Введение

Пока битва титанов - процессоров Pentium4 и Athlon набирает обороты, AMD выпустила процессор Duron с частотой 1 ГГц, который стремится стать процессором, наилучшим образом сочетающим соотношение цена/производительность на рынке процессоров младших моделей. Архитектура ядра Duron 1 ГГц (Morgan) впервые за всю историю процессоров Duron (ядро предыдущих моделей - Spitfire) претерпело существенные изменения. Новое ядро имеет несколько нововведений, которые очередной раз заставляют сравнивать Duron с последними моделями процессоров младших моделей Intel - Celeron.
Как заявляет AMD, их процессор Duron 950 МГц уже взял корону первенства в сравнении с процессорами Intel Celeron 850 и 900 МГц. Политика AMD для новых Duron не изменилась: превосходная производительность за низкую цену.

Архитектура процессора

Как и предыдущие процессоры Duron, новый Duron 1 ГГц все еще не перешел на технологию производства 0.13 микрон, а выпускается по 0.18-микронной технологии. Не изменился и размер кэш-памяти первого и второго уровней: она осталась равной 128 Кб для кэша первого уровня (L1) и 64 Кб для второго уровня (L2) (к примеру, у Intel Celeron кэш-память 32Kб L1/128Kб L2, а у Intel Pentium III - 32Kб L1/256Kб L2).

Системная шина нового Duron также не претерпела изменений: ее частота 100 МГц DDR (эффективная - 200 МГц). Как мы знаем, с введением нового стандарта шины AMD EV6 DDR (Double Data Rate), данные между процессором и памятью передаются по двум каналам, получая таким образом эффективную частоту шины 200 МГц (у старых Athlon и всех Duron) и 266 МГц (у новых Athlon). При этом пропускная способность в шине 200 МГц составляет 1.6 Гб/с, тогда как у шины 266 МГц она получается 2.1 Гб/с. Конечно, это доказывает превосходство Athlon над Duron, но в сравнении с шинами от Intel, пропускная способность у AMD выше (Intel Pentium III с шиной FSB 133 МГц имеет пропускную способность 1.06 Гб/с, а Celeron с шиной 100 FSB МГц имеет пропускную способность всего 800 Мб/с).

Нововведения ядра Morgan

Всего 50 Мгц отделяют новый процессор Duron 1 ГГц от предыдущей 950 МГц модели, по этому возникает вопрос: в чем же различия между ними? Первое отличие - это физический размер ядра и форма, которая поменялась от практически идеального квадрата (как у предыдущих версий Duron) к прямоугольнику (как у Athlon). Кроме того, в ядро добавлено множество архитектурных и командных изменений, которые показывают стремление AMD переделать дизайн "под Athlon 4". Два главных нововведения - это Упреждающая выборка (Data Prefetch) и улучшенная технология AMD 3DNow! Professional (которая является конкурентом, а теперь и аналогом инструкций процессоров Intel Pentium III SSE).

Упреждающая выборка и 3DNow! Professional

Упреждающая выборка - это средство увеличения производительности, которое предсказывает, какие данные будут затребованы процессором и заранее загружает их в кэш-память. Как уже говорилось, введение упреждающей выборки увеличивает производительность, и, как показал пример процессора Pentium 4, использование упреждающей выборки может быть очень эффективно в большинстве приложений. Введение 52 новых инструкций делает технологию 3DNow! полностью совместимой с инструкциями Intel SSE, что позволяет новому Duron пользоваться всеми преимуществами SSE-ориентированных приложений, таких как Adobe Photoshop и Quake III, при запуске которой появится сообщение, что будет включена оптимизация Intel Pentium III SSE.
Но не стоит ожидать от этих нововведений огромного прироста производительности, т.к. упреждающая выборка построена на чисто статистических принципах, и предсказание данных может быть неверно. По поводу совместимости с инструкциями SSE: далеко не все приложения их используют.
Введение новых технологий и инструкций неизбежно влечет за собой усложнение строения ядра, т.е. введение новых транзисторов: у Duron на ядре Spitfire количество транзисторов было 28 миллионов, а у Duron на ядре Morgan их количество увеличилосб до 28.12 миллионов.

Питание процессора

Сюрпризом для нас стало питание нового процессора: по умолчанию, процессору необходимо напряжение 1.75 Вольт. Если вы помните, с выходом мобильного процессора Athlon 4, все поразились тому обстоятельству, что питание снизилось с 1.75 В до 1.4 В. Но это мобильный процессор и требования к питанию там особенные… но ведь у Duron 950 МГц необходимое напряжение составляло 1.6 В, и до 1 ГГц он прекрасно разгонялся без увеличения напряжения. Если процессор основан на технологиях Athlon 4, становится непонятным: почему же такое напряжение. Мы провели такой эксперимент: снизили подаваемое напряжение до 1.6 В и перезагрузили систему. Она загрузилась без проблем и прошла в дальнейшем все тесты без резких остановок и т.п. При разгоне процессора на этом же питании до 1.1 ГГц показал такую же нормальную картину. Проблемы начались при разгоне процессора до 1.15 ГГц: Windows полностью не загрузился. Но при питании 1.7 В и частоте 1.15 ГГц проблем не наблюдалось.
Этот эксперимент еще больше заводит в тупик: зачем устанавливать питание 1.75 В на процессор, который прекрасно работает на 1.6 В на своей частоте? Ответ, скорее всего таков: AMD пошла на встречу производителям материнских плат и BIOS: для процессоров с разной частотой питание одинаково. Это значительно упрощает процедуру обновления для производителей. Диапазон частот процессора для такого напряжения, скорее всего, составляет частоты от 1 ГГц до 1.2 ГГц.

Совместимость с материнскими платами

Как заявила AMD, для работы нового Duron, BIOS нуждается в небольшом обновлении. На сегодняшний момент практически все производители BIOS уже выпустили необходимые обновления, а некоторые производители материнских плат "зашили" необходимые обновления в материнские платы. Так что вполне может так получиться, что ваш BIOS уже поддерживает процессоры Duron на ядре Morgan, и процессоры Athlon XP (Palomino). Но если же это не так, то при скачивании нового BIOS необходимо убедиться, что он поддерживает нововведения ядра Morgan (такие как упреждающая выборка и SSE) и операционная система и прикладные программы эти нововведения "понимают".

Производительность

Поскольку выпуск процессора Duron с частотой 1 ГГц и новыми инструкциями - очень важное событие, мы решили провести тесты в сравнении с совместимыми процессорами: Athlon 1 ГГц и Duron 950 МГц. Чтобы показать эффективность нововведений, в тестируемые системы была добавлена система с процессором Duron 950 МГц, разогнанный до 1 ГГц.
Каждый из процессоров работал на системной шине FSB частотой 200 МГц, чтобы сравнить производительность самого ядра. По этому же использовался и одинаковый тип памяти, частота которой была 133 МГц (CL2), что обычно для платформы с чисетом VIA. Для проверки производительности новых инструкций 3DNow! тесты проводились как в Windows 98, так и в Windows 2000.

Конфигурация тестируемых систем и тестов

Разрешение монитора на рабочем столе: 1024х768, глубина цвета - 16 бит, V-Sync выключен.

AMD Duron 1 ГГц(KT133/PC133)

Процессор: AMD Duron 1 ГГц (200 МГц FSB/133 МГц SDRAM)
Память: 256 Мб Crucial PC133 SDRAM
Материнская плата: MSI K7 Turbo V3.0A
Чипсет: KT133A (Южный мост VIA VT82C686A)
VIA Service Pack 4.31
NVIDIA reference drivers: 12.41
Видеокарта: NVIDIA Reference Geforce2 ULTRA
Жесткий диск: IBM 30 Гб Deskstar 7200RPM DMA/100
Интерфейс IDE: Ultra ATA/100
Звук: Creative Labs Sound Blaster Live
CD/DVD: Panasonic 5X DVD-ROM
Питание: Antec 300 Ватт
Операционные Системы: Windows 98 Second Edition / Windows 2000 Professional SP2

AMD Duron 950 ГГц/ Разогнанный до 1 ГГц (KT133/PC133)

Процессор: AMD Duron 950 МГц (200 МГц FSB/133 МГц SDRAM)
Память: 256 Мб Crucial PC133 SDRAM
Материнская плата: MSI K7 Turbo V3.0A
Чипсет: KT133A (Южный мост VIA VT82C686A)
VIA Service Pack 4.31
NVIDIA reference drivers: 12.41
Видеокарта: NVIDIA Reference Geforce2 ULTRA
Жесткий диск: IBM 30 Гб Deskstar 7200RPM DMA/100
Интерфейс IDE: Ultra ATA/100
Звук: Creative Labs Sound Blaster Live
CD/DVD: Panasonic 5X DVD-ROM
Питание: Antec 300 Ватт
Операционная система: Windows 98 Second Edition / Windows 2000 Professional SP2

AMD Athlon 1 ГГц - 200 МГц DDR (KT133/PC133)

Процессор: AMD Athlon 1 ГГц (200 МГц FSB/133 МГц SDRAM)
Память: 256 Мб Crucial PC133 SDRAM
Материнская плата: MSI K7 Turbo V3.0A
Чипсет: KT133A (Южный мост VIA VT82C686A)
VIA Service Pack 4.31
NVIDIA reference drivers: 12.41
Видеокарта: NVIDIA Reference Geforce2 ULTRA
Жесткий диск: IBM 30GB Deskstar 7200RPM DMA/100
Интерфейс IDE: Ultra ATA/100
Звук: Creative Labs Sound Blaster Live
CD/DVD: Panasonic 5X DVD-ROM
Питание: Antec 300 Ватт
Операционная система: Windows 98 Second Edition / Windows 2000 Professional SP2

Настройки Quake III Arena

Версия: 1.1 (retail)
V-Sync: Отключено
Версия: Retail
Видеонастройки:
Normal: По умолчанию (Defaults), 640x460x16
Max: Высокое качество (High Quality), Геометрические детали (Geometric Detail): Maximum, Детали текстур (Texture Detail): Maximum

Другие тесты:

Content Creation: Winstone 2001
Версия: 1.0.1
Business Winstone 2001
Версия: 1.0.1
SiSoft SANDRA Professional 2001
Версия 2001.5.8.11

SiSoft SANDRA Professional 2001

SiSoft SANDRA Professional 2001 - это набор тестов и диагностики, которые затрагивают большинство аспектов производительности и поиска неисправностей компьютера. Мы использовали тесты производительности компьютера, такие как CPU Multi-Media, и Memory Benchmarks - тесты соответственно мультимедийных команд процессора (MMX, 3DNow!, SSE) и скорости обмена данными память-процессор. Для справки, значение ALU (Arithmetic Logic Unit - Арифметико Логическое Устройство - АЛУ) показывает результат работы не самого блока АЛУ, а процессора в целом, выполняющего команды на АЛУ; а значение FPU (Floating-Point Unit - устройство выполнения операций с плавающей точкой) показывает результат работы отдельно блока FPU. Результаты теста CPU Multi-Media могут быть очень впечатляющими для системы с новым процессором Duron 1 ГГц, т.к. этот тест использует MMX, 3DNow! и SSE оптимизацию, а в новом процессоре есть все эти инструкции.

Тест Multi-Media ALU

Тест Multi-Media FPU

В тестах значения и ALU и FPU нового процессора выглядят очень хорошо, особенно в FPU. Удивительно не то, что новый Duron обошел своего предшественника, а то, что в некоторых тестах он быстрее процессора Athlon 1 ГГц:
Обратим ваше внимание на интересный факт: в тесте АЛУ, мы сравнили новый Duron при включенных и выключенных инструкциях SSE. Выяснилось, что при их включении процессор работает даже лучше Athlon 1 ГГц, особенно в Windows 2000. Этот же процессор без SSE работает практически так же, как и Athlon 1 ГГц, и разогнанный до 1 ГГц Duron 950 МГц. В тесте FPU, система с SSE оказалась немного медленней всех конкурентов в Windows 98, зато в Windows 2000 осталась лидером. Теперь к тестам производительности процессор-память:

Тест процессор-память FPU

Тест процессор-память ALU

Последний рассматриваемый тест пакета SiSoft SANDRA Professional 2001 - это тест Memory. Это очень популярный тест, т.к. он показывает возможное значение пропускной способности памяти как функцию процессора, памяти и чипсета. В этих тестах новый Duron - бесспорный лидер, особенно в тесте АЛУ, что наглядно доказывает преимущества использования упреждающей выборки данных.

Business Winstone 2001

Тест Business Winstone 2001 от ZD Labs тестирует производительность в офисных приложениях, и основан на реальных офисных приложениях, таких как MS Office 2000, FrontPage 2000, Lotus Notes, и Netscape. В версии 2001 г. введен ряд специфических дополнений, таких как тестирование скорости сжатия данных, проверки антивирусом, и работы с электронной почтой. Эти программы запускаются с помощью группы скриптов и показывают загрузку офисного компьютера при выполнении реальных задач.

При тестировании компьютеров в Business Winstone 2001, Duron 1 ГГц мастерски обошел все процессоры Duron, но Athlon 1 ГГц оказался лучше. Результаты стали для нас настоящим сюрпризом: Business Winstone не использует мультимедийные инструкции, и превосходство нового процессора над разогнанным до 1 ГГц собратом объяснить сложно:

Content Creation Winstone 2001

Content Creation Winstone 2001 - это другой тест от ZD Labs, который очень похож на Business Winstone. Но Business Winstone тестирует производительность в офисных приложениях, а Content Creation Winstone тестирует производительность в наиболее требовательных к мультимедиа приложениях, таких как Adobe Photoshop & Premiere, Macromedia Director & Dreamweaver, и Sonic Foundry's Sound Forge. Эти приложения запускаются одновременно, но тесты в них проходят по очереди: одно приложение активно и в нем проходят тесты, а остальные ждут их завершения. Это делает Content Creation Winstone 2001 одним из наилучших офисных и мультимедиа тестов, наиболее сильно "грузящих" систему, это хороший индикатор общей производительности системы.

Как и в Business Winstone, новый Duron 1 ГГц демонстрирует превосходство над предыдущими Duron, но не над Athlon 1 ГГц. Стоит отметить, что SSE-оптимизация не является определяющим фактором производительности в тестах Winstone, что немного компрометирует одно из "главных орудий" нового процессора.

Quake 3 Arena

Quake 3 Arena уже стал любимым тестом, который может иллюстрировать аспекты производительности как процессора, так и 3D видеокарт. Это делает его очень гибким тестом, применимым к очень большому количеству различных сравнений и оценок производительности. Quake 3 использует очень многие оптимизирующие SIMD
технологии (MMX, SSE, 3DNow!), и, конечно же, операции с плавающей точкой. Этот тест - идеальное средство показать реальное применение нововведений процессора Duron 1 ГГц. При тестировании, Quake 3 новый Duron использовал, как и следовало ожидать, Pentuim III SSE инструкции и оптимизации, а старый Duron и Athlon - нет.
Тесты проводились в обеих ОС Windows 98 и Windows 2000 с различными настройками качества изображения: Normal (16-бит), High Quality и MAX. Normal - это самые обычные настройки игры (для цвета и текстур используется 16-бит на пиксель), настройки High Quality - это настройки Quake 3, устанавливаемые "по умолчанию" ("Default settings"), а настройки MAX означают настройки уровня "High Quality", но с улучшенным уровнем детализации изображения. Настройки Normal и High Quality показывают производительность в основном процессора, а MAX - производительность видеокарты.
Из множества других обзоров известно, что процессоры от Intel, используя SSE-оптимизацию, оказывались быстрее процессоров AMD такой же частоты в этой игре. Что ж, введение SSE-инструкций в новый Duron может внести ветер перемен в это уже устоявшееся правило.

Как видно по результатам тестирования в Quake 3, нововведения в ядре Morgan дают процессору Duron 1 ГГц значительный прирост производительности при сравнении с Duron на ядре Spitfire. Увы, Athlon все еще не пускает Duron 1 ГГц на свою территорию, выиграв все три теста. Сравнивая производительность процессоров Duron 1 ГГц c ядрами Morgan и Spitfire, с восхищением следует отметить выигрыш ядра Morgan в 10 fps (frames per second - кадров в секунду) в тестах Normal и High Quality в Win98SE. Скоро должны появиться тесты нового процессора - Athlon XP, который также поддерживает SSE-инструкции… Берегись, Pentium 4!

Анализ тестов

Что ж, тесты показали, как нововведения ядра Morgan повлияли на производительность нового процессора по сравнению с ядром Spitfire. Превосходство производительности нового процессора в мультимедиа показали наиболее популярные и "чистые" тестовые пакеты (Content Creation Winstone) и игра Quake 3. Итак, результат такой: мы получили очень быстрый процессор младшей модели, использующий множество самых современных технологий и улучшений. К сожалению, он все еще не поспевает в мультимедиа за процессором старшей группы - процессором Athlon с такой же частотой.

Разгон процессора и как он при этом греется :)

Как и все процессоры от AMD, новый Duron 1 ГГц на ядре Morgan подвержен разгону. Не зависимо от способа разблокирования частоты процессора - "трюк с грифельным карандашом", либо попался процессор со снятой блокировкой, мы не ожидаем, что оверклокеры разочаруются в новом Duron. Поставленный нам один из первых процессоров был со снятой блокировкой частоты, но пока остается непонятным, будут ли все производимые процессоры ядра Morgan наделены таким качеством. По решению AMD, принятому на основании того, что процессоры старших моделей (Athlon) могут иметь проблемы при искусственном разрывании дорожек (которые фиксируют частоту процессора), процессоры Athlon класса hi-end производятся со снятой блокировкой частоты. Только время покажет, было ли применено это решение для процессоров Duron на ядре Morgan.
Вернемся к теме разгона. Процессор Duron 950 МГц имел проблемы при выставлении его частоты в 1.2 ГГц. Тесты с новым Duron 1 ГГц привели к похожим результатам. Сложность, скорее всего, заключается в том, что этот процессор, как и предыдущие его собратья выпускается по технологическому процессу 0.18 микрон, для которого при такой архитектуре, превышение предела в 1.2 ГГц невозможно. Это хорошая новость, т.к. переход на новый технологический процесс может повлечь за собой появление "новой волны" в разгоне. Стоит отметить, что увеличение подаваемого напряжения на процессор может улучшить полученные результаты.
В наших тестах, новый процессор прекрасно себя чувствовал на частоте 1.1 ГГц, а затем и на 1.15 ГГц, причем эти результаты были получены при напряжении 1.75 Вольт. После этого с огромными сложностями, мы запустили процессор сначала с частотой 1.2 ГГц, а затем 1.25 ГГц… но ни как не удавалось запустить Windows. Затем мы решили увеличить подаваемое на ядро напряжение. Мы пробовали напряжения 1.775 В, затем 1.8 В, но запустить Windows удалось только при 1.825 В и на частоте 1.2 ГГц. При этом процессор нормально не работал. Были различные проблемы практически во всех распространенных играх. В конце концов, мы решили поберечь наш процессор и решили тесты с такой конфигурацией не проводить.
Мы не считаем, что возникшие проблемы с процессором при разгоне - это результат недостаточного охлаждения, т.к. значения выделяемой теплоты процессора Duron при разгоне не слишком отличались от значений теплоты процессора в нормальном состоянии, т.е. в среднем это 40 градусов Цельсия. У нас температура Duron 950 колебалась от 40-42 градусов при нормальном режиме работы и не более 40 при разгоне до 1.15 ГГЦ и выше. Из чего следует, что улучшен теплоотвод на ядре, но здесь нет ничего общего с Athlon 4. Ведь, это все равно, что улучшений вообще бы не было при изменении напряжение на ядре процессора с 1.6В до 1.75В у нового Duron 1 ГГц.
Предупреждение: Помните, что всякий разгон - это своеобразная лотерея, за которую вы платите свои деньги. Никто не гарантирует, что результаты разгона другого процессора даже такой же марки могут быть такими же, и ваш процессор останется цел и невредим.
Для лучшей иллюстрации потенциальных возможностей разогнанного Duron с заводской частотой 1 ГГц, мы провели тесты сразу в нескольких программах: это SiSoft Sandra и Quake 3. Тесты проводились на Windows 98.

Стоимость

Существующая розничная цена на процессор Duron 950 МГц составляет приблизительно $56 (к сожалению, такая цена не у нас, а за кордоном). Цена на процессор Duron 1 ГГц естественно будет выше. Вот только на сколько? В официальном прайсе AMD цена на Duron 950 МГц составляет 74$, а Duron 1 ГГц - 89$. Если такая разница сохранится и в розничной продаже, то новый процессор Duron 1 ГГц может не выдержать конкуренции со стороны процессора более высокого класса - Athlon 1 ГГц, как это произошло с аналогичными процессорами Duron и Athlon 950 МГц.

Заключение

И снова AMD увеличивает производительность процессоров младшего класса введением дополнительных возможностей и архитектурных изменений. Перспектива апгрейда существующей Duron-основанной системы зависит в основном от того, какой процессор вы имеете. Если процессор с частотой 600-800 МГц, то апгрейд, используя новый Duron, может значительно увеличить производительность. Но он актуален опять же, если цена на новый Duron будет ощутимо меньше цены на Athlon, ведь, как правило, цена - определяющий фактор. А в целом, процессор получился очень удачным и перспективным. Кто знает, что будет с введением технологии производства 0.13 микрон…

Плюсы:

- SSE и Упреждающая Выборка Данных (Data Prefetch)
- Все еще меньше греется, чем Athlon
- Производительность процессоров высшего класса от AMD работают быстрее

Минусы:

- Напряжение ядра 1.75 В
- Цена не слишком отличается от цены на Athlon такой же частоты
- Не хватает информации для совета по апгрейду пользователям старых Duron

Главный редактор Винс Фримэн (Vince Freeman)
Перевод и дополнение Иван "Reg" Пешалов
Дополнение и редактирование Дмитрий "Digit" Петрусенко
Источники, которые были использованы в статье:
http://www.sharkyextreme.com/