AMD Athlon XP «Thoroughbred» — новое ядро, старые особенности

Единственным обстоятельством, заслуживавшим внимания в момент, когда компания AMD обновила свои планы выпуска процессоров (еще во второй половине 2000 года), впервые включив в них упоминание о появлении ядра Thoroughbred, было очередное неблагозвучное для русского уха название. Обещанное же улучшение, выражающееся в переходе на новый, 0,13-микронный техпроцесс, с точки зрения простого пользователя никак не «тянет» на полноценное новое ядро — так, внутренняя кухня производителя. Впрочем, если вникнуть в возможности, открываемые прогрессом — а это и уменьшающаяся площадь ядра (а следовательно, простор для добавления каких-либо функциональных блоков процессора, хоть того же кэша), и снижение напряжения питания (отсюда же проистекает и уменьшение тепловыделения), и более высокие доступные тактовые частоты, — становится неудивительно, что все разбирающиеся в предмете выхода нового ядра ждали.

Ждали, надо сказать, долго: сперва датой появления считалось начало 2002 года, потом срок выхода плавно смещался, смещался… пока, наконец, реалисты не стали считать, что из-за проблем с переходом на новый техпроцесс Thoroughbred не выйдет вообще, а оптимисты — что из-за проблем с переходом на новый техпроцесс вместо Thoroughbred выйдет сразу Hammer. Последнее, в общем, недалеко от истины — AMD, компания сравнительно небольшая, в свое время была вынуждена поставить все на Athlon (выиграв, надо сказать), теперь же не могла себе позволить роскоши постепенно и на разных заводах вводить в строй различные производственные линии, поэтому технология производства оптимизировалась сразу с прицелом на будущий Hammer, а Thoroughbred предполагалось выпустить скорее в качестве пробы пера нового техпроцесса, так как выжимать что-либо из старой архитектуры становится все труднее и труднее. Что ж, 10 июня процессор на новом ядре все же появился, и мы с удовольствием предлагаем вам его обзор.

Процессор

Итак, новый процессор Athlon XP на ядре «Thoroughbred» (по официальной классификации AMD — Family 6, Model 8 в отличие от «Palomino» — Family 6, Model 6) — это, по сути, все тот же старый Athlon XP на ядре «Palomino» со всеми архитектурными характеристиками последнего, включая объем кэш-памяти (L1 128 КБ + эксклюзивный L2 256 КБ) и особенности наименования процессоров в соответствии с доктриной QuantiSpeed, только выполненный по новому технологическому процессу 0,13 мкм. Также сохранились и упаковка процессора с более дешевой и обладающей более низкими показателями сопротивления (по сравнению с керамической) подложкой из органики (OPGA), и форм-фактор Socket A (462 контакта). Последнему, кстати, AMD уделяет очень большое внимание, намереваясь сохранять этот форм-фактор в течение как минимум еще двух лет (до 2004 года), облегчая выбор системных интеграторов и вообще любых нынешних и будущих обладателей процессоров этой компании.

  

Заметьте, что гравировка лазером на поверхности кристалла ядра теперь отменена, и служебная и опознавательная информация наносится на специальную область на подложке. Сделано это в рамках борьбы за понижение хрупкости кристалла; AMD также сообщает о нескольких других использованных приемах, призванных упрочнить ядро и защитить его таким образом от сколов при небрежной установке кулера. Что же до физических изменений в процессорах, то их лучше всего проиллюстрирует следующая таблица с тремя «верхними» представителями каждого ядра:

Модель	Тактовая частота, МГц	Площадь ядра, мм2	Напряжение питания ядра, В	Максимальная мощность тепловыделения, Вт
AMD Athlon XP (Palomino) 1900+	1600	128	1,75	68,1
AMD Athlon XP (Palomino) 2000+	1667		1,75	70,0
AMD Athlon XP (Palomino) 2100+	1733		1,75	71,9
AMD Athlon XP (Thoroughbred) 2000+	1667	80	1,60	60,3
AMD Athlon XP (Thoroughbred) 2100+	1733		1,60	62,1
AMD Athlon XP (Thoroughbred) 2200+	1800		1,65	68,0

Как видите, новые процессоры «сбросили» почти по 10 Вт, а младшие модели, которым требуется напряжение питания всего 1,50 В, — и вовсе по 15. Здесь же, однако, возникает и новая проблема: площадь ядра уменьшилась весьма значительно, а снижение тепловыделения за ней не поспевает, что выражается в еще более плотном тепловом потоке от процессора. В результате, по данным AMD, для процессоров на ядре Thoroughbred с рейтингом ниже 2200+ остаются справедливы все требования к охлаждению процессоров Athlon XP, а вот для Athlon XP (Thoroughbred) 2200+ (и последующих моделей) требования чуть ужесточаются и AMD рекомендует кулеры с медным основанием. (Полный список сертифицированных устройств охлаждения вы можете найти тут.) Хотелось бы подчеркнуть, что выбрать кулер в соответствии с рекомендациями производителя и правильно установить его под силу каждому, так что трагедии из этого ограничения делать не стоит, хотя общественному мнению, конечно, нововведение не придется по вкусу. Отметим, кстати, что допустимая температура ядра составляет 90°C у моделей с рейтингом 2100+ и ниже и только 85°C у модели с рейтингом 2200+ (и, вероятно, выше).

Исследование производительности

Тестовый стенд:

• Процессоры:
  • AMD Athlon XP (Thoroughbred) 2200+ (1800 МГц, 133x13,5), Socket 462 (Socket A)
  • AMD Athlon XP (Palomino) 2100+ (1733 МГц, 133x13), Socket 462 (Socket A)
  • Intel Pentium 4 2,2 ГГц (100x22), Socket 478
• Материнские платы:
  • Gigabyte 7VRXP (версия BIOS F6f) на чипсете VIA KT333
  • Fujitsu-Siemens D1289 (версия BIOS R1.05) на чипсете VIA KT266A
  • EPoX 4BDA2+ (BIOS от 05/02/2002) на чипсете i845D
• Память:
  • 2x256 МБ PC2700(DDR333) DDR SDRAM DIMM TwinMOS, CL 2 (использовалась на KT333)
  • 256 МБ PC2700(DDR333) DDR SDRAM DIMM Samsung, CL 2 (использовалась как DDR266 на i845D)
• Видеокарта: ASUS 8200T5 GeForce3 Ti500
• Жесткий диск: IBM IC35L040AVER07-0, 7200 об/мин, 40 ГБ

Программное обеспечение:

• Windows 2000 Professional SP2
• DirectX 8.1
• VIA 4-in-1 4.38
• Intel chipset software installation utility 3.20.1008
• Intel Application Accelerator 2.0
• NVIDIA Detonator v28.32 (VSync=Off) — использовалась на KT333
• NVIDIA Detonator v22.50 (VSync=Off) — использовалась на i845D

• SPEC CPU2000 (тесты скомпилированы с использованием Intel C/C++/Fortran 5.0.1)
• CPU RightMark v1.01
• Cachemem 2.4MMX
• RazorLame 1.1.4 + Lame codec 3.91
• VirtualDub 1.4.9 + DivX codec 5.0 Pro
• WinAce 2.11
• BAPCo & MadOnion SYSmark 2002 Office Productivity
• BAPCo & MadOnion SYSmark 2002 Internet Content Creation
• Discreet 3ds max 4.26
• SPECviewperf 6.1.2
• MadOnion 3DMark 2001 SE
• Gray Matter Studios & Nerve Software Return To Castle Wolfenstein v1.1
• DroneZmarK

В первую очередь хотелось бы отметить, что сегодняшняя статья не предполагает уже навязшего в зубах сравнения AMD Athlon XP vs. Intel Pentium 4 — мы считаем, что за последнее время на нашем сайте было даже слишком много подобных сравнений, и ничего нового тут с выходом процессора, не отличающегося архитектурой от предшественника, сказать нельзя. Вместо этого мы предлагаем вам сравнить производительность самой быстрой модели на новом ядре с производительностью предыдущего чемпиона по скорости от AMD на ядре старом — не для того даже, чтобы сравнить ядра (мы не видим решительно никаких причин ожидать отличий в их производительности), а скорее просто в качестве контрольной проверки этого вроде бы очевидного факта и маленького теста на масштабируемость.

Также, по многочисленным просьбам читателей, мы добавили к отчету результаты «равнорейтингового» процессора Pentium 4. Мы уже отмечали, что сравнение по рейтингу вещь крайне нелогичная, но предоставить эти данные, тем не менее, в наших силах — а дальше делайте самостоятельно какие угодно выводы. Показатели процессора Intel были получены в системе на базе чипсета i845D, в выборе которого не стоит искать никаких подводных камней, но стоит просто иметь в виду перспективы улучшения и ухудшения результатов. Еще раз напомним, что объяснение итогов сравнения AMD vs. Intel вы можете без труда найти в предыдущих статьях нашего сайта по этой тематике, например, здесь.

Впрочем, безусловно интересными представляются результаты сравнения процессоров AMD и Intel в тестах SPEC CPU2000 и CPU RightMark, где мы попробуем подобрать соответствующих соперников основной паре сегодняшнего исследования.

Отметим также, что у нас была возможность оценить в деле работу 2 систем с процессором Athlon XP «Thoroughbred» — на материнских платах от Fujitsu-Siemens и от Gigabyte соответственно. Результаты оказались вполне предсказуемы — плата Fujitsu-Siemens D1289, не позиционируемая производителем в качестве решения для домашних «энтузиастов», не обладает достаточным количеством настроек для разгона, и скорость системы на ней соответственно ниже. Мы сочли излишним приводить результаты тестирования обеих систем и предлагаем вам только данные, полученные на Gigabyte 7VRXP. А вот ознакомиться с характеристиками и возможностями платы от Fujitsu-Siemens может быть вполне интересно — как и всегда, описание доступно по ссылке из списка тестового оборудования.

Результаты тестов

При тестировании в SPEC CPU2000 мы добавили в список участников помимо двух процессоров Athlon XP (на разных ядрах) пару Pentium 4 на ядре Northwood с шиной 400 МГц: один с частотой 1800 МГц (чтобы сравнить равночастотные процессоры), другой — 2200 МГц (чтобы сравнить процессоры с равным рейтингом, которым у Pentium 4 является его частота). Оба процессора Intel тестировались в наиболее производительной на данный момент системе (плата на чипсете i850) с использованием памяти типа RDRAM. В качестве результатов мы приводим только base-показатели, тесты проводились для наборов инструкций SSE и SSE2 (если последние поддерживает процессор), для запуска тестов использовались конфигурационные файлы iXBT.060202.sse.cfg и iXBT.060202.sse2.cfg.

Комментировать результаты SPEC CPU — занятие неблагодарное. Желающим проникнуть в глубины этого теста мы рекомендуем прочитать наш цикл (отнюдь не законченный) статей — ссылки можно найти в разделе «Процессоры». В остальном просто констатируем факты: в наборе SPECint Pentium 4 и Athlon XP практически наравне на одной частоте (SSE2 помогает не сильно), в наборе же SPECfp процессоры Intel имеют куда лучшие (на ~16%) результаты даже на равной частоте, а включение SSE2 реально (на ~8%) помогает, доводя отрыв до ~26%! Также отметим сравнительно плохую (~67%) и очень плохую (~25%) масштабируемость соответственно SPECint и SPECfp на процессорах AMD (при, впрочем, похожей картине (~56% и ~39%) на процессорах Intel).

Для тестирования в CPU RightMark мы выбрали все тех же соперников, но на этот раз платформой у Pentium 4 была материнская плата на основе чипсета SiS 645DX с памятью DDR333.

В блоке решения математических уравнений мы видим впечатляющее превосходство в вычислениях с плавающей запятой процессора Athlon XP, которое, впрочем, сходит на нет при использовании инструкций набора SSE2. Отметим, что, таким образом, результаты теста получаются очень близкими для обоих процессоров с одинаковой частотой, несмотря на их различную архитектуру.

Применение инструкций набора SSE в блоке визуализации дает меньший (относительно показателей Pentium 4) прирост процессорам AMD, но все равно они демонстрируют более высокую скорость рендеринга. Здесь, однако, надо помнить про выбранный для тестирования процессоров Intel чипсет SiS, который хотя и позволяет «подравнять» системы по используемой памяти (DDR333), но все же не является оптимальным выбором по производительности для Pentium 4.

Наконец, суммарная производительность в тесте CPU RightMark при используемых по умолчанию настройках в большей степени зависит от скорости рендеринга, поэтому неудивительны довольно заметный отрыв Athlon XP от равночастотного Pentium 4 и даже победа над равнорейтинговым.

Проверка скорости чтения и записи памяти не приносит никаких неожиданностей: у процессора с рейтингом 2200+ она чуть ниже, очевидно, вследствие дробного коэффициента умножения.

Прочие же результаты тестирования, как нам представляется, не заслуживают отдельных комментариев: разница между показателями процессоров Athlon XP не слишком велика, ничего неожиданного в ходе тестирования заметить не удалось.

Выводы

В заключение хочется отметить, что новое ядро ничем нас не удивило: Thoroughbred — это логичное продолжение Palomino, с теми же недостатками и достоинствами. С одной стороны, некоторое ужесточение требований к охлаждению процессоров неприятно, но с другой — иного пути сейчас, по-видимому, нет, такова плата за прогресс. В любом случае, Thoroughbred — не тот продукт, которого нынче ждут от AMD: мысли специалистов давно перекинуты на семейство Hammer.

В ожидании же, можно порадоваться за успехи AMD в освоении нового техпроцесса и посочувствовать скорой кончине теперешнего поколения ее процессоров. Впрочем, если по частоте у Athlon XP еще и есть некоторый запас, то архитектура близка к насыщению, что легко заметить по многим тестам, производительность в которых зависит не только от тактовой частоты процессора. Единственное, за что точно не стоит упрекать AMD, так это за частичное несоответствие скорости модели с рейтингом 2200+ процессору аналогичной частоты от Intel — на самом деле подобного никто и никогда не обещал.