Новые двухъядерные процессоры AMD Athlon 64 X2, или Одна голова хорошо, а две лучше

Алексей Шобанов

 

Продолжая представление двухъядерных десктопных х86-процессоров, начатое с описания архитектуры и возможностей новых процессоров компании Intel (см. статью «Тестирование двухъядерного процессора Intel Pentium Extreme Edition 840» в предыдущем номере нашего журнала), в данной публикации мы решили познакомить читателей с аналогичным решением, предложенным вторым крупнейшем игроком этого сегмента IT-рынка, — с процессорами новой серии Athlon 64 X2 компании Advanced Micro Devices.

Слухи о том, что специалисты компании AMD занимаются разработкой многоядерных процессоров, уже давно стали одной из излюбленных тем для разговоров в околокомпьютерных кругах. Подобного хода от Advanced Micro Devices ждали уже давно — чуть ли не с тех пор, как компания Intel внедрила технологию Hyper-Threading в десктопную линейку своих процессоров. Нужно сказать, это был очень удачный ход, особенно в плане маркетинга и рекламы. Именно тогда появились первые разговоры о том, что компания AMD видит перспективы развития архитектуры своих микропроцессоров в их многоядерности. И можно было предположить, что именно AMD станет первым производителем двухъядерных десктопных х86-процессоров. Но, как ни странно, именно основной конкурент, поначалу весьма скептически отзывавшийся об идее двухъядерности, первым представил подобное решение, анонсировав 18 апреля этого года новый двухъядерный процессор Intel Pentium Extreme Edition 840 с тактовой частотой 3,2 ГГц. Чуть более месяца спустя, 31 мая, о начале производства новой линейки двухъядерных процессоров объявила компания Advanced Micro Devices, при этом представив сразу четыре новых процессора: AMD Athlon 64 X2 4800+, 4600+, 4400+ и 4200+.

 

Но в данной ситуации практически не важно, кто был первым, а кто вторым. Переход к двухъядерной архитектуре был неизбежен и имеет прежде всего технологическую подоплеку. Сегодня это стало практически единственным доступным средством в борьбе за производительность, поскольку архитектура современных процессоров, вкупе с используемыми ныне технологическими возможностями ее реализации, практически исчерпала возможности наращивания тактовых частот. Но в то же время эти же технологические возможности позволяют ныне реализовывать на кристалле интегральные схемы с огромным количеством элементов, при этом с вполне приемлемым процентом выхода готовых изделий. Таким образом, внеся минимальные изменения в архитектуру процессора и реализовав два ядра на одном кристалле, производители открывают для себя новый путь, пусть и экстенсивный, к увеличению производительности своих процессоров.

И все было бы замечательно, если бы не одно «но»: в случае создания подобных «многоголовых» монстров особо остро встает проблема питания и тепловыделения, которая и раньше зачастую становилась камнем преткновения, ограничивая теоретические возможности архитектуры процессора. И, по всей видимости, при создании двухъядерного пионера рынка настольных процессоров — процессора Intel Pentium Extreme Edition 840 — компромиссное решение далось нелегко, ведь процессор потерял в частотах как собственно ядер, так и системной шины, при том что нагрузка на последнюю в данном случае возросла. В связи с этим особенно любопытно узнать, как подобные проблемы смогли решить специалисты компании AMD.

 

Архитектура процессора AMD Athlon 64 X2

Архитектура процессора AMD Athlon 64 X2

Что же представляет собой новый процессор AMD Athlon 64 X2? По сути, ничего нового, просто на одном кристалле мы имеем два ядра, построенных на основе архитектуры AMD64, которые взаимодействуют с интегрированным контроллером памяти и контроллером шины HyperTransport посредством интерфейса системных запросов через своего рода арбитра — Crossbar Switch. Особо стоит отметить тот факт, что несмотря на то, что каждое ядро имеет собственный кэш L2, для них доступны данные и «соседского» кэша второго уровня, при этом процессор поддерживает когерентность хранимой в этой «быстрой памяти» информации. Подобный подход позволяет избежать повторного обращения к оперативной памяти за данными, уже загруженными в кэш одного из ядер, что сокращает время ожидания и снижает нагрузку на шину памяти. Кстати говоря, наличие интегрированного на кристалле контроллера памяти также весьма удачно укладывается в концепцию двухъядерности. Ведь в этом случае ядра «общаются» непосредственно с контроллером памяти, не имея посредника в лице контроллера системной шины, которая в ситуации, когда количество запросов увеличивается фактически в два раза, рискует стать своего рода «бутылочным горлышком». Это, пожалуй, все, что в упрощенном виде стоит рассказать об архитектуре процессора AMD Athlon 64 X2. Новые двухъядерные процессоры компании Athlon 64 X2 изготавливаются на основе двух ядер, Toledo и Manchester, одноядерными прототипами которых являются San Diego и Venice. Это, в свою очередь, означает, что эти процессоры выполнены в соответствии с нормами 90-нанометрового техпроцесса с применением технологии SOI (Silicon On Insulator) и обладают поддержкой набора инструкций SSE3 и усовершенствованным контроллером памяти, поддерживающим работу модулей DDR SDRAM (PC1600, PC2100, PC2700 и PC3200), в том числе и в двухканальном режиме. Различие ядер Toledo и Manchester, как и San Diego и Venice, состоит в размере кэша второго уровня — у первого из них он составляет 2Ѕ1024 Мбайт, а у второго — 2Ѕ512. При этом тактовая частота процессоров новой линейки равна 2,4 и 2,2 МГц. Таким образом, в переложении на традиционный рейтинг процессоров AMD получилось, что две модели Athlon 64 X2 4800+ и Athlon 64 X2 4400+, построенные на ядре Toledo, имеют по 2Ѕ1024 Мбайт кэша L2 и работают с тактовыми частотами 2,4 и 2,2 МГц соответственно, а две другие модели, Athlon 64 X2 4600+ и Athlon 64 X2 4200+, при работе на тех же частотах 2,4 и 2,2 МГц соответственно — обладают меньшим объемом кэш-памяти второго уровня.

Кстати, при переходе на двухъядерную архитектуру специалистам Advanced Micro Devices не пришлось жертвовать скоростью (производительностью) объединенных в тандем ядер. То есть старший процессор — Athlon 64 X2 — работает с максимальной доступной сегодня для серийных процессоров AMD Athlon 64 тактовой частотой (хотя справедливости ради стоит сказать, что все же самым быстрым в ряду процессоров AMD является Athlon 64 FX-55, тактовая частота которого составляет 2,6 МГц, но выпускается он на основе старого ядра ClawHammer). А это, в свою очередь, говорит о том, что компании AMD не пришлось идти на серьезные жертвы для достижения приемлемых норм энергопотребления и связанного с этим тепловыделения, что вынуждены были делать ее конкуренты. Более того, электрические и термические характеристики топовой модели серии Athlon 64 X2 практически не превышают соответствующих норм, заявленных в спецификации процессора AMD Athlon 64 FX-55, и это при том, что количество транзисторов возросло более чем в два раза (233 млн. против 106 млн.), но благодаря использованию более «тонкого» техпроцесса (AMD Athlon 64 FX выпускаются по 130-нанометровой технологии) специалистам компании AMD все же удалось вписать уровень максимального тепловыдения нового процессора в рамки 110 Вт. Фактически одинаковый уровень энергопотребления Athlon 64 FX-55 и AMD Athlon 64 X2 4800+ не только интересен в плане оценки преимуществ перехода на новый техпроцесс или удачности архитектуры, но и имеет очень важное практическое значение, поскольку позволяет говорить о том, что нет никаких препятствий для использования новых двухъядерных процессоров AMD Athlon 64 X2, которые, кстати говоря, также выпускаются в 939-контактной органической mPGA-упаковке, с теми же чипсетами и, более того, в тех же системных платах, способных поддерживать работу процессоров серии Athlon 64 FX (в частности, Athlon 64 FX-55), разве что потребуется обновление используемого кода BIOS.

Для того чтобы упорядочить все вышеприведенные факты и, возможно, уточнить ряд деталей архитектуры новых процессоров (например, поддержка процессорами AMD Athlon 64 X2 технологии Cool’n’Quiet или Enhanced Virus Protection), завершим описательную часть данного обзора сводной таблицей, в которой приведены основные характеристики новой серии настольных процессоров Athlon 64 X2 в сравнении с другими линейками десктопных решений компании AMD и конкурирующими продуктами (табл. 1).

 

Таблица 1

Таблица 1

Теперь перейдем от теории к практике и на деле оценим возможности нового двухъядерного решения компании AMD. Но, как известно, все познается в сравнении, поэтому нам, конечно, понадобится спарринг-партнер, который наиболее объективно позволил бы раскрыть слабые и сильные стороны нового процессора. Как нам показалось, сравнение с одноядерными решениями в данном случае было бы весьма предсказуемым и не очень показательным, поскольку в очередной раз пришлось бы говорить о том, что потенциал, безусловно, велик, но большинство приложений не поддерживают многопоточность... и т.д. и т.п. Именно поэтому на этот раз мы решили свести «бойцов» одной весовой категории и устроить очную ставку двум топовым конкурирующим двухъядерным решениям — процессорам AMD Athlon 64 X2 4800+ и Intel Pentium XE 840.

В качестве тестовой платформы мы выбрали материнские платы ASUS A8N-SLI Deluxe для Athlon 64 X2 4800+ и MSI P4N Diamond для Intel Pentium XE 840, построенные на базе чипсетов NVIDIA nForce 4 SLI и NVIDIA nForce 4 SLI Intel Edition соответственно. Сделав подобный выбор, мы, естественно, в ходе испытаний попытались оценить и производительность тестовых конфигураций в режиме SLI. Но обо всем по порядку. Итак, для проведения тестирования мы использовали тестовый стенд следующей конфигурации:

1. Процессор — Intel Pentium Extreme Edition 840 (3,2 ГГц);

• материнская плата — MSI P4N Diamond;

• память — 2Ѕ512 Мбайт DDR2-667 SDRAM Kingmax;

тайминги памяти:

- RAS Act. to Pre 13,

- CAS# Latancy 5,

- RAS# to CAS# delay 5,

- RAS# Precharge 5;

2. Процессор — AMD Athlon 64 X2 4800+ (2,4 ГГц);

• материнская плата — ASUS A8N-SLI Deluxe;

• память — 2Ѕ512 Мбайт DDR400 SDRAM Corsair;

тайминги памяти:

- RAS Act. to Pre 2,5,

- CAS# Latancy 3,

- RAS# to CAS# delay 3,

- RAS# Precharge 5.

3. Графические карты — MSI NX6800-TD256E;

4. Жесткий диск — Seagate Barracuda 7200.7 80 Гбайт (ST380013A8).

Тестирование проводилось под управлением операционной системы Microsoft Windows XP Service Pack 2 с установленными обновлениями для чипсета и с видеодрайвером NVIDIA ForceWare 71.84 по методике, подробно описанной в статье «Тестирование двухъядерного процессора Intel Pentium Extreme Edition 840» (КомпьютерПресс № 6’2005).

Как следует из результатов, приведенных в табл. 2, практически во всех используемых тестовых задачах преимущество нового AMD Athlon 64 X2 4800+ над его оппонентом было более чем убедительным. Такое положение вещей, в общем-то, вполне закономерно — ведь при создании двухъядерного процессора Pentium Extreme Edition 840 специалистам компании Intel пришлось поступиться одним из главных козырей своих решений, построенных на основе архитектуры NetBurst, — тактовой частотой. Именно по этой причине существовавший до последнего времени паритет в производительности топовых моделей процессоров этих компаний был нарушен, и теперь в активе двухъядерного процессора от Intel осталась только «синтетика», открывающая лишь его теоретический потенциал. Тем более что и это преимущество обусловлено возможностями не столько процессора, сколько подсистемы памяти, реализованной в чипсете.

 

Таблица 2.

Таблица 2.

Весьма показателен и тот факт, что при переходе в SLI-режим конфигурация, построенная на останове процессора AMD Athlon 64 X2 4800+, дает значительно больший прирост производительности. Это в первую очередь объясняется тем, что вычислительная мощность процессора в данном случае не становится сдерживающим фактором, что, очевидно, происходит в случае с Intel Pentium XE 840. Хотя, анализируя результаты игровых тестов, следует помнить, что современные игры абсолютно индифферентны к многоядерности процессоров, поскольку это в большинстве своем однопоточные приложения.

В общем, в этом споре все было бы однозначно и ясно, если бы не одно «но». Давайте посмотрим, для какой области применения позиционируются двухъядерные процессоры компаний AMD и Intel. Дело в том, что и AMD Athlon 64 X2, и Intel Pentium XE ориентированы отнюдь не для сегмента игровых ПК. Эти процессоры предназначены для продвинутых пользователей, активно использующих свои компьютерные системы в режиме многозадачности или имеющих дело с приложениями, способными эффективно работать с многоядерной архитектурой. К их числу прежде всего относятся различные приложения, используемые для создания мультимедийного контента. В нашем случае к таким приложениям можно отнести используемые в ходе испытаний графические пакеты Maya 6.5, Discreet 3d Studio Max 7.0 и LightWave 3D 8.2, а кроме того, пакет оптического распознавания текста ABBYY FineReader 7.0. Производительность же системы при работе в многозадачном режиме наиболее полно оценивалась в тесте Business Winstone 2004 Multitasking test.

Рассмотрим результаты вышеперечисленных тестов. Если принять во внимание подтесты, касающиеся оценки времени рендеринга как задачи, в наибольшей степени зависящей от производительности связки «процессор—память», то преимущество процессора AMD Athlon 64 X2 4800+ не кажется столь подавляющим, тем более что в случае с LightWave 3D 8.2 и ABBYY FineReader 7.0, которые наиболее полно используют возможность процессора Intel Pentium XE 840 одновременно обрабатывать четыре потока, двухъядерный Athlon 64 X2 и вовсе уступает своему собрату.

Все это говорит о том, что даже при столь удачном дебюте AMD Athlon 64 X2 не стоит почивать на лаврах в надежде на то, что единожды завоеванное лидерство больше никогда не будет оспорено конкурентами. Тем не менее сегодня с полной уверенностью можно констатировать, что компания Advanced Micro Devices оказалась готова к переходу на двухъядерную архитектуру значительно лучше других игроков в этой области IT-рынка.

КомпьютерПресс 7'2005

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует