Гига Го

Андрей Забелин
zyaboz@computery. ru

Технологии и пиковая производительность - не самое главное. Да, это именно так, и вы это знаете. Главное, чтобы система работала стабильно и максимально эффективно именно на тех задачах, для которых вы ее используете. Потенциальные возможности тоже интересны, но не настолько, чтобы "вестись" на каждый новый анонс. Давайте пока лучше взвесим все "за" и "против" каждой платформы. На ринге - процессоры Intel Pentium III и AMD Thunderbird с частотой 1 ГГц.

Начнем с материнской платы - одной из самых важных деталей компьютера. Первое - шина. Как известно, у Intel все та же AGTL+ (Assisted Gunning Transceiver Logic), которая рассчитана на частоты до 133 МГц, прекрасно разгоняется и уже настолько отточена, насколько это только возможно. Под нее уже написаны программы - да, да, не удивляйтесь:
алгоритмы компиляторов заточены не только под тип процессора, но и под "растактовку" системных событий, то есть напрямую зависят от системной шины. Вспомним также слабую организацию мультипроцессорности: только один процессор может работать с шиной, в то время как второй занимается самосозерцанием.

Что этому может противопоставить EV6 - наследник DEC, воплотившийся в Athlon-системах? Отличная организация мультипроцессорности, правда, стоящая больших, чем у Intel, денег, слабая "разгоняемость" и очень хорошая пропускная способность при полной загрузке. Надо сразу сказать, что те цифры, которые приписывают полосе пропускания EV6, в реальных ситуациях практически недостижимы, причем приближение к теоретическому пределу на практике гораздо меньше, чем у AGTL+.

Вспомните Rambus - суть технологии заключается не в том, чтобы повысить пропускную способность, а в том, чтобы максимально эффективно использовать каждый такт шины. Ведь если за такт пропускать по шине 16 бит данных, то стандартная 64-битная шина сможет использовать только четверть своей пропускной способности, в то время как DRDRAM абсолютно ничего не потеряет.

Приблизительно то же самое происходит и с EV6, то есть максимум эффективности достигается только во время оптимальной загрузки шины, которая происходит не так уж часто. В итоге получается, что при средней загрузке AGTL+, работающая на частоте 133 МГц, не очень сильно отстает от EV6, работающей на частоте 100 МГц, даже когда последняя передает данные по обоим фронтам сигнала.

Что касается разгона процессоров AMD, то, хотя это не такое простое занятие на данный момент, с появлением новых материнских плат, работающих на частоте 133 МГц, ситуация может измениться явно не в пользу Intel. Ведь большинство проданных процессоров работают на частоте 100 МГц, и поднять их скорость на 33% можно будет простым выбором частоты системной шины в BIOS.

Еще пара недель - и такие материнские платы уже появятся в широкой продаже, а вот тут уже шина EV6 будет значительно опережать AGTL+. 

Но осталась еще одна проблема, с которой у AMD если и будет все "тип-топ", то очень не скоро. Это питание, а точнее мощность. Из-за того, что процессоры Athlon имеют намного больше транзисторов - 37 млн. против 28 млн. у Pentium III (в основном из-за большего объема кэш-памяти первого уровня), они требуют очень стабильного и мощного источника питания, не говоря уже об очень хорошем охлаждении (потребляемая мощность у Thunderbird 1000 МГц- 54,3 Вт, а у Pentium III 1000 МГц - 33 Вт) .

Иногда даже фирменные корпуса с блоками питания среднего качества не способны "вытянуть" связку "Athlon + GeForce2 Ultra". Приходится даже занижать скорость работы памяти, повышать напряжение на компонентах материнской платы - и все это только для того, чтобы система не "падала". Спасает только блок питания хорошего качества и материнская плата, выполненная, что называется, "на совесть".

Итак, основная проблема материнских плат для Pentium III - невысокая скорость шины, основная проблема "матерей" под Athlon - стабильность и зависимость от качества блока питания. 

С начинкой у процессоров дело обстоит следующим образом. Как и прошлые версии процессоров AMD, Thunderbird очень неплохо справляется с целочисленными вычислениями. В этом плане ядро Thunderbird ничуть не уступает ядру Pentium III, так как содержит три конвейерных блока исполнения целочисленных команд (Integer Execution Unit), благодаря чему потенциально способно исполнять три команды одновременно. Pentium III - только две.

Не так радужно обстоят дела у процессоров AMD с FPU - блоком работы с вещественными числами (это те, у которых запятая плавает). Проблема была не в том, что он был медленный - просто он не мог выполнять инструкции параллельно целочисленному блоку, и программы, оптимизированные под семейство процессоров Pentium, работали на процессорах AMD намного хуже.

Ядро Thunderbird теперь имеет три блока: один для исполнения примитивных операций вроде сложения, второй для сложных операций (умножение и т. д.) и третий - для операций с данными. Благодаря такому механизму процессор способен одновременно выполнять по две инструкции с вещественными данными. Также операции FMUL и FDIV, которые в Pentium III не могли выполняться одновременно, Thunderbird спокойно пережевывает за раз.

Теперь пару слов о кэше. Кыш, тьфу, кэш (опять кот кулер грызет) у Thunderbird эксклюзивный. Не то чтобы он весь такой незаурядный - просто он не инклюзивный, то есть данные, поступающие в кэш первого уровня, в кэше второго уровня не дублируются, как это делается в процессорах Pentium III. В итоге выходит, что эффективный объем кэша у Athlon равен "кэш первого уровня + кэш второго уровня", то есть 128 + 256 = 384 кб, а у Pentium III - только объему кэша второго уровня (256 кб). Но объем не самое главное счастье кэша. Такой же важный параметр - его разрядность.

После того, как Intel распрощался с Katmai, в небытие ушел старый интерфейс кэша. Появилась технология Advanced Transfer Cache Architecture, использующая 256-разрядную шину передачи данных для кэша. У Thunderbird кэш второго уровня так и остался 64-битным, так что при интенсивных операциях с кэшем теоретически выигрывать должны новые процессоры Intel. Ладно, черт с ней, с теорией, давайте быстро оттестируем процессоры, сделаем выводы и успокоимся.

Конфигурация тестового стенда:

Процессоры: Intel Pentium III 1000 МГц, AMD Thunderbird 1000 МГц.

Материнские платы: ASUS CUSL2, ASUS A7Pro.

Оперативная память: 128 Мб PC133 Micron, CAS=2.

Жесткий диск: IBM DTLA 307020, объемом 20 Гб.
Видеокарта: ASUS AGP-V7700 Ultra (GeForce2 Ultra).

Первым на гильотину пошел Quake III (см. таблицу 1). Надрываясь всей своей мощью, процессоры трудились загрузить видеокарту со всей молодецкой дури, но, что называется, не вышло. В общем и целом результаты в Quake III различаются не более чем на 2 fps, а это не так важно при таких-то их количествах. То есть если вы целыми сутками мочите монстров из квака, то разницы между Pentium III и Thunderbird вы практически не заметите.

Далее - Photoshop. Штука весьма капризная, местами отточенная под набор команд SSE, а местами активно использующая целочисленные вычисления. Трудились оба процессора в поте лица, а результаты вы видите в таблице 2.

 Лучше всех показал себя Pentium III, хотя и Thunderbird тоже не отставал, а во время наложения фильтра Lighting Effects вообще вышел вперед. Скорее всего, победа в двух тестах из четырех досталась Pentium III из-за специальной "заточки" Photoshop под набор команд SSE.

Далее выполнялись тесты в программе трехмерного моделирования 3D Studio MAX, а также наиболее популярными архиваторами сжимались файлы. Продукты жизнедеятельности процессоров отложены в таблицу 3.

Процессор Thunderbird показал себя с очень хорошей стороны. Сказался сильный математический сопроцессор, который у него мощнее, чем у Pentium III. Тесты архиваторов показали, что там, где весь код помещается в кэш второго уровня (то есть у WinZip), Pentium III превосходит Thunderbird, так как имеет 256-разрядную шину данных.

Там, где код явно вылезает за пределы кэша (а при максимальном размере словаря в WinRAR он раз в пять больше), более важным становится объем, а не скорость, и 384 кб общего объема кэша Thunderbird более эффективны, чем быстрые 256 кб Pentium III.

Что же, сделаем выводы. В принципе, процессоры практически одинаковы по производительности, и все же у каждого есть своя специфика применения. Там, где надо быстро и много считать, не применяя SSE, лучше остановить свой выбор на Thunderbird-системах. В тех приложениях, которые заточены под SSE, применение Pentium III более чем оправдано - догнать интеловское детище продукту AMD просто не под силу.

Что, впрочем, верно с точностью до "наоборот" для расширенного набора инструкций 3DNow!. Что же выбрать? Посмотрите на тесты и выберите процессор, показывающий наивысшую производительность в приложениях, с которыми вы работаете чаще всего.

***
Благодарим компанию "БЭСМ 2000" (http://www.besm.ru/, тел. 956-3374) за процессор Intel Pentium III 1000 МГц, а также компанию USN Computers (http://www.usn.ru/, тел. 285-9002) за предоставленные на тестирование процессор AMD Thunderbird 1000 МГц и материнскую плату ASUS A7Pro.