Пентиум 4 3.06. Производительность в офисных приложениях и приложениях для создания контента. Hyper-Threading в действии

Что тут можно сказать? Конечно, Process Explorer - это хорошая программа. Однако, не идеал. Именно в пику её неидеальности существует не только бесплатная, но и свободная альтернатива - . А теперь мы детально и по пунктам рассмотрим, почему Process Hacker не просто «чуть-чуть лучше», а лучше на порядок, лучше на столько, что переводит программу для продвинутого пользователя в класс инструмента системного программиста или администратора.

Термины

Ради сокращения количеств букв я буду называть Process Explorer (от Марка Руссиновича) - PE , а Process Hacker (от комьюнити) - PH .

Opensource

Я не яростный фанат свободного ПО: если проприетарная программа делает, что мне нужно, а свободная - нет, то первая лучше. Однако при прочих равных (а в данном случае PH точно не хуже) свободное ПО даёт больше пространства для манёвра. PH живёт на Sourceforge со всеми вытекающими преимуществами, весьма живым и частыми релизами.

Установка

Обе программы удобнее всего использовать в виде portable-версий.
PE требует прочитать и согласиться с лицензией.
PH просто запускается и работает.

Обновление

PE не умеет проверять наличие обновлений
PH умеет проверять наличие обновлений

Иконки в трее

Есть у обеих программ. По-дефолту PE показывает там только загрузку CPU в User Mode. По-дефолту PH показывает загрузку CPU и в UserMode и в Kernel Mode.
О стиле цветовой схемы можно спорить, но лично мне красный цвет на чёрном фоне (у PH ) более заметен, чем светло-зелёный на белом (у PE ).

У PE можно включить до 7 иконок в трее с разной полезной информацией
У PH можно включить до 8 иконок в трее с разной полезной информацией

Уведомление о процессах\сервисах\драйверах

Абсолютно незаменимая вещь в PH - уведомления о старте\остановке\установке сервисов и драйверов. При разработке такого ПО цикл «установить, запустить, проверить, остановить, удалить» приходится делать по 20 раз на день - и с PH сразу видишь, удачно идёт дело или нет, нет нужды лезть в «Службы» или «Диспетчер устройств», нажимать там «Обновить», ждать изменений.

Контекстное меню иконок в трее

Обе программы позволяют через контекстное меню иконки в трее открывать главное окно, перезагружать\выключать компьютер, открывать окно системной информации. Но PH ещё позволяет управлять вышеупомянутыми нотификациями и десятком процессов (из топа загрузки CPU).

System Information

Окна System Information в обеих программах очень похожи и по функционалу и по дизайну. PE разбивает информацию по вкладкам, PH - открывает вкладки по клику на диаграммах в главном окне. PH показывает чуть-чуть больше информации (название процессора, общий объём физической памяти и т.д.).

Главное окно

Интерфейсы программ выглядят достаточно схоже: дерево процессов и там и там.

Отметим, однако, нюансы.

Раскраска

1. Раскраска есть в обоих программах, но если в PE она по столбикам, то в PH - по строкам. В итоге в PH удобно взглядом проследить по горизонтали все данные одного процесса, а в PE - по вертикали использование какого-нибудь ресурса разными процессами. (upd: в комментариях подсказывают, что в PE это настраивается)
2. Настройка раскраски есть и там и там, но если PE настраиваются цвета для 8 типов процессов, то в PH - для 16 (плюс некоторые опции типа длительности подсветки процесса).

Выбор столбиков с информацией о процессе

Примерно равное количество параметров у обеих программ. У PE они распределены по группам, у PH - по алфавиту. В итоге если вы знаете точное название параметра - его быстрее найти в PH , если только какой области он касается (память, диск, сеть) - быстрее в PE . Кроме того надо признать, что PE больше знает о внутренних параметрах.NET-процессов (PH тоже идёт в этом направлении, есть специальный плагин для счётчиков.NET)

Фильтр по имени процесса

Нет в PE
Есть в PH , для поиска определённых типов процессов

Диаграммы производительности на тулбаре

Есть в PE
Нет в PH
Это тот редкий случай, когда что-то есть в PE и нет в PH . Давайте, однако, посмотрим как они выглядят:

Подписей нет, осей нет, при беглом взгляде не понятно ничего. Для получения значимой информации всё-равно нужно открывать окно системной информации, а вот там уже PH впереди по информативности.

«Run as...»

В PH есть очень нужный пункт меню «Run as...». С тех пор как в контекстном меню проводника Windows этот пункт исчез, уступив место «Run as administrator» его очень не хватало.
В PE этого пункта нет.

Окно «Find Handles or DLLs»

Обратите внимание, в PE здесь есть кнопки «Search» и «Cancel». В PH - только Find. Это потому, что PE может искать ну о-о-о-очень долго и иногда поиск правда надо отменять. PH ищет просто мгновенно. Ему кнопка «Cancel» не нужна.

Поиск окна

PE позволяет нажав на кнопку с изображением мишени найти процесс по его окну.
PH позволяет найти не только процесс, но и поток, отвечающий за обработку сообщений данному окну. Кроме того найденное окно можно сразу закрыть одной кнопкой.

Справедливости ради надо признать что иконка у PE лучше (похожа на соответствующую иконку в Spy++)

Возможности контекстного меню процесса

Не будем останавливаться на общих возможностях, взглянем только на то, что есть в PH и нет в PE :

• Открытие места хранения бинарника по Ctrl+Enter (в PE тоже есть, но на 2 клика дальше - в окне свойств процесса)
• Отправка экзешника на Virustotal
• Detach from debugger - полезно, когда к процессу прицеплена Visual Studio, которая «подвисла» и её хочется убить без закрытия процесса
• Информационные окна по процессу: GDI Handles, Heaps, Unloaded Modules, WS Watch, Windows
• Terminator - возможность убить процесс 17-ю разными способами. Интересно понаблюдать за корректностью завершения своей программы.
• Inject DLLs: крайне полезная штука при тестировании инжектинга всяких хуков. Фактически позволяет на этапе тестирования обойтись без собственного инжектора, писать только саму инжектируемую библиотеку. Для проверки теорий и исследования - крайне полезная вещь.

Сервисы и драйвера

PE считает, что его дело только обычные процессы
PH является крайне удобным инструментом работы с сервисами и драйверами.

На специальной вкладке Services главного окна можно просматривать список процессов и драйверов, их статус, можно их останавливать, запускать, удалять, просматривать и менять их свойства.
Крайне полезный инструмент для системного программиста под Windows (особенно совместно с возможностью включить для иконки в трее нотификации об изменении в списке сервисов). А еще в меню Tools можно создать новый сервис.

Сетевая и дисковая активность процессов

PE позволяет просмотреть параметры сетевой и дисковой активности процесса, позволяет посмотреть общую производительность дисковой и сетевой подсистем.
PH кроме вышеуказанного имеет в главном окне две крайне полезные вкладки «Network» и «Disk», показывающие общую сетевую и дисковую активность процессов.
Справедливости ради нужно признать, что в современных версиях Windows нечто подобное (хотя и не так удобное) показывает штатный инструмент Resource Monitor.

Модульная архитектура

PE цельный и неделимый
PH модульный, поддерживает плагины (и значительная часть описанного здесь функционала именно плагинами и реализована).

Окно информации о процессе

Группировка информации по вкладкам в программам слегка отличается, сравнивать «в лоб» трудно.

В целом можно сказать, что объём предоставляемой информации и удобство пользования примерно одинаковы. Однако есть архиважная деталь: PE в этом окне иногда врёт. Причём, как я предполагаю, не из-за багов, а по маркетинговым причинам (а уж это вообще никуда не годится). Детально этот вопрос я разбирал вот в этом топике , кому интересно - можете ознакомиться.

Окно информации о DLL

Обе программы позволяют просмотреть список DLL в адресном пространстве процесса. PE показывает их в нижней части главного окна (при включении соответствующей панели), PH показывает их во вкладке в окне информации о процессе. При двойном клике на библиотеке и там и там отображается информация о ней.

И вот здесь мы снова видим почему PE является просто прикладной утилитой для продвинутого юзера, а PH - инструментом программиста. Если PE показывает только общую информацию о библиотеке и список строк в ней, то PH показывает полный список импортируемых и экспортируемых функций. Для этого больше не нужны отдельные дизассемблеры!

Минутка здоровой критики

Не будем впадать в идолопоклонничество и посмотрим что в PE лучше:

• есть нижняя панель, где могут отображаться DLLки или хэндлы, если интересует только эта информация - в PE до неё на один клик меньше
• можно сохранять и загружать набор колонок с информацией о процессах, полезно при периодической работе над разными типами ПО. PH тоже позволяет это делать, но только через , что не так удобно
• в окне информации о процессе есть вкладка Strings, позволяющая просмотреть используемые в процессе строки. PH тоже позволяет получить эту информацию, но не столь наглядно (блоки памяти на вкладке Memory)

Выводы

Как вы и сами могли заметить, PH - этот тот случай когда в общем и так неплохую программу взяли и сделали ещё лучше, ещё дружелюбнее и ещё полезнее. Направление развития PH задавалось сообществом, детские баги быстро фиксились, упор делался на полезность инструмента не только обычному пользователю, но и программисту с сисадмином.

Утилита полезная, пользуйтесь на здоровье.

Теги: Добавить метки

Если Вы упорно искали рабочую и простую альтернативу диспетчеру задач, то вы ее нашли, знакомьтесь, Process Hacker на русском - универсальный клиент для контроля запущенных процессов. Если кратко, программа предназначена для удаления не важных и низко приоритетных для пользователя процессов. Не может не радовать то, что софтина имеет возможность отобразить полностью всю информацию о том или ином процессе: история активности, потребление оперативной памяти, процент потребления системных ресурсов и т.д.

Основным отличием Process Hacker от ее аналогов можно назвать ее простоту и тот факт, что помимо обычных процессов утилита позволяет отображать все скрытые задачи. В отличие от системного диспетчера задач, утилита имеет возможность завершить абсолютно любой не нужный процесс, в том числе и системный. При работе, Вы без труда сможете распознать программы, которые работают с одним процессом, что реализовано с помощь внедрения уникального драйвера, работающего на уровне ядра.

Исключительные свойства Process Hacker

Бесплатное распространение.

Платформа работает на операционных системах Microsoft Windows (32- и 64-битных версиях).

Контролирует и мониторит все действия, которые запущены на ПК. Софт дает возможность без лишних

проблем завершить, остановить или снова запустить процессы.

Удаляет все бесполезные и лишние операции, в том числе и скрытые, которые тормозят работу компьютера.

Дается полная информация обо всех процессах (производительность компьютерных систем в виде графиков, полная статистика).

Полноценная замена диспетчеру задач от операционной системы Windows.

Стоит заметить, что при грамотном использовании опытным пользователем Process Hacker может полноценно заменить не только диспетчер задач, но и антивирус. В довершение ко всему, хочется порадовать пользователей новостью о внедрении в последних версиях поддержки русского языка, а также тем фактом, что это все абсолютно бесплатно.

Описание:
Process Hacker - бесплатная утилита с открытым исходным кодом для мониторинга системных процессов и служб, запущенных на компьютере. Утилита не является кроссплатформенной разработкой и работает только под управлением 32-битных и 64-разрядных операционных систем Microsoft Windows. Process Hacker представляет собой достаточно мощный инструмент для осуществления различного рода манипуляций со всеми задействованными процессами и службами в операционной системе Microsoft Windows. Список всех процессов может быть представлен в разнообразных видах, включая простой или древовидный, отображение скрытых процессов и прочие. Подобный список служб и сервисов даёт возможность оперативно ими управлять (остановка/запуск/удаление). Конкретные процессы, которые относятся только лишь к одному приложению, объединены в специальные группы, а также помечены одним цветом. Мониторинг и контроль также осуществляется и за динамическими библиотеками DLL. Программа облегчает обнаружение и уничтожение руткитов. Process Hacker можно рассматривать как полноценную замену Диспетчеру задач Windows.

Некоторые возможности:
Завершение любых процессов (в том числе антивирусов и файерволов, благодаря драйверу программы, который работает в режиме ядра).
Просмотр статистики процессов.
Отображение графиков производительности.
Полная история выполнения процесса.
Настраиваемый вид дерева списка с цветовой подсветкой.
Просмотр выделенной процессом памяти.
Листинги потоков, переменные среды, хендлы, стеки с символами dbghelp и другое.
Чтение и правка дескрипторов безопасности для процессов, потоков, маркеров и прочего.
Обнаружение скрытые процессы и оперативное их завершение.
Простая выгрузка DLL.
Просмотр и закрытие сетевых подключений.
Отсоединение от отладчиков.
Информация о токенах.
И многое другое...

Что нового:
Highlights:
* New rich pop-up UI when hovering the cursor over a tray icon, showing the most active processes
* Completely new Memory tab for processes, with heap, stack and working set usage
* Process Hacker now takes 32-bit dumps of 32-bit processes on 64-bit Windows
- NOTE: When using the portable (.zip) release, the entire archive must be extracted
* Updated DotNetTools plugin:
- Process Hacker now displays managed stack traces for 32-bit .NET processes on 64-bit Windows
- Fixed inaccurate stack traces when clicking Refresh
- Added AppDomain column for threads in .NET programs
Other changes:
* Added customizable bytes per row setting for memory editor
* Dramatically faster handle listing and search when running without administrative privileges
* Improved accuracy and speed of symbol resolution, especially when new modules are loaded
* Added trigger and delayed start information to service list
* Added file information to service list tooltips
* Balloon tips for process/service notifications are now clickable
* Added handle names for unnamed File objects
* Added I/O Priority to tray icon process menu
* Added warning for users who attempt to start the 32-bit version on 64-bit Windows
* Updated ExtendedServices plugin:
- Added service protection and SID information
- Added auto-elevation when saving recovery information, triggers and other service settings
* Updated ExtendedTools plugin:

- Improved automatic GPU node selection
* Updated UserNotes plugin:
- Added tray icon mini info window support
* Fixed a bug in phsvc that caused hangs when automatically elevating actions
* Fixed hang when viewing handle security for certain File objects
* Fixed lack of information on startup when using slower refresh intervals
* Fixed Read/Write Address crash
* Fixed service non-polling mode on Windows 8 and above
* Fixed file dialog crash in Windows PE environments
* Fixed string scanning false positive case
* Fixed process window detection for Modern UI apps
* Fixed handle list selection bug when disabling "Hide unnamed handles"
Note:
This release has significant internal code changes. Please make sure all plugins are up-to-date.

Портативная версия:
Портативные версии предоставлены разработчиком, не требуют установки.

На момент начала продаж процессорные решения серии Intel Pentium 4 позволяли создавать наиболее производительные настольные вычислительные системы. Спустя 8 лет это семейство чипов устарело и было снято с производства. Именно об этом легендарном модельном ряде ЦПУ и пойдет в этом материале речь.

Позиционирование процессора

На самом старте продаж данные процессоры принадлежали к наиболее быстродействующим решениям. На подобную их принадлежность указывали передовая на тот момент архитектура полупроводникового кристалла NetBurst, существенно возросшие тактовые частоты и прочие значительно улучшенные технические характеристики. Как результат, владельцы персональных компьютеров на их базе могли решать любые по уровню сложности задачи. Единственная сфера, в которой эти чипы не применялись - это серверы. В таких высокопроизводительных вычислительных машинах использовались процессорные решения серии XEON. Также не совсем оправданно применение в составе офисных ПК Intel Pentium 4. Ядра такого чипа в этом случае не до конца нагружались и с экономической точки зрения такой подход был целиком и полностью не оправдан. Для ниши “Интел” выпускала менее производительные и более доступные ЦПУ серии Celeron.

Комплектация

В двух типичных вариантах поставки можно было встретить процессор Intel Pentium 4. Один из них был нацелен на небольшие компании, которые специализировались на сборке системных блоков. Также такой вариант поставки подходил для домашних сборщиков персональных компьютеров. В прайс-листах он обозначался ВОХ, а в него производитель включал следующее:

Чип в защитной упаковке из прозрачного пластика.

Фирменную систему теплоотвода, которая состояла из специальной термопасты и кулера.

Талон с гарантийными обязательствами.

Краткое руководство по назначению и использованию процессорного решения.

Наклейка с логотипом модели чипа для передней панели системного блока.

Второй вариант поставки в каталогах компьютерных комплектующих обозначался TRAIL. В этом случае из списка поставки исключалась система охлаждения и ее необходимо было дополнительно приобретать. Подобный вид комплектации наиболее оптимально подходил для крупных сборщиков персональных компьютеров. За счет большого объема продаваемой продукции они могли позволить покупать системы охлаждения по более низким оптовым ценам и такой подход был оправдан с экономической точки зрения. Также такой вариант поставки пользовался повышенным спросом среди компьютерных энтузиастов, которые приобретали улучшенные модификации кулеров и это позволяло еще лучше разогнать такой процессор.

Процессорные разъемы

Процессор Intel Pentium 4 мог устанавливаться в один из 3-х видов процессорных разъемов:

Первый разъем появился в 2000 году и был актуальным до конца 2001 года. Затем ему на смену пришел PGA478, который вплоть до 2004 года занимал ведущие позиции в перечне продукции компании “Интел”. Последний сокет LGA775 появился на прилавках магазинов в 2004 году. В 2008 году его сменил LGA1156, который был нацелен на применение чипов с более передовой архитектурой.

Сокет 423. Семейства поддерживаемых чипов

Производители процессоров в лице компаний “Интел” и АМД в конце 1999 года - начале 2000 года постоянно расширяли перечень предлагаемых чипов. Только у второй компании была вычислительная платформа с запасом, которая базировалась на сокете PGA462. А вот “Интел” все возможное на тот момент из процессорного разъема PGA370 “выжала” и ее нужно было предлагать рынку компьютерных технологий что-то новое. Этим новым и стал рассматриваемый чип с обновленным процессорным разъемом в 2000 году. Intel Pentium 4 дебютировал одновременно с анонсом платформы PGA423. Стартовая частота процессоров в этом случае была установлена на отметке 1,3 ГГц, а наибольшее ее значение достигало 2,0 ГГц. Все ЦПУ в этом случае принадлежали к семейству Willamette, изготавливались по технологии 190 нм. Частота системной шины была равна реальным 100 МГц, а ее эффективное значение составляло 400 МГц.

Процессорный разъем PGA478. Модели ЦПУ

Через год в 2001 году вышли обновленные процессоры Intel Pentium 4. Socket 478 - это разъем для их установки. Как было уже отмечено ранее, этот сокет был актуальным вплоть до 2004 года. Первым семейством процессоров, которые в него могли быть установлены, стал Willamette. Наивысшее значение частоты для них было установлено на 2,0 ГГц, а начальное - 1,3 ГГц. Техпроцесс у них соответствовал 190 нм. Затем появилось в продаже семейство ЦПУ Northwood. Эффективное значение частоты в некоторых моделях в этом случае было увеличено с 400 МГц до 533 МГц. Частота чипов могла находиться в пределах от 2,6 ГГц до 3,4 ГГц. Ключевое же нововведение чипов этого модельного ряда - это появление поддержки технологии виртуальной многозадачности HyperTraiding. Именно с ее помощью на одном физическом ядре обрабатывалось сразу два потока программного кода. По результатам тестов получался 15-процентный прирост быстродействия. Следующее поколение чипов “Пентиум 4” получило кодовое название Prescott. Ключевые от предшественников в этом случае заключались в улучшенном технологическом процессе, увеличении кеш-памяти второго уровня и повышение тактовой частоты до 800 МГц. При этом сохранилась поддержка HyperTraiding и не увеличилось максимальное значение тактовой частоты - 3,4 ГГц. Напоследок необходимо отметить то, что платформа PGA478 была последней вычислительной платформой, которая не поддерживала 64-битные решения и могла выполнять лишь только 32-разрядный программный код. Причем это касается и системных плат, и процессорных решений Intel Pentium 4. Характеристики компьютеров на базе таких комплектующих являются целиком и полностью устаревшими.

Завершающий этап платформы Pentium 4. Сокет для установки чипов LGA775

В 2006 году производители процессоров начали активно переходить на 64-разрядные вычисления. Именно по этой причине Intel Pentium 4 перешел на новую платформу на основе разъема LGA775. Первым поколением процессорных устройств для нее называлось точно также, как и для PGA478 - Prescott. Технические спецификации у них были идентичны предыдущим моделям чипов. Ключевое отличие - это повышение максимальной тактовой частоты, которая в этом случае могла уже достигать 3,8 ГГц. Завершающим же поколением ЦПУ стало Cedar Mill. В этом случае максимальная частота понизилась до 3,6 ГГц, но при этом техпроцесс улучшился и энергоэффективность улучшилась. В отличие от предшествующих платформ, в рамках LGA775 “Пентиум 4” плавно перешел из сегмента решений среднего и премиального уровня в нишу процессорных устройств бюджетного класса. На его место пришли чипы серии Pentium 2, которые уже могли похвастаться двумя физическими ядрами.

Тесты. Сравнение с конкурентами

В некоторых случаях достаточно неплохие результаты может показать Intel Pentium 4. Processor этот отлично подходит для выполнения программного кода, который оптимизирован под один поток. В этом случае результаты будут сопоставимы даже с нынешними ЦПУ среднего уровня. Конечно, сейчас таких программ не так уж и много, но они все еще встречаются. Также этот процессор способен составить конкуренцию нынешним флагманам в офисных приложениях. В остальных случаях этот чип не может показать приемлемый уровень производительности. Результаты тестов будут приведены для одного из последних представителей данного семейства “Пентиум 4 631”. Конкурентами для него будут процессоры Pentium D 805, Celeron Е1400, Е3200 и G460 от “Интел”. Продукция же АМД будет представлена Е-350. Количество ОЗУ стандарта DDR3 равно 8 Гб. Также данная вычислительная система доукомплектована адаптером GeForce GTX 570 с 1 Гб видеопамяти. В трехмерных пакетах Maya, Creo Elements и Solid Works в актуальных версиях 2011 года рассматриваемая модель “Пентиум 4” показывает достаточно неплохие результаты. По результатам тестов в этих 3-х программных пакетах была выведена средняя оценка по сто балльной шкале и силы распределились следующим образом:

“Пентиум 4 631” проигрывает процессорам с более продвинутой архитектурой и более высокими тактовыми частотами G460 и Е3200, у которых 2 физических ядра. Но при этом обходит полноценную двухъядерную модель D 805 на аналогичной архитектуре. Результаты же Е-350 и Е1400 были предсказуемые. Первый чип ориентирован на сборку ПК, в которых на первый план выходит энергопотребление, а удел второго - это офисные системы. Совершенно по-другому распределяются силы при кодировании медиафайлов в программах Lame, Apple Lossless, Nero AAC и Ogg Vorbis. В этом случае на первый план уже выходит количество ядер. Чем их больше, тем лучше выполняется задача. Опять-таки, по усредненной сто балльной шкале силы распределились следующим образом:

Даже Е-350 с приоритетом на энергоэффективность обходит “Пентиум 4” модели 631. Продвинутая архитектура полупроводникового кристалла и наличие 2-х ядер все-таки дают о себе знать. Изменяется картина при тестировании процессоров в архиваторах WinRAR и 7-Zip. Результаты чипов по той же самой шкале распределились так:

В этом тесте множество факторов оказывает влияние на конечный результат. Это и архитектура, это и размер кеша, это и тактовая частота, это и количеств ядер. Как результат, типичным середнячком получился тестируемый “Пентиум 4” в исполнении 631. Эталонная же система, производительность которой соответствовала 100 баллам, базировалась на ЦПУ Athlon II Х4 модели 620 от АМД.

Разгон

Внушительным увеличением уровня производительности мог похвастаться Intel Pentium 4. Разгон этих процессорных устройств позволял достичь значений тактовой частоты в 3,9-4,0 ГГц при улучшенной воздушной системе охлаждения. Если же заменить воздушное охлаждение на жидкостное на базе азота, то вполне можно рассчитывать на покорение значения в 4,1-4,2 ГГц. Перед разгоном компьютерная система должна быть укомплектована следующим образом:

Мощность блока питания должна быть минимум 600 Вт.

В компьютере должна быть установлена продвинутая модель системной платы, на которой можно осуществлять плавное регулирование различных параметров.

Кроме основного кулера, на процессоре в системном блоке должны находиться дополнительные 2-3 вентилятора для осуществления улучшенного теплоотвода.

Мультипликатор частоты в этих чипах был заблокирован. Поэтому простым поднятием его значения разогнать ПК невозможно. Поэтому единственный способ увеличения производительности - это увеличение реального значения тактовой частоты системной шины. Порядок же разгона в этом случае следующий:

Уменьшаются значения частот всех компонентов ПК. В этот список лишь только не попадает лишь только системной шины.

На следующем этапе увеличиваем рабочее значение частоты последней.

После каждого такого шага необходимо проверить стабильность работы компьютера с помощью прикладного специализированного софта.

Когда простого повышения частоты уже недостаточно начинаем повышать напряжение на ЦПУ. Его максимальное значение равно 1,35-1,38 В.

После достижения наибольшего значения напряжения частоту чипа повышать нельзя. Это и есть режим максимального быстродействия компьютерной системы.

В качестве примера можно привести модель 630 процессора “Пентиум 4”. Ее стартовая частота равна 3 ГГц. Номинальная же тактовая частота системной шины составляет в этом случае 200 МГц. Значение последней можно на воздушном охлаждении повысить вплоть до 280-290 МГц. В результате ЦПУ будет работать уже на 4,0 ГГц. То есть прирост производительности составляет 25 процентов.

Актуальность на сегодняшний день

На сегодняшний день целиком и полностью устарели все процессоры Intel Pentium 4. Температура их функционирования, энергопотребление, технологический процесс, тактовые частоты, размер кеш-памяти и ее организация, количество адресуемой ОЗУ - это далеко не полный перечень тех характеристик, которые указывают на то, что это полупроводниковое решение устарело. Возможностей такого чипа лишь достаточно для решения наиболее простых задач. Поэтому владельцам таких компьютерных систем необходимо их обновлять в срочном порядке.

Стоимость

Несмотря на то что в 2008 году выпуск рассматриваемых ЦПУ был прекращен, их все еще можно купить в новом состоянии со складских запасов. При этом необходимо отметить то, что в исполнении LGA775 и с поддержкой технологии НТ можно приобрести чипы Intel Pentium 4. Цена на них находится в пределах 1300-1500 рублей. Для офисных систем это вполне адекватный уровень стоимости. Процессорные решения, которые находились в использовании, можно найти на различных торговых площадках в интернете. Цена в этом случае начинается с отметки в 150-200 рублей. Полностью же собранный персональный компьютер бывший в употреблении можно купить по цене от 1500 рублей.

В соперничестве двух микропроцессорных гигантов, Intel и AMD, лидерство полностью перешло к первому. На анонс Pentium 4 с частотой 2.8 ГГц AMD еще смогла ответить хоть как-то, объявив о выпуске практически недоступного на рынке Athlon XP 2800+. Но в дальнейшем до конца этого года AMD никаких шагов на рынке настольных CPU предпринимать уже не будет. Intel же наоборот на конец года заготовил выпуск наиболее интересной своей новинки, процессора Pentium 4 3.06 ГГц. Этим, во-первых, он окончательно оставил позади линейку Athlon XP по производительности, а во-вторых, внедрил в процессоры для настольных компьютеров еще одну не применявшуюся ранее в CPU этого класса технологию Simultaneous Multi-Threading. Таким образом, перед началом сезона рождественских продаж в негласном соревновании AMD и Intel поставлена точка. В результате, в понимании большинства пользователей лидером этого года становится Intel, а AMD имеет возможность переломить эту тенденцию лишь в следующем году, когда в ее распоряжении будут новое процессорное ядро для Barton с 512-килобайтным кешем второго уровня и процессоры восьмого поколения семейства Hammer.
Следует отметить, что преодоление Intel трехгигагерцового рубежа стало более знаменательным событием, чем планировалось ранее. И дело тут в поддержке Simultaneous Multi-Threading, окрещенной Intel «поддержкой технологии Hyper-Threading» (в дальнейшем мы будем использовать интеловский термин). Технология Hyper-Threading уже используется Intel в линейке серверных процессоров компании - Xeon, а в настольные процессоры, как предполагалось ранее, она должна была прийти одновременно с выходом CPU c 0.09-микронным ядром Prescott. Однако, острая конкурентная борьба с AMD, а также маячащий на горизонте выход процессоров восьмого поколения Hammer от AMD, вынудил Intel скорректировать свои планы. В результате, технология Hyper-Threading появилась в процессорах Pentium 4 уже сейчас, почти на год ранее запланированного срока.
Технология Hyper-Threading представляет собой сравнительно недорогой с точки зрения увеличения площади процессорного ядра способ увеличения производительности процессоров, поэтому в этой статье принципам функционирования этой технологии будет уделено значительное внимание. Также, мы остановимся и на вопросах быстродействия Pentium 4 3.06 ГГц, а кроме того посмотрим, какой выигрыш в производительности дает "в чистом виде" Hyper-Threading в каждом конкретном случае.
Перед тем, как перейти непосредственно к описанию технологии, хочется заострить внимание на одном важном моменте. Как известно, существует масса способов усовершенствования процессорной архитектуры для увеличения производительности. Сюда относится конвейеризация, суперскаляризация, исполнение с изменением порядка следования команд, увеличение объема кеш-памяти и прочее. Однако использование всех этих общепринятых методов требует достаточно сильного увеличения размера процессорного ядра, а как следствие, стоимости и тепловыделения процессора. Технология же Hyper-Threading – это идеологически несколько иной подход, не столь дорогой с точки зрения «дополнительных транзисторов», однако для своего использования требующий поддержки со стороны операционной системы и программного обеспечения, другими словами, дополнительных усилий со стороны программистов.

Hyper-Threading: приобретая один процессор, второй получаешь бесплатно

Как известно, в общем случае производительность процессора складывается из двух составляющих - из тактовой частоты процессора и числа инструкций, исполняемых им за такт. Архитектура Pentium 4 изначально была предназначена для достижения высоких тактовых частот, так в этом процессоре используется чрезвычайно длинный по современным меркам 20-ступенчатый конвейер. Благодаря этому частоты Pentium 4 растут как на дрожжах, однако производительность этих CPU остается сравнимой со скоростью Athlon XP с гораздо меньшими тактовыми частотами. Объясняется это тем, что, во-первых, Athlon XP имеет большее число исполнительных модулей, работающих параллельно, а во-вторых, гораздо быстрее восстанавливает свой 10-ступенчатый конвейер после неправильных предсказаний переходов. Таким образом, Athlon XP исполняет большее число инструкций за такт, однако и он тоже не идеален. Впрочем, в дальнейшем рассказ будет идти в первую очередь касательно Pentium 4, поскольку именно этот процессор является героем сегодняшней статьи. Тем не менее, необходимо учитывать, что все сказанное равным образом (с необходимыми оговорками) можно перенести и на архитектуру Athlon XP.
Основная проблема увеличения производительности современных процессоров заключается в том, что число исполняемых за такт инструкций растет не пропорционально числу исполняемых модулей в процессоре, а гораздо медленнее. В частности, хотя Pentium 4 и содержит четыре параллельных блока для операций с целыми числами, два блока для работы с вещественными числами и два блока для работы с памятью, одновременно все эти ресурсы практически никогда не используются. В подавляющем большинстве случаев существенная часть процессора простаивает либо в ожидании данных, либо из-за ее ненужности при исполнении очередной операции. Если с простоями при отсутствии данных еще можно как-то бороться, наращивая объем кеш-памяти, то загрузить весь процессор целиком при существующей концепции последовательных вычислений никак не получится. Например, если уж программа выполняет сложение целых чисел, блоки операций с вещественными числами задействованы не будут ни при каком раскладе. В итоге, получаем достаточно печальную картину: большинство существующих x86 программ использует одновременно не более 35% исполнительных устройств процессора Pentium 4.
Именно этому факту и обязана своим появлением технология Hyper-Threading. Основная идея этой технологии была предложена еще в 1993 году почетным сотрудником корпорации Intel Гленом Хинтоном, заметившим еще почти десять лет тому назад, что ресурсы процессора используются не в полной мере. В 1996 году инженеры Intel приступили к интеграции этой технологии в разрабатываемую перспективную архитектуру процессоров следующего поколения - Willamette/Foster. 28 августа 2001 года новая технология Hyper-Threading, наконец, была представлена, а 6 февраля 2002 года были официально объявлены первые процессоры семейства Intel Xeon с Hyper-Threading. Сегодня же, 14 ноября 2002 года, Hyper-Threading пришел и в Pentium 4.
C 1993 года в компьютерном мире изменилось многое. В частности, рынок полностью завоевали многозадачные операционные системы, идеология которых построена на одновременном существовании нескольких вычислительных потоков (threads), относящихся к одному или разным активным приложениям, либо к самой операционной системе. Если на многопроцессорных системах эти потоки могут выполняться одновременно (по одному на процессор), то в однопроцессорных системах CPU вынуждены непрерывно переключаться между потоками, квантуя процессорное время между исполнением их различных частей.
Таким образом, если разрешить процессору одновременное выполнение более чем одного потока, его мощности можно загрузить более эффективно. Именно в этом и состоит основная идея Hyper-Threading. Благодаря технологии Hyper-Threading один физический процессор воспринимается операционной системой и приложениями как два логических процессора. Соответственно, операционная система и приложения предполагают, что CPU с технологией Hyper-Threading может одновременно выполнять два потока и загружает такой процессор работой гораздо сильнее.

Сам же процессор при этом подвергнут лишь незначительным изменениям и использует для выполнения второго потока свои простаивающие ресурсы. То есть, Hyper-Threading – суть технология для увеличения коэффициента полезного действия процессора, действенная, впрочем, только в многозадачных и многопоточных средах.

Коротко остановимся на изменениях, внесенных в процессоры с Hyper-Threading. Поскольку физический процессор с технологией Hyper-Threading представляет собой два логических CPU, в таких процессорах продублированы некоторые блоки. Причем, дубляжу подверглись лишь отдельные управляющие элементы, основные же исполнительные ресурсы остались теми же – теперь они попросту загружаются более плотно и эффективно. В итоге, в процессорах с Hyper-Threading дублированы регистры, включая регистры общего назначения и управляющие регистры, усовершенствованный программируемый контроллер прерываний (Advanced Programmable Interrupt Controller - APIC) и некоторые служебные регистры, например, Next Instruction Pointer – указатели на очередную инструкцию для исполнения. Остальные же ресурсы, включая кеши, исполнительные блоки, логику предсказания переходов, контроллер шины и т.п. логические процессоры разделяют друг с другом. Именно поэтому реализация технологии Hyper-Threading обошлась разработчикам достаточно дешево – площадь процессорного ядра увеличилась всего лишь примерно на 5%.

Hyper-Threading в действии

Рассмотрим работу процессора с технологией Hyper-Threading несколько подробнее (этот раздел предполагает знакомство читателя с архитектурой Pentium 4).
Начальная часть конвейера Pentium 4 отвечает за подачу микроопераций (uops – декодированных x86 инструкций) на исполнительную часть конвейера. Именно тут в основном и находятся дублирующиеся блоки для каждого из двух логических процессоров. На рисунке ниже приведена начальная часть конвейера в двух случаях – при наличии очередной инструкции в Trace Cache (a) и при ее отсутствии там (b).

Trace Cache содержит уже декодированные инструкции, называемые uops. Большинство команд при реальной работе процессора уже было декодировано ранее и находится в trace cache. Trace Cache не дублируется для каждого из логических процессоров, а разделяется между ними. Тем не менее, у каждого логического CPU существует свой собственный Instruction Pointer, ссылающийся на следующую инструкцию для выполнения для обоих логических CPU. Инструкции из Trace Cache выбираются по очереди и становятся в так называемую очередь выборки (uop queue), также индивидуальную для обоих логических процессоров.
При отсутствии очередной инструкции в Trace Cache, являющемся в Pentium 4 по своей иерархии кешем первого уровня для инструкций, процессор должен декодировать очередную x86 инструкцию из L2 кеша. Выборка инструкции осуществляется при участии Instruction Translation Lookaside Buffer (ITLB), переводящем адрес, хранящийся в Instruction Pointer, в физический адрес. ITLB является также индивидуальным для каждого процессора, а вот L2-кеш разделяется между логическими CPU. Декодер x86 инструкций в процессорах с технологией Hyper-Threading общий, поскольку его загрузка невелика – большинство декодированных инструкций уже хранится в Trace Cache. Если же оба логических процессора обращаются к декодеру одновременно, он чередует свою работу между логическими процессорами, но только после выполнения полного цикла декодирования для одного из логических CPU. Декодированные инструкции записываются в Trace Cache.
К исполнительному устройству декодированные последовательности инструкций приходят в двух очередях – для каждого из логических CPU. А вот, что происходит с ними дальше:

В первую очередь инструкции из двух входящих очередей проходят через блоки Allocator и Register Rename. Здесь происходит выделение необходимых ресурсов для исполнения команд. Машинные регистры и буфера при этом делятся поровну между логическими процессорами, однако при отказе одного из логических процессоров от использования тех или иных ресурсов они могут быть всецело выделены только одному логическому процессору.
После прохождения этой стадии команды попадают в две отсортированные очереди – для операций с памятью и для остальных операций, которые также разделены пополам – для каждого из логических процессоров.
Затем, рассортированные микрооперации приходят на стадию определения очередности выполнения (Scheduling), где выполняется сортировка порядка следования инструкций при поступлении на исполнительные устройства. Операции на блоки-планировщики приходят по мере поступления. При необходимости, планировщики переключаются с очередей одного логического процессора на очереди другого. На этом этапе, кстати, происходит окончательное смешение микроопераций, приходящих с логических процессоров, для возможности их одновременного исполнения. Поскольку машинные регистры физического процессора к этому моменту оказываются жестко привязанными к регистрам обоих логических процессоров, исполнение инструкций действительно становится возможным без разбора принадлежности команд.
После этапа выполнения, на котором процессор не различает логические процессоры, следует блок восстановления (Retirement), где восстанавливается изначальный порядок инструкций и их принадлежность к каждому из логических процессоров. При этом Re-Order Buffer делится пополам между логическими процессорами.
Заметим также, что хотя кеши первого и второго уровня являются разделяемыми между логическими процессорами, Data Translation Lookaside Buffer (DTLB), сопоставляющий адреса данных и их физические адреса, хоть и делится между процессорами, но записи в нем дополнены идентификатором процессора, которому принадлежит каждая из строк буфера.
Таким образом, технология Hyper-Threading действительно позволяет загрузить исполнительные устройства процессора значительно сильнее за счет одновременного выполнения двух потоков. Однако, следует понимать, что эффект от такого приема не всегда может быть положительным. Во-первых, если выполняемые потоки похожи по типу выполняемых инструкций, выигрыша может не быть вовсе, поскольку один из потоков будет полностью занимать все ресурсы, необходимые и другому потоку. Простои же остальных исполнительных устройств процессора от этого не исчезнут. Во-вторых, возможна и куда более катастрофичная ситуация. Один из потоков может попросту занять ресурсы, необходимые другому потоку, и ожидать при этом, например, поступления данных. Операционная система же при этом, пребывая в уверенности, что имеется два CPU, не будет предпринимать никаких действий, на самом же деле функционирование процессора будет попросту парализовано. Именно поэтому Intel призывает разработчиков программного обеспечения оптимизировать свои программы для Hyper-Threading. Один из основных принципов такой оптимизации – применение новой инструкции PAUSE, не блокирующей работу физического процессора, вместо пустых циклов ожидания.

Требования к системе

Естественно, поддержка технологии Hyper-Threading необходима не только со стороны программного обеспечения и операционной системы. Требуется она также и со стороны аппаратного обеспечения, поскольку процессор с технологией Hyper-Threading все же отличается от обычных CPU. Активизация обоих логических процессоров требует, как минимум, поддержку со стороны материнской платы и BIOS двух APIC и поддержки специфических алгоритмов перевода логических и физического процессоров в режимы энергосбережения.
В итоге, для того, чтобы в системе работал процессор с поддержкой технологии Hyper-Threading, помимо самого процессора требуется и материнская плата, основанная на наборе логики, поддерживающем эту технологию. Что касается современных чипсетов для Socket 478 материнских плат, то можно утверждать следующее. Все интеловские наборы микросхем, имеющие поддержку 533-мегагерцовой системной шины, Hyper-Threading поддерживают. Впрочем, есть и исключение. Набор микросхем i845G поддерживает Hyper-Threading только начиная с ревизии B. Старые же чипсеты i845G ревизии A технологию Hyper-Threading не поддерживают. С чипсетами других производителей ситуация менее определенная. По утверждениям VIA, их чипсеты Hyper-Threading поддерживают, SiS же, как ожидается, начнет выпуск обновленных ревизий своих наборов логики с поддержкой технологии Hyper-Threading в ближайшем будущем. Важно понимать, что Hyper-Threading является полностью открытой технологией, и производители наборов логики не должны платить никаких лицензионных отчислений Intel за ее реализацию в своих продуктах.
Помимо поддержки в чипсете, технология Hyper-Threading должна опознаваться и инициализироваться BIOS материнской платы. Только в этом случае оба логических процессора могут быть успешно инициализированы и распознаны операционной системой. В противном случае – если либо в чипсете, либо в BIOS технология Hyper-Threading не поддерживается – процессор с технологией Hyper-Threading будет опознан операционной системой как один обычный процессор.
В случае, если поддержка со стороны аппаратной платформы реализована верно, операционная система будет пребывать в уверенности, что в системе имеется два процессора:

Также, очевидно, что для полноценного использования ресурсов процессоров с технологией Hyper-Threading необходима мультизадачная операционная система с поддержкой двухпроцессорных конфигураций. Однако для того, чтобы производительность системы при этом действительно увеличивалась, требуется специальная оптимизация операционной системы под технологию Hyper-Threading, заключающаяся, в частности, в том, что системные потоки не должны использовать пустых циклов, о чем нами говорилось ранее.
В настоящее время для технологии Hyper-Threading оптимизированы две операционные системы – Linux 2.4.x и Microsoft Windows XP (включая Professional и Home Edition). Распространенные Windows 98 и Windows Me Hyper-Threading не поддерживают в силу отсутствия в них поддержки мультипроцессорности. Что же касается Windows 2000, то хотя эта система и поддерживает конфигурации с несколькими CPU и опознает процессор с технологией Hyper-Threading как два процессора, производительность этих процессоров будет в ряде случаев ниже, чем процессоров с аналогичными характеристиками, но без Hyper-Threading. Дело как раз заключается в том, что системные потоки Windows 2000 часто используют пустые циклы, являющиеся «грозой» Hyper-Threading.

Подробнее о Intel Pentium 4 3.06 ГГц

Итак, сегодня, 14 ноября 2002 года, компания Intel официально анонсировала свой очередной процессор в семействе Pentium 4, Intel Pentium 4 3.06 ГГц. Этот процессор является первым CPU в семействе, поддерживающем технологию Hyper-Threading, и имеет следующие характеристики:

Частота ядра – 3066 МГц, частота шины Quad Pumped Bus - 533 МГц, коэффициент умножения – 23x.
Размер кеша первого уровня: 8 Кбайт – для данных, 12 Кбайт – для инструкций. Размер кеша второго уровня – 512 Кбайт.
Процессорное ядро Northwood. Технология производства – 0.13 мкм с использованием медных соединений.
Номинальное напряжение питания ядра – 1.525 В.
Площадь ядра – 131 кв. мм, число транзисторов – 55 миллионов.
Физический интерфейс – Socket 478.
Поддержка наборов инструкций MMX, SSE, SSE2.
Поддержка технологии Hyper-Threading.

Как можно заметить, согласно приведенным данным процессорное ядро Pentium 4 3.06 ГГц имеет такую же площадь и количество транзисторов, как и у предшествующего Pentium 4 2.8 ГГц. Странно, не правда ли? Ведь, как говорилось выше, реализация технологии Hyper-Threading потребовала увеличения площади ядра примерно на 5%. Однако, объясняется этот факт достаточно просто. Оказывается, технология Hyper-Threading была встроена в интеловские процессоры семейства Pentium 4 гораздо раньше, а теперь она всего лишь активизирована. Как это не выглядит странным, но все процессоры, основанные на ядре Northwood, имели необходимые элементы для реализации Hyper-Threading. Более того, дублирующиеся блоки, требуемые для Hyper-Threading, присутствовали и в Pentium 4 на 0.18-микронном ядре Willamette с самых первых моделей. Однако до сегодняшнего дня на этапе сборки полупроводниковых кристаллов Intel аппаратно отключал поддержку Hyper-Threading в своих CPU. Поэтому, владельцы более старых Pentium 4, хотя их процессоры и имеют те самые дополнительные 5% транзисторов, включить Hyper-Threading в своих CPU не смогут.
Совершенно логичным после вышесказанного выглядит и то, что процессор Pentium 4 3.06 ГГц имеет тот же самый степпинг C1 процессорного ядра, что и его предшественник, Pentium 4 2.8 ГГц, и выпускается с использованием подложек диаметром 300 мм.
Следует заметить, что хотя полупроводниковые кристаллы, используемые в Pentium 4 3.06 ГГц и в процессорах с младшими тактовыми частотами по сути не отличаются друг от друга, Intel не собирается добавлять технологию Hyper-Threading в процессоры с меньшими частотами. Таким образом, Hyper-Threading останется прерогативой процессоров Pentium 4 с частотами свыше 3 ГГц.
Вторая модель CPU для рынка настольных компьютеров, в которой будет содержаться поддержка технологии Hyper-Threading, будет выпущена Intel во втором квартале 2003 года. Ею станет Pentium 4 с частотой 3.2 ГГц и также основанный на 0.13-микронном процессорном ядре Northwood. Далее, Hyper-Threading будет содержаться во всех CPU семейства Pentium 4, основанных на 90-нанометровом ядре Prescott, которое должно будет появиться во второй половине следующего года.
Теперь о больном месте процессоров семейства Pentium 4 – высоком тепловыделении. К сожалению, внедрение технологии Hyper-Threading влечет за собой достаточно серьезный рост типичного тепловыделения процессоров. Естественно, поскольку исполняющие блоки CPU теперь используются более активно, процессор с поддержкой Hyper-Threading выделяет больше тепла, чем аналогичный CPU без этой технологии. Вследствие этого, Intel был вынужден изменить требования к термальным и электрическим характеристикам систем, в которых предполагается использование процессоров Pentium 4 с поддержкой технологии Hyper-Threading.
Первоначальная версия требований Intel к дизайну материнских плат предполагала, что процессор будет рассеивать не более 77 Вт. Теперь же Intel пересмотрел свои требования и выпустил их новую версию, названную FMB2. Согласно ей, процессоры Pentium 4 теперь могут выделять до 82 Вт. В соответствии с этим производители материнских плат должны проверить и при необходимости изменить дизайн своих продуктов. Кроме того, возрос и максимальный ток, который может потреблять CPU. Теперь он составляет 70 А, в то время как согласно первоначальным требованиям он не превышал 60 А. В итоге, современные материнские платы, совместимые с процессорами Pentium 4 с частотами свыше 3 ГГц должны соответствовать обновленным требованиям к питанию и тепловому режиму.
Кроме того, естественно, Pentium 4 3.06 ГГц требует и лучшего охлаждения. В частности, теперь Intel рекомендует использовать новые и более производительные кулеры с медными вставками. Также, будет изменен и дизайн кулера, который будет поставлять сам Intel вместе с Pentium 4 3.06 в коробочных версиях. Новая модель кулера имеет медное основание, большое количество ребер и более производительный пятилопастной вентилятор с изменяемой скоростью вращения:

Однако, и это еще не все. Изменил Intel и требования к тепловому режиму корпусов, в которых предполагается использовать процессоры Pentium 4 с частотами более 3 ГГц. Одним из основных изменений следует считать то, что теперь температура воздуха внутри корпуса, который используется для охлаждения процессора, не должна превышать 42 градусов, в то время как ранее допускались температуры не более 45 градусов. Да и вообще, теперь Intel будет активно ратовать за использование внутри корпусов воздуховодов, позволяющих забирать воздух для обдува кулера процессора непосредственно извне системы.

Как мы тестировали

Целью данного тестирования являлось выяснение производительности нового Pentium 4 3.06 ГГц с технологией Hyper-Threading. Производительность этого CPU мы сравнивали со скоростью этого же процессора с отключенной технологией Hyper-Threading (технология Hyper-Threading может быть разрешена или запрещена в BIOS Setup материнских плат), а также со скоростью предшественника – процессора Pentium 4 2.8 ГГц. Учитывая то, что в системах на базе Pentium 4 в данный момент возможно применение двух принципиально разных типов памяти: RDRAM и DDR SDRAM, в тестах было использовано две платформы, использующие различные типы памяти и основанные на чипсетах i850E и i845PE. Эти чипсеты поддерживают технологию Hyper-Threading и позволяют использование наиболее производительных на сегодняшний день модификаций памяти – DDR333 SDRAM и PC1066 RDRAM.
Быстродействие систем, использующих процессоры Pentium 4, сопоставлялось со скоростями конкурирующих продуктов от компании AMD, наиболее скоростных процессоров Athlon XP с процессорным рейтингом 2700+ и 2800+. Системы с Athlon XP были построены на базе самого производительного на данный момент Socket A чипсета NVIDIA nForce2 с двухканальным DDR333 SDRAM интерфейсом.
Итак, состав тестовых систем, принимавших участие в подготовке этого обзора, описывается следующей таблицей:

	Pentium 4 i850E	Pentium 4 i845PE	Athlon XP NVIDIA nForce2
Процессоры	Intel Pentium 4 3.06 with Hyper-Threading technology Intel Pentium 4 3.06, Hyper-Threading technology disabled Intel Pentium 4 2.8		AMD Athlon XP 2800+ AMD Athlon XP 2700+
Системные платы	ASUS P4T533-C	ASUS P4PE	ASUS A7N8X
Память	Samsung PC1066 RDRAM, 512 Мбайт	Crucial DDR333 CL2 SDRAM, 512 Мбайт
Видеокарта	ATI RADEON 9700 Pro
Жесткий диск	Seagate Barracuda ATA IV, 80 Гбайт

Все тесты выполнялись в операционной системе MS Windows XP Professional, а BIOS Setup материнских плат был настроен на максимальное быстродействие.

Производительность в офисных приложениях и приложениях для создания контента

Итак, в первую очередь мы решили посмотреть на скорость работы нового Pentium 4 3.06 ГГц с технологией Htyper-Threading в классических тестах.

Тест SYSmark 2002 моделирует работу обычного пользователя в офисных приложениях и приложениях для создания контента. Как видим, даже в этом случае использование новой технологии Hyper-Threading способно дать определенный эффект: выигрыш от ее применения составляет в данном случае 3-5%. Достигается он как раз за счет того, что процессор с Hyper-Threading позволяет одновременное исполнение двух потоков, а многие из современных приложений разработаны многопоточными. Более того, и в однопоточных приложениях Hyper-Threading способен также дать некоторое ускорение, благодаря тому, что фоновые потоки, принадлежащие сервисам операционной системы, имеют возможность исполняться параллельно основной задаче.

В приложениях для создания цифрового контента эффект от Hyper-Threading проявляется гораздо сильнее в системе с PC1066 RDRAM. Объясняется это, по-видимому, тем, что исполнение двух потоков параллельно накладывает более жесткие требования на пропускную способность памяти, и в платформе, где использована DDR333 SDRAM, подсистема памяти становится узким местом.

Как можно заметить по результатам SYSmark 2002 конкурирующие продукты от AMD, процессоры Athlon XP, оказываются далеко позади Pentium 4. Однако, AMD имеет существенные претензии к разработчикам теста, компании BAPCO, обвиняя их в оптимизации своего теста под Pentium 4. Поэтому, нами также были использованы альтернативные тесты от E-Testing Labs, моделирующие типичную работу пользователя в офисных приложениях и приложениях для создания контента.

Действительно, в Business Winstone 2001 скорость Athlon XP уже не так уж и низка. Однако, новые Pentium 4 с частотой 3.06 ГГц все же обгоняют старший Athlon XP 2800+ как со включенной технологией Hyper-Threading, так и без нее. Впрочем, тут выигрыш от использования этой новомодной технологии от Intel не так уж и велик и находится на уровне менее 1%.

Content Creation Winstone 2002 же и вовсе является первым примером теста, в котором технология Hyper-Threading дает не прирост в производительности, а ее уменьшение. О возможных причинах этого явления нами говорилось выше.

Производительность при обработке потоковых данных

При банальном сжатии информации с помощью WinRAR использование Hyper-Threading дает неплохой прирост в скорости, составляющий порядка 3-5%. Однако ни это, ни увеличение тактовой частоты до 3.06 ГГц не дает возможности процессору Pentium 4 обогнать Athlon XP 2800+. Впрочем, это и неудивительно. Скорость сжатия информации во многом связана с пропускной способностью подсистемы памяти, а после выхода Socket A чипсета NVIDIA nForce2 с двумя каналами DDR SDRAM состязаться с Athlon XP-системами по этому параметру стало до поры до времени бесполезно.

Кодирование звука в формат mp3 демонстрирует преимущества Hyper-Threading и NetBurst архитектуры процессоров семейства Pentium 4. Включение Hyper-Threading увеличивает скорость обработки на Pentium 4 на 8%. Впрочем, кодек LAME, использовавшийся нами, поддерживает многопоточность, а посему подобный результат совершенно неудивителен.

Кодирование видео – еще один тип задач, где технология Hyper-Threading приходится явно к месту, и прирост от ее активизации достигает 10%. Объясняется это, в частности тем, что используемое нами приложение вновь использует многопоточность.

Производительность в игровых приложениях

Как видим, скорости процессоров Pentium 4 в 3DMark2001 не различаются при включении и отключении технологии Hyper-Threading (имеющееся различие между результатами – погрешность измерений). Действительно, как и большинство игровых приложений 3DMark2001 не использует многопоточность, в результате чего Hyper-Threading в данном случае оказывается совершенно бесполезной вещью.

Аналогичная ситуация и в Return to Castle Wolfenstein. Впрочем, в этой игре, построенной на движке Quake3, Pentium 4 значительно обгоняет Athlon XP и без технологии Hyper-Threading.

Зато в новейшем Unreal Tournament 2003 ситуация обратная. Athlon XP достаточно сильно превосходит в скорости Pentium 4, несмотря на их гораздо более высокие тактовые частоты. Не спасает интеловские процессоры и технология Hyper-Threading, которая, как показали тесты, в играх является совершенно никчемной.

Производительность при 3D-рендеринге

Прирост производительности от технологии Hyper-Threading при финальном рендеринге в 3ds max 5.0 оказывается чрезвычайно высоким и составляет более 15%. Таким образом, это дает нам ясно понять, что при качественной оптимизации от Hyper-Threading можно ожидать многого.

А вот тестирование в Lightwave 7.5 дает нам понять и обратное. Несмотря на то, что это приложение поддерживает многопоточность, прироста от активизации Hyper-Threading в нем нет практически совсем. По-видимому, при расчете финальных сцен Lightwave формирует похожие по характеру выполняемых инструкций потоки, в результате чего их параллельное выполнение на мощностях одного процессора оказывается невозможным.
Также, отметим и еще один факт. Хотя выполнение финального рендеринга представляет собой чисто вычислительную задачу, где ранее по быстродействию лидировали процессоры Athlon XP, теперь ситуация изменилась. Дело в том, что разработчики постепенно оптимизировали алгоритмы, применяемые в их пакетах под использование набора инструкций SSE2, который в Athlon XP не поддерживается. В результате, Athlon XP утратил свое лидерство в этом классе задач.

Производительность в CAD

Результаты измерения общей производительности в AutoCAD 2002 выявляют два факта: Athlon XP является более быстрым процессором в этом пакете, а технология Hyper-Threading не дает Pentium 4 ничего хорошего. Ознакомимся с результатами подробнее.

При использовании каркасного 3D режима ничего интересного выявить не удается. Pentium 4 3.06 ГГц опережает Athlon XP 2800+ только в случае использования самого быстрого набора логики i850E и активизации технологии Hyper-Threading.

Быстродействие систем в AutoCAD во многом зависит от пропускной системы памяти. Поэтому, гораздо больший прирост производительности у Pentium 4 обеспечивается переходом на использование PC1066 RDRAM, нежели активизацией технологии Hyper-Threading. Про скорость Athlon XP и говорить даже не хочется – все и так понятно из картинки. :)

Хотя AutoCAD сам по себе поддерживает многопоточые вычисления, вычислительная производительность при активизации Hyper-Threading практически не растет. Дело тут, видимо, в том же, что и при финальном рендеринге в Lightwave – приложение оптимизировано под физическую многопроцессорность, но никак не под виртуальную.

Оказывается, Hyper-Threading способен не только увеличивать производительность системы, но и значительно уменьшать ее. Причины «торможения» Pentium 4 с Hyper-Threading обсуждались нами выше, тут же мы видим, каких масштабов оно может достичь. При работе с 2D графикой в AutoCAD скорость от Hyper-Threading падает на 10-12%.

То, что в задачах физического моделирования или криптографии процессоры семейства Athlon XP показывают себя с наилучшей стороны, известно давно. Здесь мы видим еще одно подтверждение этого факта. Hyper-Threading же в данном случае также оказывается к месту, обеспечивая прирост производительности, достигающий 17% в тесте Molecular Dynamics Benchmark, в котором различные потоки выполняют различающиеся по характеру вычисления. В остальных двух случаях потоки похожи по составу выполняемых инструкций, и быстродействие растет не так уж и впечатляюще.

Производительность в профессиональных OpenGL приложениях

В бенчмарках, входящих в состав пакета SPECviewperf 7.0, процессоры Athlon XP достаточно сильны. Причины уже не раз обсуждались нами: используемые в тестах алгоритмы достаточно стары и не используют SSE2 инструкций. Ну а при выполнении интенсивной вычислительной работы равных Athlon XP все еще нет.
Кроме того, в тестах пакета вновь прослеживается тенденция, что Hyper-Threading «вредит» производительности. Впрочем, ничего другого можно было и не ожидать. Потоки, создаваемые SPECviewperf 7.0, похожи по своему характеру и борются друг с другом за один и тот же ресурс – OpenGL контекст.

Производительность при многозадачности

Технология Hyper-Threading, как мы заметили, приводит к увеличению производительности в некоторых многопоточных приложениях. Однако, очевидно, что наибольший эффект от этой новой технологии должен быть виден в многозадачных средах в ситуации, когда различные приложения используют различные ресурсы процессора. Такое распределение вычислительных нагрузок позволит более эффективно озадачивать исполнительные устройства физического процессора. Поэтому нами было принято решение испытать Pentium 4 3.06 ГГц с технологией Hyper-Threading и в таких условиях.
Для тестирования применялась следующая методика. На системе с испытуемым процессором запускалась одна из пяти задач, достаточно сильно загружающая процессор: WinRAR 3.0, FlasK 0.78.39/DiVX 5.02, 3ds max 5, Lighwave 7.5 или ScienceMark. Параллельно работающему приложению из приведенного списка запускалось демо dm-antalus из игры Unreal Tournament 2003, при помощи которого измерялась производительность. В результате, были получены следующие цифры, характеризующие скорость работы Unreal Tournament 2003 при работе «в параллели» с иными приложениями различного характера:

	Pentium 4 3.06 with Hyper-Threading	Pentium 4 3.06, Hyper-Threading Disabled	Пророст от использования Hyper-Threading
Idle	59.5	59.3	0.30%
Data Compression, WinRAR 3.0	35.41	28.36	24.90%
MPEG-4 Encoding, FlasK 0.78.39/DiVX 5.02	33.88	27.01	25.40%
3ds max 5, Final Rendering	29.59	29.73	-0.50%
Lighwave 7.5, Final Rendering	43.3	29.71	45.70%
ScienceMark, Primordia	39.75	29.19	36.20%

Как видим, при работе двух различных приложений одновременно производительность системы от использования технологии Hyper-Threading может возрастать достаточно ощутимо. Максимальная величина прироста, полученная нами, составила более 45%. Однако, как показала практика, при этом существуют и ситуации, когда производительность от включения Hyper-Threading не возрастает вовсе. Как уже говорилось не раз, все зависит от характера приложений, выполняемых одновременно и от того, как они используют ресурсы системы. Впрочем, можно говорить и о том, что в среднем прирост производительности в многозадачных средах от использования Hyper-Threading составляет порядка 20-30%.
Заметим также, что при работе со включенной технологией Hyper-Threading характер функционирования Unreal Tournament 2003, работающего параллельно с другими приложениями, изменяется качественно. Те из наших читателей, кто в своей жизни уделяет большое внимание компьютерным играм, знают, что в обычных условиях играть на компьютере, где кроме самой игры запущены еще какие-то приложения, невозможно. Причина этого кроется в том, что из-за постоянного переключения процессора между задачами игра работает заметными «рывками», что при сохранении достаточного среднего fps приводит к полной неиграбельности. Технология же Hyper-Threading в значительной мере позволяет избавиться от этого эффекта. Действительно, при работе Unreal Tournament 2003 параллельно с другими приложениями, характерное «подтормаживание» отсутствовало, что вполне может позволить играть во время работы других приложений в системах, оборудованных процессорами с технологией Hyper-Threading.

Выводы

Выпустив сегодня новый процессор семейства Pentium 4 с тактовой частотой 3.06 ГГц, Intel смог не только поднять планку производительности своих CPU, добившись лидерства в производительности над продуктами AMD в целом классе задач, но и представил чрезвычайно интересную технологию Hyper-Threading.
Оценивать же Hyper-Threading однозначно сегодня нельзя. С одной стороны, эта технология откроет дорогу виртуальным двухпроцессорным системам на рынок производительных домашних и офисных компьютеров. Плюсы очевидны – во многих случаях повысится как производительность, так и быстрота реакции при работе с существующими приложениями. Однако у этой технологии есть и обратные стороны. Многие сегодняшние задачи, имеющие оптимизацию под настоящую, а не под «виртуальную» многопроцессорность, от использования Hyper-Threading способны замедляться, причем порой достаточно существенно. Также, существует достаточно широкий круг задач, в первую очередь компьютерные игры, скорость в которых никак от Hyper-Threading не зависит. Однако, положительный эффект все же преобладает над отрицательным, и в большинстве случаев, если на систему не возложено никаких специальных задач, использование Hyper-Threading не лишено смысла.
Еще один большой плюс Hyper-Threading – достаточно небольшое увеличение процессорного ядра. Это означает, что производство процессоров с этой технологией будет практически не дороже, чем выпуск CPU без этой технологии. Таким образом, Intel, внедривший Hyper-Threading в свои CPU, повысил их производительность достаточно малой кровью.
К сожалению, розничная цена процессоров Intel Pentium 4 3.06 ГГц в настоящий момент баснословно высока и приближается к $650. В результате, говорить о том, что выпуск нового процессора может как-то повлиять на соотношение сил на рынке, не приходится. В то же время, в следующем году число моделей Pentium 4 с Hyper-Threading значительно увеличится, и эта технология вполне может прийти и в массовые компьютеры.
Внедрение технологии Hyper-Threading в массовые процессоры также означает и то, что новые программные средства будут разрабатываться оптимизированными и под нее. А это значит, что в скором времени Pentium 4 станет еще более привлекательным продуктом.