Шаг левой, шаг правой

В начале 2002 года Intel предпринял два очень важных шага, способствовавших значительному увеличению производительности систем на основе Pentium 4. Первый шаг это двукратное увеличение объема кэш-памяти второго уровня с 256 Кб до 512 Кб в процессорах Northwood, выпускаемых по 0.13 мкм техпроцессу. Второй, не менее важный шаг -- выпуск набора системной логики i845D, поддерживающего память DDR SDRAM, который, наконец, сделал платформу Pentium 4 привлекательной для конечного пользователя. И вот сегодня сделан третий шаг -- увеличена частоты системной шины с 400 МГц (4х100 МГц) до 533 МГц (4х133 МГц).

Какие же преимущества сулит переход на системную шину с увеличенной частотой? Прежде всего -- повышение скорости обмена данным между процессором и северным мостом чипсета, контролирующим работу с памятью и AGP-видеокартой. Кроме этого, 533 МГц системная шина позволяет надеяться на возможность синхронной работы чипсета и системной памяти DDR266. Действительно, и там и там базовая, физическая частота работы составляет 133 МГц. Соответственно задержки на синхронизацию импульсов, вызванные несоответствием частот системной шины и памяти, должны уменьшиться.

В то же время, ускорение шины абсолютно не скажется на скорости вычислений. Процессору, в сущности, все равно, какая шина используется. Например, для достижения частоты 2.4 ГГц можно воспользоваться комбинацией 24х100 МГц, а можно -- 18х133 МГц. Результат, с точки зрения процессора, один и тот же -- 2.4 ГГц.

Также не стоит надеяться на увеличение скорости работы компонент, работающих под управлением южного моста. Ни PCI-устройства, ни тем более диски и периферия не получат дополнительного импульса.

Таким образом, следует ожидать, что наибольший выигрыш от увеличения частоты системной шины будет получен в задачах, в которых осуществляется интенсивный обмен данными между процессором и памятью. А вот в чисто вычислительных задачах, таких, как научные приложения или программы для 3D-рендеринга прирост скорости будет менее заметным.

Впрочем, пока что это лишь предположения, которые следует подтвердить или опровергнуть практическим тестированием. Мы решили не загромождать диаграммы десятками плат и процессоров, а поставить эксперимент в чистом виде, сравнив на одной и той же плате, с одной и той же памятью скорость двух 2.4 ГГц процессоров, работающих на разных частотах системной шины. На наш взгляд, именно такой подход позволит наиболее точно "измерить пользу" от 533 МГц шины.

Чипсеты

Выпуская процессоры, рассчитанные на 533 МГц шину, Intel хитрит. На этот раз с чипсетами. До сих пор ни один из чипсетов производства Intel не предоставлял возможности работы на частоте 533 МГц. Казалось бы логично вместе с новыми процессорами представить новые наборы системной логики, официально поддерживающие новую шину. Intel так и поступает... но вместо всего спектра решений, предлагает лишь одно -- чипсет i850E, рассчитанный на память Rambus DRAM. По известным только Intel причинам, анонс аналогичного DDR-решения -- чипсета i845E -- запланирован, по неофициальным данным, на конец мая.

Отдавая должное высокой пропускной способности памяти RDRAM, следует признать очевидное -- сегодня компьютерная индустрия ориентирована на DDR. Системам же на основе RDRAM оставлен сравнительно небольшой сегмент, практически не захватывающий mainstream решения, привлекательные для конечных пользователей. Именно поэтому мы сочли необходимым и целесообразным провести исследования на DDR-платформе.

Здесь на помощь приходят сторонние производители -- SiS и VIA, выпускающие чипсеты, "неофициально" поддерживающие 533 МГц на системной шине и работающие с памятью DDR SDRAM. Речь идет о SiS645, SiS645DX и VIA P4X266A. К сожалению, SiS645DX в Украине пока не доступен. Выбирая же между SiS645 и VIA P4X266A, мы остановили выбор на первом варианте, главным преимуществом которого является официальная поддержка памяти DDR333.

Характеристики SiS645 неоднократно обсуждались и у нас, и на страницах других компьютерных изданий. И тем не менее, стоит, пожалуй, еще раз кратко остановиться на основных параметрах SiS645, хотя бы уж для того, чтобы не листать подшивки и не открывать поисковые системы в соседних окнах Web-браузера :-) Итак:
Чипсет состоит из 2-х микросхем: северного моста SiS645 и южного моста SiS961 Частота шины - 400 МГц официально, 533 МГц неофициально Память DDR SDRAM PC1600 (DDR200), PC2100 (DDR266), PC2700 (DDR333) Для связи между северным и южным мостом используется шина MuTIOL с частотой 533 Мб/с USB 1.1, ATA/100, программный звук и т.п.

Материнская плата Soltek SL-85DRS2

SiS645 пользуется огромной популярностью у разработчиков системных плат. Не имея возможности выпускать материнские платы для Pentium 4 на чипсетах VIA (из-за печально известной истории с лицензированием), большинство компаний обратило внимание на чипсеты SiS, и в частности -- на SiS645. И не зря -- обладая более чем удовлетворительной скоростью работы, SiS645 поддерживает DDR333 и предлагается по очень привлекательной цене. Таким образом, у разработчиков появляется возможность выпускать относительно дешевые и очень быстрые платы, работающие к тому же с модной памятью... Красота! ;-)

Наша тестовая платформа строилась на основе материнской платы Soltek SL-85DRS2, основанной на SiS645 A2 revision. Вот ее параметры: 3 DIMM 6 PCI 4 USB 1.1 2 COM порта, 1 LPT Программный звук AC'97 ATX форм фактор

Обратите внимание: в случае использования модулей памяти DDR333, задействовать можно лишь 2 слота DIMM. Максимальный объем памяти составит 2 Гб. Если же ограничиться памятью DDR266, то можно установить уже 3 модуля, доведя тем самым объем ОЗУ до 3 Гб.

Дизайн платы, хоть и не лишенный некоторых недостатков, в целом вполне удовлетворяет основным требованиям. Элементы расположены аккуратно, друг другу не мешают. К сожалению, разъемы питания находятся не в самом удачном месте. Впрочем, с этим, в конечном счете, можно мириться.

Soltek SL-85DRS2 работает под управлением AMIBIOS. Любители разгона будут разочарованы -- плата не обладает оверклокерской функциональностью. Частоту процессора можно выставить лишь на стандартные значения -- 100 МГц, 133 МГц. И это все. Не предусмотрена даже возможность изменения напряжения питания процессора.

А вот настройки памяти открыты практически полностью. Пользователь волен выбирать частоту работы (100 МГц, 133 МГц, 166 МГц), вручную выставлять тайминги. Кроме этого, на материнской плате расположены переключатели, позволяющие регулировать напряжение, подаваемое на модули DIMM.

Традиционно для Soltek, плата комплектуется дополнительным термодатчиком, данные которого отображаются как в секции Hardware Monitoring в CMOS Setup, так и в специальной утилите, поставляемой на компакт-диске. Помимо нее, в комплект входят драйверы, а также утилиты Drive Image, Partition Magic, Virtual Drive и антивирус PC-cillin.

Тестовая конфигурация

Как уже упоминалось, мы старались подобрать тестовую конфигурацию таким образом, чтобы с максимальной точностью измерить прирост производительности системы, обусловленный переходом на шину 533 МГц. Поэтому, мы не стали загромождать этот материал различными платформами, приплетать сюда Athlon-системы и т.п. Все измерения были проведены сначала на 533 МГц шине, а затем повторены на 400 МГц шине. Тестовая конфигурация выглядела так: Процессор Pentium 4 2.4 ГГц @ 533 МГц и Pentium 4 2.4 ГГц @ 400 МГц Материнская плата Soltek SL-85DRS2 256 Мб памяти DDR SDRAM PC2700, CAS2 Видеокарта Leadtek GeForce2 Ti Жесткий диск Maxtor 20 Гб (5400 RPM, ATA/100) Windows Me, драйверы nVidia Detonator 23.11

Результаты

Для начала, запустим синтетические тесты из пакета SiSoft Sandra 2002, которые покажут, как влияет более быстрая системная шина на вычислительную производительность процессора.

"Вот видите, никакой разницы", - (с) порошок Гала. Этого и следовало ожидать -- внутренние вычислительные блоки процессора никоим образом не зависят от частоты шины.

А вот скорость работы с памятью меняется:

... и не только в SiSoft Sandra, но и в Cachemem:

Аналогичные результаты получаются и в синтетическом тесте MadOnion PCMark 2002. Увеличение скорости работы памяти -- налицо, а вот скорость вычислений остается практически той же.

Что ж, запустим Sysmark 2002.

Мы используем этот тест впервые, поэтому необходимо сказать о нем пару слов. Sysmark 2002 состоит из двух частей -- Office Productivity и Content Creation. Тесты Office Productivity эмулируют работу с типичными офисными приложениями: Microsoft Word 2002, Microsoft Excel 2002, Microsoft PowerPoint 2002, Microsoft Outlook 2002, Microsoft Access 2002, Netscape Communicator 6.0, Dragon NaturallySpeaking Preferred v.5, WinZip 8.0, and McAfee VirusScan 5.13. А тесты Content Creation состоят из приложений, которые могут использовать для создания "контента", и в частности - Web-страниц. Это Adobe Photoshop 6.01, Adobe Premiere 6.0, Microsoft Windows Media Encoder 7.1, Macromedia Dreamweaver 4, Macromedia Flash 5.

Прирост налицо -- порядка 10%. Собственно, ничего удивительного, ведь в состав тестов входят приложения, активно работающие с памятью. К ним относятся и PhotoShop, и Dragon, и пакеты Macromedia.

Продолжая офисную тему, запускаем архиваторы.

И здесь есть хоть и незначительный, но выигрыш. По всей видимости, в этих приложений большую роль играют скорость работы с дисками, вычислительная скорость процессора, в то время как системная шина отходит на второй план.

В играх знакомая картина. В низких разрешениях прирост заметен невооруженным глазом. А вот в высоких -- разницы практически нет. Виной тому -- недостаточная скорость видеокарты, в которую, в итоге, и "упирается" вся система.

Задачи 3D-рендеринга, очевидно, не должны сильно зависеть от скорости передачи данных по системной шине. Здесь основную роль играет процессор. Что и подтверждается тестами в 3D Studio Max и Bryce 3D.

Наконец, научные приложения. Картина, полностью аналогичная 3D-рендерингу.

Выводы

Безусловно, перевод процессоров Pentium 4 на частоту системной шины 533 МГц можно только приветствовать. Этот шаг был необходим, он делает Pentium 4 платформу более сбалансированной и целостной. В то же время, польза от использования 533 МГц шины ощущается в больше мере в тех задачах, которые активно работают с памятью, и в меньше мере -- там, где основная нагрузка приходится на процессор, видеокарту, жесткий диск и другие устройства.

Как бы то ни было, но выбирая между процессорами с одинаковой тактовой частотой, но работающими на разной системной шине, остановиться стоит все же на 533 МГц варианте. При прочих равных условиях он работает быстрее... Именно этого добивается Intel, именно этого ожидаем и мы, конечные пользователи.

Благодарим: украинское представительство компании Intel, предоставившее процессоры Pentium 4 2.4 ГГц @ 533 МГц и Pentium 4 2.4 ГГц @ 400 МГц компанию K-Trade, предоставившую материнскую плату Soltek SL-85DRS2 компанию Технопарк, предоставившую модуль памяти Apacer DDR SDRAM PC2700 компанию А-Гама, работающую в праздники и по выходным дням, которая оказала неоценимую помощь в критический момент тестирования, предоставив блок питания для Pentium 4 взамен внезапно сгоревшего.