommends that complete thermal solutions designs target the Thermal Design Power (TDP) indicated in Table <…> instead of the maximum processor power consumption…».
Радует одно: вместе с ядром, фактически являющимся удвоенным Prescott степпинга E0, новоявленный Pentium XE 840 получил полный набор последних функциональных «фишек»: поддержку EM64T (аналога AMD64), Execute Disable Bit (XD) и Enhanced SpeedStep. Не радует другое: при всех своих внушительных характеристиках, частота одного ядра у процессора более чем скромная (по нынешним меркам, разумеется): 3200 МГц. И это ещё eXtreme Edition, а обычные десктопные двуядерники (которые будут называться «Pentium D») — те стартуют вообще с 2800 МГц (Pentium D 820).
Таким образом, концепция Intel состоит в том, что пользователю на сегодня предлагается выбирать из двух взаимоисключающих вариантов: либо частота (Pentium 4 eXtreme Edition 3.73 GHz, Pentium 4 570J, Pentium 4 660), либо многоядерность (Pentium D 820-840, Pentium eXtreme Edition 840). Различие между многоядерным Pentium D и Pentium XE с одним и тем же Processor Number на данный момент заключается только в том, что в Pentium D отключена технология Hyper-Threading, поэтому он будет видеться системой как два процессора, в то время как Pentium XE виден как четыре (2 физических ядра + Hyper-Threading на каждом из них). Не введена в двуядерники пока и поддержка самой быстрой системной шины (эквивалент ПС — 1066 МГц), все они, включая Pentium eXtreme Edition пока что довольствуются старой 800-мегагерцевой.
Исходя из всего вышесказанного, вполне логичным следует признать следующее предположение: производительность рассматриваемого сегодня нами Pentium 4 eXtreme Edition 840, в самом лучшем случае должна оказаться идентичной производительности системы на базе двух процессоров Xeon с поддержкой Hyper-Threading, имеющих Prescott-подобное ядро, 800-мегагерцевую шину, L2-кэш 1 MB и частоту 3.2 ГГц. То есть Intel Xeon 3.2 GHz для Socket 604, например, с sSpec Number SL7TD или SL7PF. Ждать от нашего основного героя чего-то большего, нет совершенно никаких оснований. К сожалению, SMP-систему на базе таких Xeon нам пока получить на тесты не удалось, поэтому сегодня мы сможем лишь посмотреть на прирост от появления второго ядра, путем сравнения Pentium XE 840 с Pentium 4 540J.
Конфигурация тестовых стендов
- Процессоры
- Intel Pentium eXtreme Edition 840 (2 x 1 MB L2, 800 MHz FSB, 2 x 3.2 GHz core)
- Intel Pentium 4 540J (1 MB L2, 800 MHz FSB, 3.2 GHz)
- AMD Athlon 64 FX-55 (1 MB L2, 2.6 GHz)
- Системные платы
- Intel D955XBK Desktop Board (чипсет Intel 955X)
- Albatron K8SLI (чипсет NVIDIA nForce4 SLI)
- Память
- 2x512 МБ PC3200 (DDR400) DDR SDRAM DIMM 2-2-2-5 (Corsair TwinX)
- 2x512 МБ PC5400 (DDR2-533) DDR2 SDRAM DIMM 3-3-3-8 (Corsair)
- Видеокарта ATI Radeon X800 (256 MB)
- Жесткий диск Samsung SP1614C (SATA), 7200 об/мин, 8 МБ кэша
- Блок питания: FSP 550-60PLN (500-550W)
- Windows XP Professional SP2, DirectX 9.0c
- ATI CATALYST 5.4 (Display Driver 6.14.10.6525)
Легко заметить, что мы использовали самые «прогрессивные» и (предположительно)) быстрые чипсеты, что вполне соответствует статусу тестируемых процессоров. Всё это — топовые решения, поэтому лозунг «Долой экономию!» в данном случае выглядит вполне оправданным.Результаты тестов
Возможно, наши читатели уже устали от экспериментов, но мы всё-таки рассчитываем когда-нибудь найти оптимальный вариант компромисса между количеством диаграмм и тестов, и удобством прочтения статей. В этот раз мы предлагаем вам ещё один вариант такого компромисса: диаграммы с результатами всех тестов (64 штуки!) вынесены на отдельную страницу — без комментариев, просто «as is». В статье же приведены только сводные диаграммы, объединяющие результаты целой группы тестов в некий средний балл. Такой подход позволяет с одной стороны удовлетворить любопытство особо пытливых читателей, возражающих против сокращения количества приводимых в статьях результатов тестов, а с другой — сделать «основной» материал менее пёстрым и насыщенным графикой. Что же касается комментариев, то предполагается, что настоящим профи, интересующимся подробностями, они без надобности.
SPECapc for 3ds max 6
Включение Hyper-Threading, как видите, может давать положительный эффект даже при наличии двух «честных», аппаратных ядер. И если рассматривать Pentium XE 840 как законченный продукт, а не объект для экспериментов, то следует считать нормальной как раз ту ситуацию, когда поддержка HT включена. В таком случае, можно констатировать, что 840-й обогнал Pentium 4 XE 3.73 GHz. Правда, вообще всех в данном тесте обогнал Athlon 64 FX-55, но здесь мы всё же настоятельно посоветуем взглянуть на подробные диаграммы: там чётко видно, что выигрыш A64 FX-55 обусловлен превосходными результатами в подтесте Interactive, в то время как в финальном рендеринге безоговорочно лидируют процессоры Intel. 3.2-гигагерцевый одноядерный Pentium 4 проиграл в рендеринге почти в 2 раза, но в подтесте Interactive его результаты очень похожи на Pentium XE 840. В результате по усреднённому баллу он проигрывает всего 23%.
SPECapc for Maya 6
Напомним, что тест SPECapc for Maya больше всего похож на подтест «Interactive» из бенчмарка SPECapc for 3ds max, а в интерактивном режиме второй процессор, как правило, не задействуется. Поэтому вполне логично то, что Pentium XE 840 в данном тесте не продемонстрировал какого-то выдающегося результата, и его отличие от Pentium 4 540J минимально. Интерактивные тесты в пакетах трёхмерного моделирования относятся в основном к имитации работы человека с данным пакетом, то есть собственно интерактивных действий, когда пользователь что-то меняет, вращает, моделирует в черновом режиме, и т.д. Оптимизации же под всевозможные варианты SMP подвергают в основном движки рендеринга.
Заметим также, что в тесте SPECapc for Maya 6 подраздел рендеринга отсутствует как таковой, поэтому вопрос скорости CPU в рендеринге остался в данном случае «за кадром».
Lightwave 8.2, рендеринг
Приложение, в котором ядро Prescott демонстрировало отнюдь не самые лучшие результаты, но, как видим, наращивание частоты всё-таки дало возможность P4 XE 3.73 чисто формально выиграть у Athlon 64 FX-55 (хотя 1 минута 25 секунд на почти 40-минутном отрезке времени — это, согласитесь, мизер…) Однако архитектура архитектурой, а вот параллелится практически любой движок рендеринга просто великолепно, поэтому победителя можно было предсказать заранее. Так оно и вышло: два ядра, даже работающих на относительно низкой частоте 3.2 ГГц, опередили одно, работающее на частоте 3.73 ГГц. Причем победил 840-й XE с таким счетом, что это явно не «победа по очкам», а, как минимум, нокдаун. То, что Pentium 4 540J в этом подтесте оказался самым медленным, никакого удивления не вызывает: по частоте он сильно уступает Pentium 4 XE 3.73 GHz, а второго ядра у него нет.
SPECapc for SolidWorks 2003
Судя по всему, SolidWorks либо вообще не многопоточен, либо оптимизирован в этом плане очень плохо. Что, кстати, несколько странно, учитывая «класс серьёзности» данного программного пакета: машиностроительный CAD, как-никак… А если наши предположения относительно отсутствия поддержки xMP (SMP, CMP, etc) верны — то результаты совершенно не удивляют. Разумеется, более высокочастотный Pentium 4 eXtreme Edition 3.73 GHz оказался быстрее. А FX-55 — ещё быстрее. Впрочем, последний не является сегодня главным героем, так что уделять ему слишком много внимания не будем.
Adobe Photoshop CS (8)
Убедительная победа Pentium eXtreme Edition 840, причем мы наблюдаем один из немногих случаев, когда включение Hyper-Threading на двуядерном процессоре дает ощутимый положительный эффект. Для тех, кто не любит сам анализировать подробные результаты, перечислим подтесты, в которых многоядерник был особенно хорош:
- Blur
- Color (только с включенной HT)
- Rotate
- Sharpen (а вот тут включение HT почти ничего не даёт)
- Size (и тут HT ничего не даёт тоже).
Adobe Acrobat 6.0
Несколько странный эффект замедления 840-го при отключении Hyper-Threading не поддается объяснению, так что остается воспринимать его «as is», как свершившийся и [пока] необъяснимый факт. В целом же, хорошо видно, что разница между процессорами минимальная.
«Универсальное» сжатие данных (архивация)
Усредненный результат не очень радостен для XE 840: среди рассматриваемых процессоров он оказался вторым снизу. Впрочем, следует понимать, чем это обусловлено: в данном разделе методики тестирования используются два архиватора — 7-Zip и WinRAR, причём последний не поддерживает многопоточность. Соответственно, высокие результаты P4 XE 3.73 и Athlon 64 FX-55 в RAR и дали наблюдаемый на сводной диаграмме эффект. Впрочем, всё равно, сильно Pentium eXtreme Edition 840 не отстал, а это при его частоте уже весьма неплохо.
Сжатие мультимедийных данных с потерями (MP3/MPEG2-4)
Замечательный результат, на самом деле. Хотя на первый взгляд кажется, что Pentium XE 840 провалился — не смог выиграть у P4 XE 3.73 ГГц, но давайте не будем забывать, что по частоте они различаются на целых 17%, ведь у 840-го ядра работают на частоте 3.2 ГГц. Поэтому фактически, это — победа. Победа не конкретного 840-го eXtreme Edition, а многоядерности как концепции. Всё-таки кодирование — это не рендеринг, эффекта «x2» от второго ядра тут ожидать вряд ли стоит. Взглянув на подробные результаты, можно увидеть, что основной вклад в формирование общего превосходного результата 840-го XE внесли кодеки Windows Media Video 9 и Canopus ProCoder 2. Что, кстати, неплохо: по одному представителю в секторах MPEG2 и MPEG4.
CPU RightMark 2004B
Преимущество процессоров Intel в CPU RightMark не является секретом, хотя код этого тестового пакета оптимизирован не под какую-то конкретную архитектуру, а, если можно так выразиться, «под быстродействие вообще». Также хорошо известно, что в CPU RM выигрывает тот процессор, который быстрее в модуле рендеринга, потому что это самая медленная операция, и именно она обусловливает общую скорость. С данной точки зрения показатели Pentium XE 840 просто превосходны: свой одноядерный аналог он обогнал почти на 80%.
Трехмерные игры и визуализация графики
в профессиональных пакетах
Чисто теоретически, наличие второго ядра может улучшить производительность даже однопоточного приложения — за счёт снятия с ядра, исполняющего код этого приложения, необходимости время от времени переключаться на системные сервисы и фоновые программы. Но это всё теория, а на практике давно уже доказано, что все игры относятся к SMP на редкость равнодушно. Впрочем, проверить-то всё равно стоило, не так ли?
DOOM 3
Никаких откровений: как и следовало ожидать, никаких многопоточных чудес игра не продемонстрировала, поэтому Pentium 4 XE 3.73 ГГц уверенно обгоняет многоядерного собрата, ядра которого работают на меньшей частоте. Результаты Pentium XE 840 и Pentium 4 540J разнятся на неощутимо малую величину. Впрочем, в играх ни один из процессоров Intel не демонстрирует ничего выдающегося, здесь «на коне» CPU от AMD с ядром K8.
Far Cry
Картина такая же, как и в предыдущей игре, только разрыв между топовым одноядерным процессором Intel и Athlon 64 FX-55 стал меньше. В общем-то, понятно, почему: просто Far Cry намного более критична к видеокарте, чем к процессору.
Painkiller
Эта игра (впрочем, равно как и все остальные используемые нами в тестах) предпочитает процессоры с архитектурой AMD K8, к многоядерным же, судя по всему, равнодушна.
Unreal Tournament 2004
Никаких откровений, всё просто и понятно: AMD Athlon 64 FX-55 побеждает с большим отрывом, толку от многоядерности не видно никакого, среди процессоров Intel выигрывает тот, у которого больше частота.
Общий балл по играм
Совершенно чётко видно, что многоядерный процессор не является удачным выбором для игр, лучше брать одноядерный с большей частотой. Также невооруженным глазом видно преимущество платформы AMD во всех наших игровых тестах без исключения (причём преимущество, заметим, существенное).
SPEC viewperf
Никакого толку от многоядерности не видно, включение/выключение Hyper-Threading тоже ничего не дает. Впрочем, это предсказуемо: напомним, что согласно статистике, собранной во время предыдущих тестирований, движки визуализации профессиональных графических пакетов ведут себя практически полностью аналогично играм.
Работа нескольких задач одновременно
Несмотря на весьма неоднозначное (в целом) отношение к тестам типа «одно приложение, выполняемое на фоне другого», мы всё же решили провести одно такое исследование, чтобы почувствовать, даёт ли что-то существенное второе ядро в плане скорости, пусть и в такой относительно редкой ситуации. Для этого мы запустили наш стандартный тест LAME / HQ, и на его фоне — тест Far Cry / HQ. Интересовало нас в данном случае то, насколько фоновый процесс «затормозит» основной.
Легко заметить, что наибольшее падение скорости в Far Cry наблюдается у процессора AMD (порядка 47%), процессоры Intel Pentium 4 с поддержкой Hyper-Threading теряют порядка 22% скорости. И лишь на двуядерном Pentium XE 840 фоновое приложение практически не повлияло на скорость выполнения основной задачи: fps уменьшился на мизерные 6%. Что же, победа Pentium XE 840 выглядит весьма убедительно, можно сказать, он всех «разгромил» в данном тесте. Вопрос лишь в том, насколько часто рассмотренная ситуация возникает на компьютере среднестатистического пользователя…
Дальнейшее увеличение количества фоновых задач (например, до четырёх), как нам кажется, не очень интересно. Легко предположить, что «проседание» основного процесса у системы на базе XE 840 при трёх фоновых процессах, будет примерно аналогично проседанию одноядерных CPU от Intel с поддержкой Hyper-Threading, при одном фоновом процессе (может, чуть-чуть больше), проседание же одноядерок от Intel при трёх фоновых процессах уже максимально приблизится к Athlon 64, однако… Если два одновременно работающих активных приложения — это хотя бы чуть-чуть реально, то четыре — это уже из серии фантастики (или, для оптимистов — чересчур большой экзотики). Напомним: процессоры мы здесь рассматриваем десктопные. Не серверные. Заключение
Напомним, что многое пока осталось за кадром, и будет рассмотрено впоследствии, когда мы сведём в одном материале многоядерные процессоры от Intel и AMD. Однако некоторые выводы можно сделать уже сейчас:
- Судя по поведению традиционно чувствительных к «честной SMP» программ, можно предположить, что многоядерность (по крайней мере, в варианте Intel) с их точки зрения не очень сильно отличается от вышеупомянутой «честной SMP», то есть двух независимых процессоров. А может быть и не отличается вообще. Это хорошо.
- Программы, на SMP или Hyper-Threading не реагирующие и использовать их не способные, реагируют на многоядерность, опять-таки, полностью аналогичным образом. Поэтому, если у вас на компьютере не крутится одновременно несколько ресурсоёмких задач, и ваше ПО не многопоточное — то толку от многоядерного процессора вам не будет никакого. А если еще учесть то, что частота одиночного ядра у таких CPU пока значительно отстает от одноядерных — то вывод напрашивается сам собой.
- Особенно хорошо реагируют на те или иные варианты многопроцессорности программы для работы с трехмерной и растровой графикой и мультимедийные кодеки. Класс задач не то что бы повсеместно распространённый, но в то же время его нельзя назвать слишком узким или непопулярным.
- Работа нескольких активно использующих процессор приложений одновременно (в данном случае «сгодятся» даже специально под SMP не оптимизированные), под управлением системы с двуядерным CPU становится намного более комфортной, и в этом случае даже относительно малочастотный двуядерник способен заткнуть за пояс топовые одноядерные процессоры. Вопрос только в том, насколько часто вы используете такой режим работы…
- Поддержка Hyper-Threading при наличии двух физических ядер, как ни странно, иногда даёт некий прирост в скорости. Однако количество таких случаев стало ещё меньше, чем в случае с поддержкой Hyper-Threading на одном ядре.
- В целом, можно сказать, что выигрыш от многоядерности редко бывает «половинчатым»: как правило, если он есть — то существенный, а если нет — то его просто нет, и всё. Поэтому определиться с тем, нужен ли вам многоядерный процессор, на удивление просто: достаточно составить список программ, скорость выполнения которых вас особенно сильно не устраивает, и посмотреть на результаты тестов в этих программах (или провести такие тесты самостоятельно, если в сети ничего не нашлось). И сразу всё станет понятно.
При подведении промежуточного (ввиду неисследованности многоядерного процессора от AMD) итога, возникает впечатление, что массовый рынок пока не готов к тому, чтобы придать многоядерным процессорам статус значащего явления. Те, кто покупает процессор из соображений престижа — вряд ли «клюнут» на двуядерность от Intel: с частотой у данных CPU всё пока весьма печально, и в неоптимизированном ПО они медленнее одноядерных топовых процессоров. Причем медленнее зачастую настолько, что это можно не только увидеть на диаграммах, но и почувствовать. Что касается рядовых пользователей, покупающих mainstream-решения, то им цена даже самого дешёвого двуядерника наверняка покажется чрезмерной (к тому же у недорогих частота еще ниже). Поэтому покупать двуядерные CPU будут, скорее всего, те, кто чётко знает, что именно ему нужно. А такие люди, как правило, относятся к процессору (да и компьютеру в целом) сугубо утилитарно, поэтому «шуму» от них мало, да и не так велик процент пользователей, реально нуждающихся в SMP(CMP)-системах.
Что касается самого Pentium eXtreme Edition 840, то он не продемонстрировал ничего такого, чего от него нельзя было бы ждать (зная спецификации). Причём как в хорошем смысле, так и в плохом. Фактически, это два полноценных, отдельных CPU, помещённые в один корпус. Соответственно, было бы наивно предполагать, что такое решение придаст самим процессорам какие-то кардинально новые свойства. Так и вышло: если отбросить технические подробности конкретной реализации, мы наблюдаем функциональный аналог SMP-системы на базе двух Xeon 3.2 ГГц, но «в одном флаконе». Не более. Но и, похоже, не менее: судя по косвенным данным, «слияние» процессоров удалось провести без потерь для скорости в приложениях SMP-оптимизированных. Впрочем, это можно было предполагать: Intel в этом плане проще, так как ее процессоры даже в «честных» SMP-системах «сидят» на одной шине. Однако применительно к неоптимизированному под SMP ПО, и в условиях одного активно работающего приложения, с точки зрения производительности Pentium XE 840 — это обычный Pentium 4 540J.
Поэтому вывод пока будет такой: Intel сделала именно то, что хотела (в рамках выбранной ей концепции двуядерности), и ровно столько, сколько могла (в плане частот). Можно, конечно, рассуждать о том, что «…кабы на цветы, да не морозы — то цветы бы и зимой расцветали…», и пожаловаться на то, что во времена молодости мегагерцы были мегагерцевей, а процессоры — процессорней, и начать следовало с частот гигагерца под 4, а потребление сократить в 2 раза… Но рядовым покупателям от этих рассуждений проку мало. Вот появится у нас в лаборатории двуядерник от AMD — тогда и будем сравнивать, у кого лучше получилось. Но, опять-таки: с чисто потребительских позиций. Потому что прекрасные идеи и стройные концепции ни одного fps ещё никому не прибавили.
