Процессор AMD Athlon 64 3400+

Алексей Шобанов

Компания AMD подготовила для пользователей приятный подарок, представив новую модель процессора AMD Athlon 64 3400+ в канун православного Рождества — 6 января. Эта модель процессора стала третьей по счету в линейке процессоров AMD Athlon 64, которая уже имеет в своих рядах двух братьев-близнецов — AMD Athlon 64 3200+ и AMD Athlon 64 3000+, отличающихся друг от друга лишь размером кэша L2 (1024 Кбайт у первого и 512 Кбайт у второго).

MD Athlon 64 3400+ является логическим продолжением этой линейки процессоров, ориентированных в первую очередь на домашних и офисных пользователей ПК, которые желают получить высокопроизводительную компьютерную систему, отвечающую всем современным требованиям. Новый процессор, как и его предшественники — AMD Athlon 64 3200+ и AMD Athlon 64 3000+, выпускается на фабрике Fab 30 в Дрездене (Германия) компании AMD. Созданный в соответствии с архитектурой AMD 64, этот процессор с успехом может работать как с 32-, так и с 64-битными ОС и приложениями, что, как уже не раз отмечалось, позволит счастливым обладателям компьютерных систем на базе подобных процессоров осуществить плавный и безболезненный переход на 64-битную платформу, при этом не отказываясь от использования уже имеющегося ПО. Как нетрудно догадаться, физические параметры кристалла нового процессора не претерпели никаких изменений по сравнению с двумя первыми моделями линейки AMD Athlon 64: этот процессор также выпускается по 130-нанометровым нормам с применением технологии SOI (Silicon on Insulator — кремний на изоляторе). При этом размер кристалла составляет 193 мм2, а примерное количество транзисторов — 105,9 млн. Процессор выполнен в «упаковке» Organic Micro Pin Grid Array в формфакторе mPGA754 (PGA Socket754) c размером контактной поверхности 1400 мм2.

Как и процессор AMD Athlon 64 3200+, новая модель имеет 128-килобайтный кэш L1, разделенный на кэш данных и кэш инструкций (по 64 Кбайт каждый), и 1-мегабайтный эксклюзивный кэш L2.

Шина HyperTransport теперь выполняет роль основного связующего канала процессора с внешним миром. Как и прежде, работу этой шины можно описать следующей скоростной формулой: разрядность — 16Ѕ16 бит; частота — 6,4 Гбайт/с; максимальная пропускная способность — 1600 МГц. Весьма любопытно, что процессор AMD Athlon 64 3400+ имеет сходные с более ранней моделью AMD Athlon 64 3200+ значения номинального напряжения (1,5 В) и максимального тока (57,8 А) процессорного ядра и, как следствие, аналогичную величину максимальной мощности тепловыделения (89 Вт) с максимальной рабочей температурой корпуса 70 °С.

При столь большой схожести новой модели процессора с предшественником естественно возникает вопрос: а в чем же различие? Конечно же, в тактовой частоте работы процессора. Так, процессор AMD Athlon 64 3400+ работает с тактовой частотой 2,2 ГГц против 2,0 ГГц моделей AMD Athlon 64 3200+ и AMD Athlon 64 3000+, имея при этом коэффициент умножения 11. Хотелось бы отметить еще один любопытный факт: как известно, процессоры семейства AMD Athlon 64 поддерживают технологию Cool’n’Quiet, о которой мы уже писали на страницах нашего журнала (см. статью «AMD Athlon64 — новое решение для создания бесшумного ПК» в № 1’2004). Эта технология подразумевает возможность динамического переключения тактовой частоты и напряжения питания процессора в зависимости от его загрузки. При этом процессору свойственны три, если так можно выразиться, квазипостоянных состояния P-State, соответствующих работе процессора при максимальной (Max P-State) и минимальной (Min P-State) нагрузках и некоторому промежуточному режиму работы (Intermediate P-State). Интересно, что если рабочие параметры процессора в режиме Min P-State остались прежними (тактовая частота — 800 MГц, напряжение питания процессорного ядра  — 1,30 В при токе 25,2 A), то в режиме Intermediate P-State процессор работает на частоте 2 ГГц, что соответствует тактовой частоте процессоров AMD Athlon 64 3200+ и AMD Athlon 64 3000+, но при этом напряжение питания ядра составляет 1,4 В при максимальном токе 48,4 А, что позволяет снизить максимальную мощность тепловыделения в этом режиме до 70 Вт (в то время как у моделей процессоров AMD Athlon 64 это значение при работе в номинальном режиме Max P-State при той же тактовой частоте в 2 ГГц составляет 89 Вт).

Еще один любопытный факт, на который хочется обратить внимание: увеличение тактовой частоты процессора не просто сводится к увеличению тактовой частоты работы процессорного ядра, но и приводит к увеличению тактовой частоты работы контроллера памяти, также расположенного на кристалле процессора и работающего с той же тактовой частотой, что и ядро процессора. В этом, на наш взгляд, кроется ключевое отличие наращивания тактовых частот процессоров с архитектурой AMD64 от всех других процессоров платформы PC. Чтобы избежать неверного понимания и сделать более понятным данное умозаключение, еще раз вкратце рассмотрим работу контроллера памяти процессора AMD Athlon 64. Как известно, контроллер памяти процессоров семейства AMD Athlon 64 поддерживает работу 64-битной шины памяти плюс еще 8 бит (хотя эта опциональная возможность редко реализуется производителями системных плат) для передачи кода коррекции ошибок (ECC), при этом работа шины памяти возможна на частотах 100, 133, 166 и 200 МГц. Таким образом, контроллер памяти поддерживает работу небуферизованной и регистровой DDR SDRAM-памяти спецификаций:

• PC1600 (DDR200);

• PC2100 (DDR266);

• PC2700 (DDR333);

• PC3200 (DDR400) (только небуферизованная — unbuffered DIMM, максимум два модуля).

Внешний интерфейс контроллера памяти может работать с частотами 100, 133, 166 и 200 МГц, в то время как внутренний интерфейс, по которому обеспечивается взаимодействие контроллера памяти с ядром процессора и другими устройствами, подключенными через шину HyperTransport, осуществляется на частоте процессорного ядра, а не на частоте системной шины, как это было раньше, когда контроллер памяти находился на дискретной микросхеме северного моста, связанной с процессором посредством этой системной шины. Следовательно, увеличивая тактовую частоту процессора, мы увеличиваем и тактовую частоту внутреннего интерфейса контроллера памяти. При этом нужно учитывать, что контроллер памяти выполняет согласование частот внешнего и внутреннего интерфейсов для минимизации задержек при обращении к памяти. У процессоров AMD Athlon 64 это делается за счет некоторого варьирования частоты шины памяти относительно ее номинального значения, чтобы добиться совпадения фронтов тактовых импульсов внешнего и внутреннего интерфейсов контроллера памяти, что, в свою очередь, позволяет снизить латентность при работе с памятью. Если же принять во внимание, что опорная внешняя частота процессора постоянна и равна 200 МГц, а изменение тактовой частоты процессора происходит за счет изменения коэффициента умножения, то можно говорить, что реальная частота работы шины памяти зависит именно от этого рабочего параметра процессора. Изменение реальной частоты работы шины памяти процессоров AMD Athlon 64 в зависимости от значения коэффициента умножения показано в табл. 1.

Данные, приведенные в табл. 1, наводят на мысль о том, что при построении систем на базе нового процессора AMD Athlon 64 3400+ для получения наибольшего прироста производительности по сравнению с аналогичными конфигурациями, созданными на основе более ранних моделей процессоров линейки AMD Athlon 64, следует отдавать предпочтение модулям памяти, работающим на частоте шины памяти 100 или 200 МГц, — PC1600 (DDR200) или PC3200 (DDR400).

Для того чтобы на практике оценить возможности нового процессора AMD Athlon 64 3400+ по сравнению с его предшественником — процессором AMD Athlon 64 3200+, нами было проведено развернутое тестирование этих двух моделей. Для этого был собран тестовый стенд, основой для которого послужила материнская плата ASUS K8V Deluxe. Этот выбор был сделан не случайно. Во-первых, данная системная плата создана на чипсете VIA K8T800 — самом популярном сегодня (и не без оснований) наборе микросхем системной логики для Socket754 материнских плат. Во-вторых, что касается выбора именно этой модели системной платы, то здесь сыграла свою роль как ее прекрасная функциональность, так и популярность продукции компании ASUS в России. Остальная конфигурация тестового стенда была следующей:

• системная память — 512 Мбайт DDR SDRAM (2Ѕ256 Kingston HyperX KHX3500K2/512 в режиме DDR400);

• видеокарта — ASUS RADEON 9800XT с видеодрайвером ATI СATALYST 3.9;

• жесткий диск — IBM IC35L080AVVA07-0 (80 Гбайт, 7200 об./мин).

Для сравнения, кроме процессора AMD Athlon 64 3400+, тестирование прошел процессор AMD Athlon 64 3200+.

Тестирование проводилось под управлением 32-битной операционной системы Microsoft Windows XP Professional SP1 с установленным обновлением драйверов для чипсетов VIA — VIA Service Pack 4.51v (VIAHyperion4in1 4.51v). Результаты, полученные в ходе испытаний, приведены в табл. 2.

Результаты, показанные новым процессором компании AMD, впечатляют. Так, на всех синтетических тестах процессорной подсистемы, как-то: CPU Arifmetic Benchmark и CPU Multimedia Benchmark тестового пакета SiSoftSandra 2004, CPU RightMark 2.0 — наблюдался прямо пропорциональный увеличению тактовой частоты прирост производительности, то есть 10-процентное увеличение тактовой частоты процессора привело к 8-10-процентному увеличению его производительности в данной категории тестов. Таковы же и результаты тестов, требующих интенсивных вычислений. В данном случае речь идет о тесте Molecular Dynamics Benchmark, входящем в состав тестовой утилиты ScienceMark 2.0 (этот тест построен на основе алгоритма вычисления термодинамической модели атома аргона при температуре 140 °К), задач по конвертированию аудио- и видеофайлов и архивированию. Однако для двух последних тестовых заданий прирост оказался несколько меньшим (6,11 и 5,13% соответственно), так как в данном случае прирост производительности ограничивается другими подсистемами компьютера (в частности, дисковой подсистемой). Довольно любопытны и показательны результаты, полученные по итогам тестов FutureMark 3DMark 2003 и MadOnion 3DMark2001. Так, если данные тестовые утилиты запускались в режиме, позволяющем задействовать возможности графического процессора видеокарты при формировании выводимого на экран изображения (Hardware T&L), то эффект от использования нового процессора был весьма невелик: прирост производительности составил 1-2%. Но в случае применения так называемого софтового рендеринга, когда основная вычислительная нагрузка при формировании изображения 3D-сцен перекладывается на центральный процессор, компьютерная система с новым AMD Athlon 64 3400+ имеет более чем 6-процентное преимущество в тесте FutureMark 3DMark 2003 и почти 8-процентное в тесте MadOnion 3DMark2001.

Весьма высокий прирост производительности был получен и в тестах популярных игр, таких как Comanche 4, Unreal Tournament 2003, Quake III Arena, Serious Sam: Second Encounter, Return to Castle Wolfenstein. В данном случае выигрыш составил от 5,96% в Quake III Arena до 9,25% в игровом тесте Comanche 4.

Существенным можно считать и преимущество нового процессора над его предшественником в тестах популярного пакета SPEC ViewPerf, позволяющего оценить производительность компьютерной системы при выполнении задач моделирования и построения трехмерного изображения с использованием ряда наиболее распространенных сегодня пакетов, таких как 3d Studio Max, Lightscape Visualization System, DesignReview, Pro/ENGINEER 2001, IBM Visualization Data Explore, Unigraphics.

Любопытные результаты были получены по итогам тестов, призванных оценить производительность компьютерной системы при работе с офисными приложениями и графическими и мультимедийными пакетами, применяемыми для создания контента, — Office Productivity и Internet Content Creation из тестового пакета SySMark 2002, Content Creation Winstone 2003 v.1.0 и Business Winstone 2002 v.1.0.1, Content Creation Winstone 2004 v.1.0 и Business Winstone 2004 v.1.0. Результаты, показанные в ходе этих тестов, интересны прежде всего тем, что наглядно демонстрируют, насколько вообще необходим мощный высокопроизводительный процессор для выполнения тех или иных задач. Чтобы пояснить данное высказывание, обратимся к результатам тестов Business Winstone 2002 v.1.0.1 и Business Winstone 2004 v.1.0. В первом случае прирост производительности от использования нового, более производительного (что доказано результатами других тестов) процессора можно назвать чисто символическим — он составляет 0,51%, в то время как во втором из упомянутых тестов этот прирост составляет уже 3,46%, а в тестах Content Creation Winstone 2003 v.1.0 и Content Creation Winstone 2004 v.1.0 и того больше — 3,9 и 6,67% соответственно. В чем же дело? Прежде всего это можно объяснить тем, что в новых версиях тестов VeriTest 2004 используются новые версии приложений (в частности, Microsoft Windows Media Encoder 9 и Steinberg WaveLab 4.0f), а кроме того, с высокой долей вероятности можно говорить и о некоторой оптимизации исполняемых скриптов. Прекрасно, но возникает вопрос: причем же тут процессор? Или, если иначе сформулировать: почему изменение скриптов и использование новых версий приложений позволило увеличить прирост производительности компьютера, если рассматривать это в контексте работы процессорной подсистемы? Давайте рассмотрим три диаграммы, которые, возможно, позволят понять суть происходящего (рис. 1, 2 и 3).

Анализируя приведенные диаграммы и результаты, которые в ходе проведения упомянутых тестов показали компьютерные системы, построенные на базе исследуемых процессоров, можно сделать очевидный вывод о том, что прирост производительности напрямую зависит от уровня загрузки процессора и что чем меньше этот уровень, как в случае теста Business Winstone 2002 v.1.0.1, тем ниже эффективность от использования более быстрого и производительного процессора. Причиной неполной загрузки процессора могут быть как неоптимизированность программного кода исполняемых приложений и ограничения, определяемые другими подсистемами компьютера (к примеру, дисковой подсистемой), так и просто недостаточная интенсивность выполняемых операций (задач). В общем, при принятии решения о необходимости использования более новой, производительной модели процессора нужно ясно осознавать, что задачи, выполняемые компьютерной системой, способны эффективно использовать его потенциал.

И последнее, на что хотелось бы обратить внимание при рассмотрении результатов сравнительного тестирования процессоров AMD Athlon 64 3400+ и AMD Athlon 64 3200+, — это результаты, полученные при тестировании подсистемы памяти. Для оценки возможностей этой подсистемы ПК был использован ряд синтетических тестов, таких как Memory Bandwidth Benchmark, входящий в состав тестового пакета SiSoftSandra 2004, Memory Benchmarks из тестового пакета ScienceMark 2.0 и тестовая утилита Cache Burst 32. Все три тестовых пакета показали, что при использовании новой модели процессора AMD Athlon 64 3400+ пропускная способность шины памяти (при применении модулей памяти PC3200) несколько возрастает — приблизительно на 0,2-0,3%. Особо хочется отметить тот факт, что показанная пропускная способность шины памяти близка к ее теоретическому пределу, который составляет 3,2 Гбайт/с (для PC3200) и достигает 97% от этого максимально возможного значения.

В заключение остается только сделать вывод: результаты, показанные в ходе тестирования процессором AMD Athlon 64 3400+, говорят о высоком потенциале его архитектуры, а производительность, обеспечиваемая новой моделью процессора, позволяет создавать на его основе современные высокопроизводительные компьютерные системы, способные составить серьезную конкуренцию топовым моделям процессоров для настольных систем других производителей.

КомпьютерПресс 2'2004