Разборки на высшем уровне P4 1,7 ГГц vs. AMD Athlon 1,4 ГГц

sergbuchin@mail.ru

Все как всегда. Помните как три года назад выглядели сайты Intel, AMD и Cyrix? Заходишь на Intel - тебе рассказывают, как крут новый "пень" по сравнению со старыми. Заходишь на сайт AMD - тебе сразу же рассказывают, как новый K6 делает камень Intel. А соберешься зайти на Cyrix - жди сравнений процессоров Intel, AMD и Cyrix, причем, естественно, на собственных конфигурациях, на собственных тестах. То же самое происходит и сейчас. Помнится, стоя напротив стенда Intel на выставке "Комтек 2001" и слушая речитатив ди-джея на тему "Пентиум-4 - центр вашей цифровой вселенной", я сам себя вопрошал: как же так? Intel говорит о "самом быстром, самом производительном, самом-самом… P4"! То есть Athlon как бы по умолчанию не рассматривается. Очень уж хотелось задать один-единственный вопрос: "Вы в этом уверены? Почему?"

Тогда я этот вопрос не задал (а даже если бы задал - получил бы в ответ, что P4 1,7 ГГц - самый-самый, потому что вот так оно и есть просто по определению). Но спустя некоторое время я получил возможность найти ответ на этот вопрос самостоятельно.

Как вы уже догадались, эта статья представляет собой попытку наконец разобраться, кто и где из партии Intel и AMD круче, поскольку с каждым днем этот вопрос стоит все острее, так как производители процессоров начали двигаться в разных направлениях, и простой замены "матери" и "камня" будет недостаточно для того, чтобы пересесть уже на другую платформу. 

Для теста были выбраны самые быстрые на сегодняшний день процессоры, выпускаемые каждой компанией: P4 1,7 ГГц, анонсированный еще на "Комтеке", и только что вышедший AMD Athlon 1,4 ГГц. Стоп! Что это за крик из заднего ряда о неправомерности такого тестирования? Тестирование процессоров с одинаковыми тактовыми частотами имело смысл, пока все процессоры имели одну и ту же архитектуру, теперь же - процессор с меньшей тактовой частотой может свободно обходить больший за счет, например, большей пропускной способности памяти.

Да и это тестирование ставит своей целью не уже набившее оскомину сравнение AMD Athlon vs. Intel Pentium III (или 4), а скорее тестирование самых быстрых систем, предлагаемых производителями. Безусловно, понятие "система" включает в себя не только и не столько частоту процессора: ее производительность складывается еще и из таких понятий, как продуманность архитектуры процессора, качество логики материнской платы, пропускная способность памяти, всяческие фирменные технологии типа 3DNow! и SSE, и еще кучи других факторов, на фоне которых тактовая частота сама по себе большой роли не играет (таблица 1).

Что имеем

В таблице 2 указаны тестовые конфигурации, в таблице 3 - характеристики чипсетов материнских плат. Выбор "мам" от MSI обусловлен довольно хорошим качеством изделий этой фирмы при разумной их цене.

Платформа i850 - единственная в данный момент для процессоров Pentium 4. При этом чипсет i850 не считает за память ничего, кроме модулей Rambus RDRAM, умеющих пропускать через себя аж 3,2 Гб в секунду, но стоит эта самая Rambus RDRAM пока еще очень дорого.

Intel, дабы успокоить пользователей и избавить их от необходимости искать экзотическую память отдельно, начала продавать свои процессоры только в комплекте с двумя модулями RIMM (по одному они не работают), но цена процессора от этого явно не понизилась. 

Чипсетов под AMD Athlon гораздо больше, потому что AMD не заставляет кого бы то ни было лицензировать их производство. В данном случае из чипсетов AMD-760, VIA KT266 и ALi MAGiK 1, поддерживающих DDR, был выбран именно VIA KT266, так как этот чипсет уже прошел серию тестов в нашей лаборатории и причин не доверять ему у нас нет. Подробный обзор систем на базе процессоров AMD с памятью DDR мы недавно уже делали, поэтому про нее я говорить ничего не буду. В данном тесте использовалась память Micron, работающая на частоте 133 (266) МГц и имеющая пропускную способность до 2,1 Гб/сек.

Система на базе чипсета VIA KT133A (не DDR) приведена для… нет, не для смеха, а для иллюстрации важности высокой пропускной способности памяти.

Игрушки

Скажите мне, почувствуете ли вы разницу при работе в MS Word, если тактовую частоту вашего P III 600 увеличить вдвое? Нет? А зачем вам тогда новый процессор? Поиграаать? Ну давайте поиграем, тем более что лучшего бенчмарка, чем Quake 3, до сих пор не придумано и придумано, по всей видимости, вскорости не будет. Да и как показывает практика, 80% времени на экранах домашних компьютеров отображаются рэйлганы, мамонт-танки и прочая игровая живность.

Итак, квакометр (таблица 4). Весьма и весьма показательно. Да, P4 почти во всех тестах обошел AMD Athlon 1,4, но посмотрите, насколько мала эта разница. Тест в самом низком разрешении довольно хорошо демонстрирует работу всей связки "процессор + чипсет + память" (видеокарта в этом тесте просто отдыхает), но особенно наглядно - скорость доступа к памяти. Ну и что мы тут видим?

"Четверка" до сих пор является тем процессором, которого еще никто не смог побить по скорости в низких разрешениях в Quake III. И эти 200+ FPS без разгона системы до сих пор возможны только на этом процессоре. Но, если быть объективным, то отставание Athlon от Pentium 4 на 4,5 fps не так уж существенно при игре с таким количеством fps. Кстати, связка "Athlon + SDRAM" тоже чувствует себя довольно неплохо: заметьте, отставание не катастрофично.

В разрешении 1024x768 играют обычно владельцы 17-дюймовых мониторов. В тестах опять видно лидерство Pentium 4, но на этот раз совсем небольшое. Впрочем, при таком разрешении видеокарта уже начинает заявлять о себе как о небольшом тормозе, но тактовая частота процессора еще влияет на производительность.

Высокое разрешение. Тут опять процессоры старались вовсю, а вот видеокарта уперлась рогом. В этом тесте ушами лучше всего шевелил продукт AMD, хотя опережение на 0,4 fps, честно говоря, не впечатляет.
Игра Unreal Tournament показывает нам абсолютно иные результаты (таблица 5).

Складывается впечатление, что программисты, писавшие движок этой игры, пылали страстью к процессорам AMD, ибо, при всем почтении к этой компании, настолько быстрее ее процессор быть не может. Скорее всего, архитектура движка больше подходит для систем с небольшим конвейером. 

Офисные приложения

Ладно, игры играми, но у серьезных людей на игры нет времени. Так что давайте посмотрим, как ведут себя противники в условиях, приближенных к боевым: в синтетических тестах и реальных приложениях.
Для начала - всеобщий SYSmark 2000 (таблица 7).

Да уж, ситуация совсем не в пользу Pentium 4. Athlon делает его, причем во всех тестах и с заметным отрывом. С одной стороны, как уже говорилось, хоть набивай текст на P4 1,7 ГГц, хоть на P III 600 - закончишь все равно в одно и то же время. Но вот результаты тестирования в CorelDRAW заставляют задуматься (таблица 8).

Теперь перейдем к разделу "Графика и мультимедиа" той же SYSMark 2000 (таблица 9). Как видно из результатов, в тесте Windows Media Encoder и при "фотошопировании" Athlon явно отдыхает. Что и говорить, работа с потоками у P4 находится на недосягаемой пока для Athlon высоте.

Два остальных теста как-то совсем не радужно выставляют процессор Pentium 4 - вероятно, с оптимизацией приложений под SSE2 ситуация не так уж хороша, как хотелось бы.

Ну да ладно. Хватит уже мучить бедный SYSMark, настала очередь SiSoft Sandra (таблица 10). Первый тест, Dhrystones ALU, показывает именно производительность процессора при работе с целыми числами, а второй, Whetstones FPU - работу сопроцессора. В этих тестах практически не используется оперативная память, так как все алгоритмы тестов полностью помещаются в кэш процессора.

Из таблицы видно, что сопроцессор у Athlon на уровне. Результат целочисленного теста наглядно демонстрирует превосходство продукта AMD над P4, а сопроцессор спасает только наличие инструкций SSE2 (посмотрите на число в скобках). Иными словами, в приложениях, их не поддерживающих, но активно использующих операции с плавающей точкой, P4 явно не на высоте.

CPU Multimedia Benchmark меряет скорость работы процессоров с активным использованием технологий 3DNow!, Enh MMX и SSE / SSE2. Но из-за того, что оптимизация программ под разные технологии сильно отличается, делать окончательные выводы из результатов не совсем верно - все упирается в программистов.

Разгон

Понаблюдав за поведением процессоров после разгона, мы отметили, что прирост производительности при увеличении тактовой частоты у процессора от Intel намного выше, нежели у "камня" от AMD. Помогает Pentium 4 в этом случае быстрая память, которая и дает практически линейную зависимость производительности от частоты самого процессора. Но, начиная с частоты около 2 ГГц, зависимость уже перестает быть линейной: сказывается недостаток пропускной способности памяти. У Athlon с разгоном дело обстоит несколько похуже.

Разогнать процессор удалось до 1533 МГц, но особенно сильного прироста по скорости это не дало, так что скорее всего, самая интересная часть битвы начнется чуть позже, когда наконец появится в массовой продаже Athlon 4 и более высокий по частоте Pentium 4.

Приговор

Что же можно сказать, глядя на результаты тестов? Получается, что Pentium 4 довольно уверенно обходит Athlon там, где присутствует оптимизация под SSE2 и происходит работа с потоковыми данными. Но преимущества памяти DRDRAM не так уж и очевидны, посему возникают вопросы типа "есть ли будущее у процессора P4 в сочетании с чипсетом Brookdale, поддерживающим SDRAM?" или "сможет ли система на чипсете VIA, заточенном под DDR, конкурировать с системой на чипсете i850?". И вообще, появятся ли когда-нибудь "четверки" в OEM-упаковке, без RIMM в комплекте?

Ответы на все эти вопросы мы обязательно получим, а пока можно сказать, что новый Pentium 4 имеет смысл использовать главным образом при работе с потоковыми данными и обязательно при наличии программного обеспечения, активно использующего набор команд SSE2. 

Процессор от AMD выглядит как конь-вездеход. Пожалуй, для людей, запускающих все подряд и желающих получить хорошую производительность для каждого приложения, это самый лучший выбор.
И вообще, делать выводы должны не мы, а вы. Поскольку процессор вы будете покупать за свой счет, а не за наш. Смотрите на результаты и делайте их. Главное - не ошибиться. 

Особенности новых процессоров

AMD, выпустив кучу всяких разных высокопроизводительных процессоров, казалось, успокоилась и считала деньги. По крайней мере, ничего нового от нее не было видно довольно давно, а если быть точным - то аж с прошлого года. И вдруг - три новых процессора: 1,3 ГГц, 1,33 ГГц и, почти сразу же за ними, 1,4 ГГц. Первый процессор заточен под системную шину 100 (200) МГц, два остальных - 133 (266) МГц.

"Почему бы не отказаться от устаревшей шины 100 МГц, как в свое время это сделал главный конкурент?" - такой вопрос непременно возникает у всех, кто видит перед собой прайс с полным модельным рядом процессоров AMD. Дело все в том, что политика AMD заключается в том, чтобы максимально заполнить рынок своими процессорами, и поэтому ориентируется не только на последние модели материнских плат, способных работать на частоте FSB=133 МГц (платы на чипсетах AMD-760, VIA KT133A и KT266, а также ALi MAGiK1), но и на более распространенные "мамы" на чипсетах AMD-750 и VIA KT133, поддерживающих лишь шину 100 МГц. Та же самая политика распространяется и на разъемы процессоров, например, поддержка гнезда Socket A обещается на несколько лет вперед.
Процессоры только что выпущенного ряда тоже производятся по 0,18-микронной технологии, имеют форм-фактор Socket A и ничем принципиальным от своих предшественников не отличаются, разве что совсем чуть-чуть - внешним видом. Ядро - Thunderbird. Кэш у них тоже полноскоростной, и размер его - тоже 256 кб. Никаких увеличений и усовершенствований процессоры не имеют, несмотря на многочисленные слухи об увеличенном кэше. Энергопотребление же просто огромно - Athlon 1,33, например, рассеивает около 73 Вт тепловой мощности, потребляя аж 42 А при напряжении питания 1,75 В.

Процессор Intel Pentium 4, построенный на ядре Willamette, был представлен общественности в ноябре 2000 года как "самый-самый-самый быстрый" процессор x86. Сам "камень" изготавливается по техпроцессу 0,18 мкм, имеет форм-фактор Socket 423. Единственный на данный момент чипсет, поддерживающий P4, - i850, который понимает только память Rambus. В скором времени нам обещают чипсет Brookdale, работающий с обычной SDRAM, но будет ли в нем смысл - неизвестно, поскольку пропускной способности этого типа памяти, скорее всего, будет недостаточно для такого процессора.

Также обещается переход на 0,13-микрронный техпроцесс, но это уже совсем другая история, причем с совершенно другим разъемом, то есть и с другими материнскими платами.

Pentium 4 - процессор на 400-мегагерцовой системной шине, вернее, на 100-мегагерцовой, но "раскачанной" в 4 раза (она так и называется - Quad Pumped).

Наличествует расширенный набор инструкций SSE2 (Streaming SIMD Extension). От просто SSE он отличается 144 командами, предназначенными для обработки, опять же, потоковых данных.

Архитектура P4 называется NetBurst и включает в себя несколько не менее страшных понятий, таких, как Rapid Execution Engine, Hyper Pipelined и Execution Trace Cache (ETC). Как все это реализовано, работает - все равно никто, кроме Intel, не понимает, поэтому коснемся лишь важных для пользователя моментов, а именно - зачем все это нужно.

С помощью технологии Hyper Pipelined увеличивается глубина конвейера, теперь она составляет 20 команд против 10 у P III. Это позволяет достаточно легко повышать тактовую частоту процессора, но замедляет его работу в случаях, когда эффективность блока предсказания переходов резко падает, например в бизнес-приложениях.

Rapid Execution Engine - блок быстрого исполнения команд, работающий на двойной частоте ядра и позволяющий процессору выполнять некоторые простые целочисленные команды с двойной скоростью. Грубо говоря, работая на частоте 1.7 ГГц, некоторые команды способны обрабатываться со скоростью 3.4 ГГц.

ETC - память, предназначенная для хранения 12 000 декодированных команд, и размещаемая сразу за декодером оных, что позволяет практически исключить задержку по работе декодера. За счет этого, наверное, и снижен объем кэша первого уровня: при наличии такой памяти больше 8 кб, очевидно, просто не надо.

Цена нового процессора остается пока очень высокой, и не все могут позволить себе выложить аж 550 долларов за новый P4-1,7 ГГц, пусть даже и с двумя модулями RIMM в комплекте. Так что ждем понижения оной.

***
Редакция журнала благодарит компанию БЭСМ-2000 (www.besm.ru, тел. 956-3374, 255-9298) за предоставленные на тестирование элементы тестового стенда: память Micron DDR PC2100, материнские платы MSI-6380 и MSI-6339, процессор Pentium 4 1,7 ГГц. Также выражаем благодарность компании "Сетевая Лаборатория / Network Laboratory" (тел. 784-6490, www.netlab.ru) за предоставленный на тестирование процессор AMD Athlon 1.4 ГГц.