Процессоры AMD - как устроены и основные принципы. Разгон процессора с помощью SetCPU

Длительное время Advanced Micro Devices, подобно Cyrix, производила центральные процессоры 286, 386 и 486, которые были основаны на разработках Intel. К5 был первым независимо созданным х86 процессором, на который AMD возлагала большие надежды.

Однако, покупка компанией AMD основанного в Калифорнии конкурента весной 1996 года, кажется, создала возможность лучше подготовиться к своей следующей атаке на Intel. К6 начал жизнь как Nx686, будучи переименованным после приобретения NextGen. Серия ММХ-совместимых процессоров К6 была запущена в середине 1997 года, за несколько недель до Cyrix 6х86МХ, и сразу была одобрена пользователями.

Изготовленный по 5-слойной 0.35-мкм технологии, К6 был почти на 20 % меньше, чем Pentium Pro и при этом содержал на 3.3 миллионов транзисторов больше (8.8 против 5.5 миллионов). Большинство этих дополнительных транзисторов находилось в кэше первого уровня на 64 Кбайт (на кэш команд 32 Кбайт и на кэш данных 32 Кбайт). Это равносильно четырем Pentium Pro или двум Pentium ММХ и Pentium 2.

Центральный процессор К6 поддерживал технологию ММХ Intel, включая 57 новых х86 команд, разработанных для развития мультимедийного программного обеспечения. Как и Pentium Pro, К6 был многим обязан классическим технологиям RISC. Используя суперскалярную микроархитектуру AMD RISC86, чип декодировал каждую х86-инструкцию в ряд более простых действий, которые могли быть обработаны, используя типичные принципы RISC - такие, как выполнение вне естественного порядка, переименование регистров, предсказание переходов, спекулятивное исполнение, опережающая выборка данных.

Центральный процессор К6 начинал с версий 166.200 и 233 МГц. Уровень его производительности был очень схож с Pentium Pro соответствующих частот с его максимальным 512 Кбайт кэшем второго уровня. Общее с чипом Cyrix MX (но в несколько меньшей степени) - работа с плавающей запятой - была областью относительной слабости по сравнению с Pentium Pro или Pentium 2. Однако проникновению процессора на рынок в конце 1997 - начале 1998 года препятствовали проблемы, которые возникли у AMD при перемещении ее нового производственного 0.25-мкм процесса из лабораторий на заводы-изготовители. Это привело к падению производства центральных процессоров на 200 и 233 МГц, задержке введения чипа 266 МГц и отмене чипа 300 МГц.

Процессор AMD К6-2

Процессоры AMD К6-2 с 9.3 миллионами транзисторов производились по 0.25-микронной технологии AMD. Процессор был упакован в 100 МГц Sирег7-совместимую, 321-контактную керамическую плату (ceramic pin grid array (CPGA) package).

K6-2 включает инновационную эффективную микроархитектуру RISC86, большой (64 Кбайт) кэш первого уровня (двухпортовый кэш данных на 32 Кбайт, кэш команд на 32 Кбайт с дополнительным предрасшифровывающим кэшем на 20 Кбайт), а также улучшенный модуль работы с плавающей запятой. Эффективная производительность при его запуске в середине 1998 года была оценена в 300 МГц, к началу 1999 года самым быстрым из доступных процессоров была версия 450 МГц.

Трехмерные возможности К6-2 представляли другое важное достижение. Они были воплощены в AMD технологии 3DNow!, как новый набор из 21 команды, который дополнял стандартные команды ММХ, уже включенные в архитектуру К6, что ускоряло обработку трехмерных приложений.

Процессор AMD K6-3

В феврале 1999 года AMD объявила о начале выпуска партии 400 МГц AMD К6-lll процессора под кодовым названием «Sharptooth» и опробовала 450 МГц версию. Ключевой особенностью этого нового процессора была инновационная разработка - «Трехуровневый кэш».

Традиционно процессоры персональных компьютеров использовали два уровня кэша:

• кэш первого уровня (L1), который обычно расположен на кристалле;
• кэш второго уровня (L2), который мог располагаться либо вне центрального процессора, на материнской плате или слоте, либо непосредственно на чипе центрального процессора.

Общее эмпирическое правило при проектировании подсистемы кэша - чем больше и быстрее кэш, тем выше производительность (ядро центрального процессора может быстрее получить доступ к инструкциям и данным).

Признавая выгоды большого и быстрого кэша в удовлетворении потребностей приложений, все более требовательных к производительности персональные компьютеры, «Трехуровневый кэш» компании AMD вводил архитектурные новшества кэша, разработанные для увеличения производительности персонального компьютера на основе платформы Super7:

• внутренний L2-кэш (256 Кбайт), работающий на полной скорости процессора AMD-K6-3 и дополняющий кэш L1 (64 Кбайт), который был стандартен для всего семейства процессоров AMD-K6;
• многопортовый внутренний кэш, позволяющий одновременное 64-битовое чтение и запись как кэшу L1, так и L2;
• первичную процессорную шину (100 МГц), обеспечивающую соединение с резидентной кэш памятью на системной плате, расширяемой от 512 до 2048 Кбайт.

Таблица основных характеристик процессоров AMD

Тип процессора	Архитектура	Год выпуска	Кодовое наименование	Количество транзисторов, млн	Ядро, мм	L1 -кэш, Кбайт	L2-кэш, Кбайт
AMD K5	K5	1996	SSA/5	4.3	271-161	8+16	Внешн.
		1996	Godot	4.3	181	8+16	Внешн.
AMD К6	К6	1997	Nx686 (Model 6)	8.8	162	32+32	Внешн.
		1998	Little Foot	8.8	88	32+32	Внешн.
K6-2		1998-2001	Chompers	9.3	81	64	Внешн.
К6 3		1999	Sharptooth	21.3	118	64	256
Athlon	К7	1999	Argon	22.0	184	128	512
		2000	Pluto	22.0	102	128	512
		2000-2001	Thunderbird	37.0	120	64+64	256
Duron		2000-2001	Spitfire	25.0	100	64(|) + 64(D)	64-128
		2001-2002	Morgan	25.18	106	128	64
		2003	Applebred	37.2	85	128	64
Athlon ХР/МР		2001-2002	Palomino	37.5	130	128	256
		2002	Thoroughbred	37.2	85	128	256
		2003-2004	Barton	54.3	101	64+64	512
Sempron	К7	2004	Thorton	54.3	101	128	256
		2004	Thoroubred	37.2	85	128	256
		2005	Winchester	68.5	84	128	128
Sempron	К7	2005	Palermo	68-75	84	64+64	128-256
		2006	Manila	103	81	128	128-256
Athlon 64	К8	2003-2004	Clawhammer	105.9	193	128	512-1024
		2004	Newcastle	68.5	144	128	512
		2004	Winchester	68.5	84	128	512
		2005	Venice	76	84	128	512
		2005	San Diego	114	115	128	512-1024
		2006	Orleans	129	125	128	512
		2006	Manchester	154	147	128	512
Opteron		2003	Sledgehammer			64+64	1024
		2005	Venus, Troy, Athens			64+64	1024
Athlon 64 x 2	2-ядерные	2005	Manchester	154	147	128 x 2	512 x 2
		2005	Toledo	233	199	128 x 2	512 x 2
		2006	Windsor	243	220	128 x 2	512 x 2
		2006	Brisbane	153.6	183	128 x 2	1024 x 2

Тип процессора	Архитектура	Размер минимальной структуры, мкм	Тактовая частота шины, МГц	Тактовая частота процессора, МГц	Потребляемая мощность, Вт	Интерфейс
AMD K5	K5	0.5-0.35	50-66	75-100	11-15	Socket 5/7
		0.35	60-66	90-115	12-16	Socket 5/7
AMD К6	К6	0.35 CMOS	66	166-300	13-28	Socket 7
		0.25	66	200-300	13-28	Socket 7
K6-2		0.25	66-100	266-550	15-30	Super7(321 p)
К6 3		0.25	100	400-450	18-30	Super7
Athlon	К7	0.25	200	500-700	36-54	Slot A(575 p)
		0.18	200	550-950	31-62	Slot A
		0.18	200	700-1.4 ГГц	38-72	Socket A/Slot A
Duron		0.18	200	600-950	27-41	Socket A (Socket 462)
		0.18	200	900-1.3 ГГц	44-60	S 462
		0.13	266	1.4-1.8	57	S 462
Athlon ХР/МР		0.18	266	1.4-1.7	62-72	Socket 462
		0.13	266	1.4-2.25	49-74	S 462
		0.13	266-400	1.86-2.33	66-77	Socket A
Sempron	К7	0.13	333	1.5-2.0	62	S 754/S 939
		0.13	333	1.5-2.0	62	S462
		0.09	400	1.6	62	S 754
Sempron	К7	0.09	400	1.6-1.8	59-64.0	Socket А/ Socket 754
		0.09	400	1.6-2.0	35-62	AM2
Athlon 64	К8	0.13	400	1.8-2.4	89	S 754
		0.09	400	1.6-2.4	89	S754
		0.09	400	1.8-2.2	67	S 939
		0.09	400	2.0-2.4	16-89	S 754
		0.09	400	2.2	89	S 939
		0.09	400	1.8-2.4	35-62	AM2
		0.09	400	2.0-2.2	67	S 939
Opteron		0.13	800/НТ	1.4-2.4	55-95	S 940
		0.09	1000/НТ	1.6-3.0	55-95	S 940
Athlon 64 x 2	2-ядерные	0.09	667-800	2.0-2.4	69-110	S939
		0.09		2.0-2.4	89-110	S 939
		0.09		2.0-2.6	65-89	AM2
		0.09		2.0-2.8	65-89	AM2

Проект многопортового внутреннего кэша процессора AMD-K6-3 позволил как кэшу L1 (64 Кбайт), так и кэшу L2 (256 Кбайт) выполнять одновременное 64-битовое чтение и запись операций за один такт процессора. В дополнение к этому многопортовому проекту кэша ядро процессора AMD-K6-I11 было в состоянии получить доступ к кэшам L1 и L2 одновременно, что увеличивало общую пропускную способность центрального процессора.

Процессор AMD Athlon

Выпуск процессора Athlon летом 1999 года был наиболее удачным ходом AMD. Это позволило им гордиться тем, что они произвели первый процессор седьмого поколения (у него было достаточно много радикальных архитектурных отличий от Pentium ll/lll и К6-3, чтобы заслужить название процессора следующего поколения), и это означало также, что они вырвали технологическое лидерство у Intel.

Древнегреческое слово Athlon означает «трофей», или «игры». Athlon - процессор, с помощью которого AMD надеялась увеличить реальное конкурентоспособное присутствие в корпоративном секторе, помимо его традиционного преимущества на потребительском рынке и рынке трехмерных игр. Ядро размещается на кристалле в 102 квадратных миллиметров и содержит приблизительно 22 миллиона транзисторов.

Основные элементы ядра Athlon

Многократные декодеры

Три полных декодера переводят х86-команды в макрооперации (MacroOPs) с фиксированной длиной для более высокой пропускной способности команд и увеличения мощности обработки. Вместо того чтобы выполнять х86 команды с длиной 1-15 байтов, процессор Athlon выполняет макрооперации фиксированной длины.

Блок контроля команд

Как только макрооперация расшифрована, за цикл посылаются до трех макроопераций блоку управления инструкциями (ICU). Это буфер перенаправления макроопераций с 72 входами (ROB), который управляет выполнением каждой макрооперации в целом, осуществляет переименование регистра для операндов, управляет любыми условиями исключения и действиями команды. ICU посылает макрооперацию планировщику исполнения.

Конвейеры исполнения

Athlon содержит 18-разрядный планировщик макроопераций и 36-разрядный планировщик операций мультимедиа и ПТ. Эти планировщики распределяют MacroOPs по девяти независимым конвейерам - три для вычислений с ФТ, три для вычисления адресов и три для выполнения команд ММХ, 3DNow! и операций ПТ для х87.

Супер скалярный блок плавающей точки FPT

Предыдущие центральные процессоры AMD были недостаточно производительными при работе с ПТ по сравнению с Intel. К этому недостатку более чем ответственно отнеслись в Athlon, который характеризуется суперскалярной архитектурой, включающей три конвейера выполнения команд с ПТ вне естественного порядка - FMUL (перемножение с ПТ), FADD (сложение с ПТ) и FSTORE (запись с ПТ). «Суперскалярность» означает способность центрального процессора выполнять более одной команды за такт процессора. Athlon же может выполнять одну операцию над 32-битовым числом с ПТ за такт процессора, что дает производительность в 2.4 Гфлопс при частоте в 600 МГц.

Прогнозирование переходов

Процессор Athlon предлагает сложную динамическую логику прогнозирования ветвления, чтобы минимизировать или устранить задержки из-за команд перехода, широко распространенные в программном обеспечении х86.

Системная шина

Системная шина Athlon - первая системная шина на 200 МГц для х86-платформ. Основанная на протоколе Digital Alpha EV6, первичная шина (FSB) - потенциально расширяемая до 400 МГц и более и, в отличие от разделяемой шины SMP (Symmetric Multi-Processing) проекта Pentium 3, использует архитектуру «точка-точка», чтобы обеспечить широкую полосу пропускания для одно- и многопроцессорных х86 платформ.

Архитектура кэша

Архитектура кэша Athlon существенно превосходит обычные центральные процессоры шестого поколения - полноценный кэш первого уровня 128 Кбайт, в 4 раза больший, чем у Pentium 3, и быстродействующий 64-битовый контроллер вторичного кэша 2-го уровня, поддерживающий от 512 Кбайт до 8 Мбайт.

Расширенный 3D Now

В ответ на Streaming SIMD Extensions (Intel Pentium 3) реализация 3DNow! в Athlon была модернизирована добавлением 24 новых команд к исходной 21 инструкции 3DNow!

Athlon был первоначально доступен в диапазонах скорости 500.550 и 600 МГц и 650 МГц немного позднее (все изготовлены по 0.25-мкм технологии). К концу 1999 года AMD еще более повысила частоту: его ядро К75 (750 МГц) является первым процессором, построенным с использованием алюминиевой 6-слойной технологии 0.18-мкм компании AMD.

Утверждение о том, что это был самый быстрый х86 совместимый центральный процессора тысячелетия, спорно, поскольку Intel быстро ответила объявлением 800 МГц Pentium 3. Однако AMD вскоре вернула лидерство в 2000 году выпуском версий на 800 и 850 МГц и преуспела в опережении Intel в преодолении барьера 1 ГГц буквально через несколько недель.

Процессор Thunderbird

В середине 2000 года была выпущена улучшенная версия Athlon с кодовым названием «Thunderbird».

Технология 0.18-мкм, кэш память 2-го уровня (L2) размером в 256 Кбайт расположена на плате процессора и работает на полной частоте процессора (первые процессоры Athlon имели кэш L2, работавшую на меньших частотах, например при частоте в 1 ГГЦ, память L2 работала на 330 МГц).

Интерфейсы - 462-контактный Socket А и Slot А. Частоты от 0.75 до 1 ГГц. Размещение 256 Кбайт памяти на кристалле привело к увеличению его размера до 120 квадратных миллиметров (102 квадратных миллиметров для ядра). Однако он меньше исходного (0.25-micron) К7 Athlon, который занимает 184 квадратных миллиметров. Добавление 256 Кбайт к L2-кэшу на кристалле весьма увеличивает число транзисторов. Центральный процессор Thunderbird включает 37 миллионов транзисторов, то есть 15 миллионов добавились для размещения кэша L2.

Осенью 2000 года был выпущен чипсет AMD760, обеспечивающий поддержку для памяти DDR SDRAM РС1600 (200 МГц FSB) и РС2100 (266 МГц FSB). Другие особенности - AGP 4-х, 4 порта USB , адресация памяти 8 Гбайт на 4 DIMM и поддержка АТА-100. С этого момента процессоры Athlon выпускались только для разъемов Socket А. Последние из процессоров Athlon/Thunderbird были выпущены летом 2001 года, достигнув частоты 1.4 ГГц.

Процессор Duron

В середине 2000 года был выпущен процессор Duron, предназначенный для дома и офиса. Название происходит от латинского «durare» - «вечный», «длительный». Кэш-память L1 (128 Кбайт) и L2 (64 Кбайт) размещается на плате. Первичная системная шина работает на частоте 200 МГц. Поддерживается улучшенная технология 3DNow! Технология 0.18-мкм, частоты 600.650 и 700 МГц. Интерфейс - 462-контактный разъем Socket А.

Процессор Palomino (Athlon ХР - EXtra Performance)

Процессор выполнен по 0.18-мкм технологии с использованием медных проводников на плате (вместо алюминия), содержит 37.5 миллионов транзисторов на кристалле в 128 квадратных миллиметров. Достигнуто понижение на 20 % энергопотребления сравнительно с Thunderbird. Введен ряд новшеств, в совокупности именуемых AMD как «QuantiSpeed Architecture»:

• введение дополнительного буфера - буфера быстрого преобразования адреса (БПА, TLB - Processor`s Transition Lookaside Buffer). Это дополнительная кэш память, расположенная между L1 и L2. В частности, TLB содержит данные, которые используются для перевода виртуальных адресов в физические и наоборот;
• поддержка SSE технологии Intel. В Palomino добавлены еще 52 новые команды SIMD по отношению к ранее имевшимся. Удвоено количество исходных 21 SIMD-команд, реализующих «3DNow!», и получена технология «Enhanced 3DNow!» («3DNow! Professional»);
• использование технологии упаковки OPGA (organic PGA) для замещения CPGA (ceramic PGA), которая использовалась ранее. Использование пластмасс вместо керамики технологичнее, платы оказываются легче и обладают лучшими тепловыми свойствами. Кроме того, можно плотнее размещать навесные элементы, что уменьшает наводки и помехи. OPGA размещаются на уже известном разъеме Socket А.

Процессор Morgan

Morgan первоначально представлял собой ядро Palomino c удаленными 3/4 кэша L2 (64 Кбайт вместо 256 Кбайт). Размер кристалла - 106 квадратных миллиметров, число транзисторов - 25.18 миллионов. Напряжение питания было изменено с 1.6 до 1.75 В.

Процессор Thoroughbred

Летом 2002 года AMD начала поставлять первый процессор с 0.13-мкм технологией и медными соединениями. Площадь кристалла - 80 квадратных миллиметров (у его предшественников - 128 квадратных миллиметров). Питание - 1.65 В, размеры кэша на кристалле - 128 Кбайт для L1 и 256 Кбайт для L2, разъем - Socket А. Эквивалентная производительность Athlon ХР - 2400+ или 2600+.

Однако ядро Thoroughbred рассматривать как простую переделку Palomino с учетом новых норм технологического процесса все же не совсем верно. Thoroughbred по своей внутренней структуре значительно отличается от Palomino, в чем можно убедиться по микроснимкам процессорных ядер.

• а - Palomino.
• б - Thoroughbred.

Процессор Sempron

Летом 2004 года AMD объявила о выходе центрального процессора семейства Sempron. Первоначально задуманный как преемник успешного центрального процессора Duron и прямой конкурент процессору Celeron D (Intel, 90 нм), диапазон применения Sempron фактически перекрыл диапазон Athlon AMD ХР и поставил фирмы, выпускающие настольные и мобильные персональные компьютеры, перед выбором - либо Sempron, либо Athlon 64.

Все первые центральные процессоры базировались на 130 нанометровой технологии AMD. Наиболее мощные образцы (3100+) выпускаются в формате интерфейса Socket 754 (Athlon 64 - в формате Socket 939). Другие участники семейства - от 2 ГГц (2800+) до 1.5 ГГц (2200+) - используют Socket А.

В дальнейшем Sempron предполагается перевести на 90 нанометровую технологию и интерфейс Socket 939.

Архитектура процессора К8

Эта архитектура используется во всех современных серверных, настольных и мобильных процессорах AMD (Opteron, Athlon 64 и Athlon 64 Х2). Первым из процессоров К8 являлся Hammer (середина 2000 года).

Одним из главных новшеств К8 является 64-разрядная архитектура х86-64 ISA. Примером 64-разрядных процессоров (IA-64) является Intel Itanium. Однако между 64-разрядными архитектурами процессоров Itanium и К8 мало общего. Itanium - процессор, несовместимый с системой команд х86, тогда как К8, напротив, таковым является.

Стратегия AMD на 64 бита (х86-64) заключается в следующем - за основу взято производительное х86-ядро и расширен набор инструкций для возможности адресации 64-битового пространства памяти. Особенности архитектуры х86-64 (AMD64):

• обратная совместимость с инструкциями х86;
• 8 новых 64-битовых РОН плюс 64-битовые версии прежних 8 РОН х86 (доступны лишь в 64-битовом «длинном» режиме);
• поддержка SSE и SSE2 помимо восьми новых регистров SSE2;
• увеличен объем адресуемой памяти для приложений, работающих с большими объемами данных (доступно лишь в «длинном» режиме);
• высокая производительность 32-битовых приложений плюс поддержка появляющихся 64-битовых приложений, хороший вариант переходного процессора.

Таблица режимов процессоров К8

Режим	Подрежим	Назначение	Адресуемая память, Гбайт	Операционная система	Примечания
«Преемственности» (Legacy Mode)	Нет	Работа со всеми 16- или 32-бито-выми х86-прило-жениями	4	32-раз-рядная	Используются только 32 разряда в 64-разрядных регистрах. Дополнительные 64-разрядные регистры не задействованы. Перекомпиляция ПО не требуется
«Длинный» (Long Mode)	Полный (64 разряда)	Работа с 64-разрядными приложениями (инструкции х86-64)	Более 4	64-разрядная	Используются 64-разрядные основные и дополнительные регистры. Требуется перекомпиляция старых программ
		Совместимости (Compatibility Mode)	Запуск 32-разрядных программ в 64-разрядной операционной системы	2 в 32-битовой операционной системе. 4 в 64-битовой операционной системе	Используются только 32 разряда е 64-разрядных регистрах. Дополнительные 64-разрядные регистры не задействованы. Перекомпиляция ПО не требуется

Основные недостатки:

• процессор продолжает поддерживать архитектуру х86, которая достаточно устарела;
• новые РОН можно использовать лишь в 64-битовом режиме, что не позволяет повысить производительность 32-битовых приложений посредством улучшения архитектуры системы команд.

Для реализации возможности работы как с 32-битовыми, так и с 64-битовыми приложениями процессоры К8 поддерживают два режима работы - Long Mode и Legacy Mode. В режиме Long Mode также предусмотрено два подрежима - 64-битовый и Compability mode (режим совместимости).

Некоторые прочие особенности К8

• контроллер памяти интегрирован в сам процессор. Традиционно он располагается в «северном мосте» чипсета на системной плате. Собственно, контроллер памяти - это основной функциональный блок «северного моста» (в чипсетах Intel его так и называют - МСН, Memory Controller Hub); встроенный порт («линк») шины HyperTransport - универсальной шины межчипового соединения. В процессорах К8 Opteron может быть до 3-4 линков НТ, что позволяет комбинировать их в кластерные структуры

• архитектура К8 разработана с перспективой создания многоядерных процессоров и многопроцессорных систем: если центральные процессоры Intel Хеоn может продемонстрировать лишь 11 процентов увеличения производительности при переходе к двум процессорам, то в случае с Opteron оно составляет 24 процента;
• усовершенствован блок предсказания переходов - для увеличения точности он содержит историю 16 000 переходов, а также 2000 адресов назначения.

Исполнение инструкций на конвейере К8 начинается с блока выборки инструкций. За один такт блок выбирает из кэша 16 байт данных и выделяет из них от одной до трех инструкций х86 - сколько в выбранных данных поместилось. Поскольку средняя длина команды х86 составляет 5-6 байт, то, как правило, блоку удается выбрать три команды за такт.

На втором такте конвейера выбранные команды распределяются по трем блокам декодирования инструкций. Самые сложные команды отправляются в декодер сложных команд (VectorPath), другие - в декодеры простых команд (DirectPath).

Исходные х86-инструкции на завершающих этапах работы декодера К7/К8 переводятся в макрооперации, или МакОПы (mOPs). Большинству х86-инструкций соответствует одна МакОП, некоторые преобразуются в 2 или 3, а наиболее сложные, например деление или тригонометрические, - в последовательность из нескольких десятков МакОП. Макрооперации имеют фиксированную длину и регулярную структуру.

Условно можно считать что в определенный момент МакОп может «расщепляться» на две микрооперации (МкОП). Как правило, в К7 и в К8 МакОП содержит две МкОП - одну для АЛУ (ALU) (или блока ПЗ - FPU), другую - для УВА (устройства вычисления адреса, AGU - Address Generation Unit).

За счет конвейеризации возможны ситуации, когда одновременно в разных блоках процессора будут выполняться до двух десятков команд - и в К7, и в К8 имеется десять исполнительных устройств - три ALU, три FPU, три AGU и отдельный блок умножения.

Подобно тому, как объединение двух отдельных МкОП в одну МакОП дает явные преимущества, точно так же дела обстоят и с самими МакОП - практически везде они выступают не в виде самостоятельных единиц, а в виде группы. Группу образуют три МакОП, которые одновременно запускаются на параллельные каналы.

Вся дальнейшая работа идет не с одиночными, а с «тройками» МакОП («линиями», line). Такая «линия», с точки зрения центрального управляющего блока процессора - ICU (Instruction Control Unit) воспринимается как единое целое: все основные действия выполняются именно над «линиями», в первую очередь выделение внутренних ресурсов.

Сгенерированные «линии» от декодеров по одной за такт поступают в блок управления командами - Instructions Control Unit (ICU), где подготовленные к исполнению линии накапливаются в специальной очереди (24 линии).

Из очереди в 24 линии по три МакОП в каждой ICU выбирает в наиболее удобной для исполнения последовательности (одна-три МакОП) и пересылает их либо на АЛУ, либо на блок ПЗ в зависимости от типа микрооперации. В случае АЛУ микрооперации сразу же попадают в очередь планировщика (шесть элементов по три МакОП), который подготавливает необходимые для исполнения микрооперации ресурсы, дожидается их готовности и только потом отправляет. Причем при исполнении одной МакОП на самом деле может происходить исполнение сразу двух действий (МкОП).

Процессор Athlon 64х2

AMD снова оказалась впереди Intel, продемонстрировав действующий экспериментальный образец двухъядерного процессора летом 2004 года и поэтому Intel вызвала всеобщее удивление, все же выйдя первой на рынок с двухъядерным процессором весной 2005 года Однако, мало того, что AMD 64 Х2 был только короткое время позади Pentium Extreme Edition и Pentium D по датам выхода на рынок, он значительно опережал их по показателям эффективности.

Athlon 64 Х2 включает все возможности, заложенные в единственном ядре Athlon 64 (такие, как HyperTransport и Enhanced Virus Protection - EVP). Когда центральный процессор работает под операционной системой Windows ХР (SP2), EVP интерпретирует области системной памяти как «только данные», так что любой находящийся здесь фрагмент кода может быть либо прочитан, либо записан, но не может быть выполнен как код программы. Тем самым EVP действует как профилактическая мера против обычных злонамеренных вирусов, локализуя и обезвреживая их.

Основная архитектура ядра Х2 по существу та же, как и у Athlon 64. Различие в том, что новые чипы, размещаемые на единственном кристалле в 199 квадратных миллиметров, причем каждый содержит более чем 233 миллиона транзисторов, изготовлены по 90 нанометровой технологии AMD.

Таким образом, спецификации первоначально объявленного диапазона Athlon 64 Х2 были эквивалентны таковым из существующих центральных процессоров на 3500+, 3700+, 3800+ и 4000+ с изменением кэша L2 и тактовой частоты. Модели с 512 Кбайт кэша на ядре базируются на двойном ядре «Winchecter», в то время как версии версии кэша L2 на 1 Мбайт используют дизайн «Toledo». К лету 2005 года диапазон был расширен с появлением нового чипа (3800 +).

Первые процессоры архитектуры AMD64 появились еще в апреле этого года. Тогда компания AMD представила серверные модели Opteron серии 200. Их можно было использовать в одно- и двухпроцессорных конфигурациях. К сожалению частоты представленных процессоров (1,4—1,8 ГГц) сначала не очень порадовали пользователей. Однако благодаря своей уникальной архитектуре Opteron показал неплохие результаты. К осени модельный ряд Opteron расширился за счет как новых частот, так и новых серий. Сегодня AMD предлагает уже три серии процессоров для применения в одно- (серия 100), двух- (серия 200) и четырех- или восьмипроцессорных (серия 800) системах. Максимальная частота для процессоров Opteron сейчас составляет 2 ГГц (модели XX6).

Однако «не серверами едиными», и рынок ждал и даже требовал показать что-то действительно новое, массовое, недорогое — для всех. Масса слухов и предположений о частоте, сокете, объеме L2 кэша и даже названии новых настольных процессоров будоражили воображение. И вот в последней трети сентября AMD наконец раскрыла свои планы завоевания рынка.

• AMD Athlon 64 3200+
• AMD Athlon 64 FX-51

Кроме того, объявлено о выпуске процессоров для ноутбуков (класса DTR (DeskTop Replacement), класса замены настольному ПК) с рейтингами 3000+ и 3200+, но поскольку они отличаются от Athlon 64 только отсутствием закрывающей кристалл крышки, то особо про них пока говорить не будем, а просто чуть позже опубликуем статью и про такой процессор. Отметим только, что мобильная технология динамического изменения частоты и напряжения Cool"n"Quiet может быть задействована у всех процессоров архитектуры AMD64, дело только за поддержкой такой функциональности материнской платой. И конечно, пока процессоры Mobile Athlon 64 могут использоваться только в DTR-системах: они потребляют до 89 Ватт — например, версия 3000+ потребляет 81 Вт. Кстати этот показатель у Opteron составляет 85 Вт для младших моделей и 89 Вт для 2,0 ГГц и выше (это же касается и Athlon 64/Athlon 64 FX) — для процессоров архитектуры AMD64 всех линеек потребляемая мощность определяется исключительно частотой.

Итак, попробуем теперь расставить все по своим местам. Для начала советуем прочитать наши прошлые материалы по архитектуре AMD64:

• Тестирование процессоров Athlon 64 и Opteron в реальных приложениях

Поскольку про процессоры Opteron уже сказано и написано достаточно много, опишем новые продукты в виде отличий от них, благо ядра у всех практически одинаковые.

Процессор с названием Athlon 64 использует Socket 754 и имеет одноканальный интегрированный контроллер памяти с поддержкой DDR400 (не регистровой!). Он пришел на смену Athlon XP, который постепенно будет вытесняться с рынка. Несмотря на то что индекс производительности у нового процессора совпадает с максимальным у предшественника (а частота даже меньше), значительные отличия в архитектуре позволяют надеяться, что он будет превосходить Athlon XP 3200+ в скорости.

С Athlon 64 FX все еще проще — на момент анонса он отличался от Opteron только частотой, которая для модели FX-51 составляет 2,2 ГГц. Конечно, формально есть и отличие в поддержке памяти DDR400, однако, как мы увидим в дальнейшем, это не считается:). Этот процессор AMD позиционирует как high-end настольную модель. Хотя если учесть ее полную взаимозаменяемость с Opteron (в однопроцессорных системах), то становится ясно, что «позиционирование» это очень шаткое, и легко может быть проигнорировано особо сообразительными покупателями. :)

Несмотря на то что между контактами в сетке у обоих сокетов одинаковое расстояние в 1,27 мм, Socket 754 не является подмножеством Socket 940, поскольку его контакты расположены в квадрате 29 на 29 мм против 31 на 31 мм у 940-го. Поэтому в отличие от, например, известной пары i865/i875 и i848 производителям придется создавать разный дизайн плат для этих продуктов.

Однако оба сокета используют одинаковую систему крепления охлаждающих устройств.

Основание, на которое собственно и крепится кулер, состоит из двух частей: металлической подложки и пластмассовой рамки, которые располагаются с разных сторон материнской платы и скрепляются двумя винтами. Сам кулер крепится на рамку на две мощные защелки.

Кулеры, которые мы использовали, имели медное основание и приваренные медные ребра. Конструкция аналогична известным моделям Thermaltake Volcano 7+/11+ . Кстати, по обилию знаков этой торговой марки на разных частях боксового кулера можно предположить, что именно эта компания помогала AMD в разработке систем охлаждения новых процессоров. Размеры у разных моделей немного отличались. У боксовой версии от Opteron 240 (без проблем работающей и с более быстрыми процессорами, включая Opteron 146) использовалось основание размером 55x75x5 мм и 46 ребер площадью по 12 см 2 . Вентилятор от Delta размером 70x70x15 мм модели AFB0712HBB имел встроенный термодатчик для регулировки оборотов (максимальное значение — 4300 об/мин). Вариант от Thermaltake имел другие параметры: основание 65x60x4 и 36 ребер по 18 см 2 , вентилятор тот же, но уже без датчика. Кроме цельномедных версий была и одна алюминиевая с медным цилиндром внутри. Кроме того, возможно использование и Zalman CNPS7000-Cu (однако он крепится винтами и поэтому для частых замен не очень удобен).

В принципе, дизайн кулера предполагает, что он немного обдувает и расположенные рядом с процессором модули памяти, однако одна из использованных версий имела ориентацию ребер вдоль длинной стороны сокета и поэтому (по крайней мере, на протестированных платах) непригодна для этой цели.

Что касается шума, то все вентиляторы очень тихие (для Delta паспортный уровень шума составляет 38,5 дБА при максимальных оборотах). Так что с этой точки зрения у новых продуктов AMD все в порядке, несмотря на то что количество транзисторов в ядре у них почти в два раза больше, чем у Athlon XP (105,9 млн. против 54,3).

Приведем сводную таблицу параметров старых и новых процессоров, которые претендуют на место в системном блоке настольного ПК. Opteron тут смотрится, конечно, несколько чужеродно, и приведен, скорее, для наглядного сопоставления с Athlon 64 FX. Однако и цена на модели серии 100 не такая страшная — от $250.

	Athlon XP	Athlon 64	Athlon 64 FX	Opteron	Pentium 4
сокет	Socket A	Socket 754	Socket 940	Socket 940	Socket 478
рейтинг/модель	3200+	3200+	FX-51	146
частота	2,2 ГГц	2,0 ГГц	2,2 ГГц	2,0 ГГц	3,2 ГГц
шина	3,2 ГБ/с	6,4 ГБ/с	6,4 ГБ/с	6,4 ГБ/с	6,4 ГБ/с
память, скорость	6,4 ГБ/с *	3,2 ГБ/с	6,4 ГБ/с	5,3 ГБ/с	6,4 ГБ/с *
L1	I: 64КБ D: 64 КБ	I: 64КБ D: 64 КБ	I: 64КБ D: 64 КБ	I: 64КБ D: 64 КБ	I: 12000 мОп D: 8 КБ
L2	512 КБ	1024 КБ	1024 КБ	1024 КБ	512 КБ

* определяется чипсетом

Несмотря на то что в этой таблице приведены официальные данные, в ней есть неточность — на самом деле процессоры Opteron (мы проверили как модели ранней ревизии — B3, так и последней — C0) прекрасно работают и с памятью DDR400! Дело, оказывается, только в том, что регистровых модулей с такой скоростью в апреле еще не было. Да и валидация памяти для серверных систем — процесс небыстрый. Будем считать, что AMD просто перестраховалась.

Что касается дальнейших планов компании, то тут можно предположить только одно — частоты будут повышаться. Для предыдущей архитектуры (ядро Barton) была достигнута отметка в 2,2 ГГц, а Athlon 64 FX с этого начинает. Так что можно надеяться, что будут и следующие, более быстрые процессоры, но революционная часть на этом завершена. Следующий большой шаг — переход на технологию 90 нм.

Внешне процессоры практически не отличаются друг от друга. Только у Athlon 64 корпус аналогичен последним «зеленым» Athlon XP с органическим основанием, а у Athlon 64 FX и Opteron он керамический. И конечно, все они закрыты металлической крышкой.

Что касается маркировки, то тут одним предложением не обойдешься:), но попробуем, исходя из текущей информации, хоть что-то расшифровать. Заметим, что эта информация не является строго официальной, поэтому в дальнейшем возможны изменения и дополнения.

Мы имели дело со следующими процессорами:

• Opteron 240: OSA240CCO5AH
• Opteron 244: OSA244CEP5AL
• Opteron 146: OSA146CEP5AK
• Athlon 64 FX-51: ADAFX51CEP5AK
• Athlon 64 3200+: ADA3200AEP5AP

Итак, первая буква говорит о бренде: O — Opteron, A — Athlon 64. Вторая — о применении: S — Server, D — Desktop. Конечно, пока у нас есть только комбинации OS и AD, но кто знает, может, AMD выпустит и серверный Athlon 64? :-)

Третья буква по некоторым источникам определяет некий «Power Limit». Однако подробных объяснений пока нет, да и все протестированные процессоры имеют здесь букву «A», так что по этому параметру их пока не различишь.

Наконец, четвертым пунктом у нас идет номер модели. Для Opteron это три цифры, первая — номер серии, вторая пока равна четырем, а последняя, всегда четная, определяет частоту: от «0» для 1,4 ГГц до «6» для 2,0 ГГц. У Athlon 64 мы видим здесь индекс производительности в виде четырех цифр, которые соответствуют названию конкретной модели. Аналогичная ситуация и с Athlon 64 FX.

Далее следует вариант исполнения корпуса: A — 754-контактный OuPGA с крышкой (для Athlon 64), B — 754-контактный OuPGA без крышки (мобильный Athlon 64) и C — 940-контактный CuPGA тоже с железной крышкой у Opteron и Athlon 64 FX.

Следующая буква показывает напряжение ядра. Для первой модели Opteron, которую мы тестировали, оно составляет 1,55 В (буква C), а для всех остальных — 1,50 В (буква E). Предусмотрено использование букв через одну до Y, которая соответствует значению 1,00 В.

Седьмой показатель определяет рабочую температуру процессора. «O» соответствует 69°C, «P» — 70°C. Следующие по алфавиту буквы обозначают бо льшую температуру, вплоть до «Z» — 105 градусов по Цельсию.

Последняя цифра показывает объем L2 кэша процессора: 1 — 64 КБ, 2 — 128 КБ, 3 — 256 КБ, 4 — 512 КБ, 5 — 1 МБ. Как легко убедиться, у представителей архитектуры AMD64 меньше одного мегабайта кэша пока нет.

Ну и, наконец, две последние буквы определяют степпинг, ревизию, сокет, количество когерентных шин HT и все такое. Главное запомнить, что если буквы старше AI, то это степпинг C0 или выше.

В общем, самыми важными (и простыми для запоминания:-)) являются первые три буквы, которые определяют серверный или настольный процессор, и, конечно, индекс модели, который показывает производительность в единицах, известных только самому производителю. :-)

Поскольку производительность — не единственное, что интересует покупателей, то сообщим и цены, по которым компания планирует продавать новые продукты: $417 за Athlon 64 3200+ и $733 за Athlon 64 FX-51 (мобильные процессоры пойдут за $417 и $278 за модели 3200+ и 3000+ соответственно). В целом, цены на уровне high-end настольных процессоров, но вот до желанных «$64 за 64 бита!» еще очень и очень далеко. С другой стороны, это лишь начало, и можно ожидать значительного снижения цен в ближайшие месяцы, однако сейчас все это только для очень нетерпеливых. Ну а количество проданных процессоров будет определяться и результатами, которые они покажут в тестах производительности.

Как вы помните, AMD еще во время представления Athlon XP опубликовала список приложений, которые использовались ею для присвоения рейтингов. Но вот использованием даже не рейтинга, а кодового имени (FX-51) у настольного процессора компания еще раз подчеркнула свой оригинальный подход к понятию «производительность».

Современная версия списка приложений, используемых для оценки скорости, выглядит так:

Productivity	eTesting Labs inc. Business Winstone 2001
	eTesting Labs inc. Business Winstone 2002
	BAPCo SYSmark 2001 Office Productivity
Media Computing	eTesting Labs inc. Content Creation Winstone 2002
	eTesting Labs inc. Content Creation Winstone 2003
	RAW AVI to MPEG2 (Bbmpeg, AVItoMPEGg2)
	XMPEG 5.0 patched / DivX (5.03 Pro bundle) MPEG2 to MPEG4
	RazorLAME 1.1.5 MP3 encoder
	BAPCo SYSmark 2001 Internet Content Creation
	WinRAR
3D Gaming	Futuremark Corporation 3DMark 2001SE (D3D Hardware T&L)
	Futuremark Corporation 3DMark 2001SE (D3D Software T&L)
	Futuremark Corporation 3DMark 2003 Hardware
	Futuremark Corporation 3DMark 2003 Software
	Futuremark Corporation 3DMark 2003 CPU
	Aquamark (1024x768)
	Commanche 4 Demo (1024x768x32)
	Half-Life Smokin" (1024x768x32)
	Jedi Knights II demo (1024x768x32)
	QuakeIII Demo2 (1024x768x32)
	Return to Castle Wolfenstein 3D (1024x768x32)
	Serious Sam: Karnak: Peaceful Night Coup demo (1024x768x32)
	Serious Sam: Second Encounter-Demo version (1024x768x32)
	Unreal Tournment (1024x768x32)
	Unreal Tournment 2003 Flyby
	Unreal Tournment 2003 Botmatch
	Splinter Cell (1_1_1)
	Splinter Cell (1_1_2)
General Performance	BAPCo SYSmark 2001 — Overall Performance

Безусловно, по сравнению с прошлым вариантом стало немного лучше — добавились популярные задачи типа кодирования медиаданных и архивирования. С другой стороны, обилие синтетических тестов типа SYSmark и Winstone немного смущает. Поскольку уже давно известно, что любой современный процессор с частотой порядка 2 ГГц в силах обеспечить достойную работу в современных офисных приложениях. Конечно, есть примеры получения по 1000 электронных писем с упакованными вложениями в день и постоянной проверки всего этого (включая двухгигабайтную почтовую базу) антивирусом, но в этом случае нужно апгрейдить не железо:-), да и указанная синтетика такую ситуацию не проигрывает.

Туда же выкидываем тесты 3DMark с «D3D Software T&L», поскольку если уж человек потратился на такой процессор и не стал покупать достойную видеокарту, то, видимо, он не играть на компьютере будет.

С некоторыми играми типа QuakeIII тоже не очень ясно — стоит ли покупать новый процессор для увеличения количества fps с 220 до 290? :-) Да и в руководстве по проведению тестов от AMD, бывает, проскакивает «Select «Preferences» to «Speed». С одной стороны, конечно, понятно, что не видеокарту хотим тестировать, но…

В общем, остается кодирование в MP3 (хотя… и так 5-10 минут на диск, зачем быстрее? :-)), преобразование в MPEG2 (но тоже непонятно, зачем это делать из RAW AVI? У всех диски большие и быстрые, чтобы хранить более полутора гигабайт за минуту?), а вот «MPEG2 в MPEG4» совершенно точно продолжает нервировать своей медлительностью.

Явно не хватает задач класса рендеринга и расчетных задач. Видимо, эти приложения компания относит уже к рабочим станциям. В целом, пожалуй, это правильно, поскольку, по многочисленным опросам, мощные ПК дома обычно используются сами знаете для чего:-). Однако позиционирование (опять это подозрительное слово:-)) процессора Athlon 64 FX легко может быть исправлено и в сторону «рабочих станций начального уровня», если он покажет в этих приложениях достойную скорость.

64-битные приложения и Windows XP for AMD64

Заранее хотим предупредить, что несмотря на цифры «64» в названии, действительно использовать 64-битные расширения на рабочих столах мы будем еще не скоро. Конечно, энтузиасты уже сейчас могут попробовать вкусить их, используя соответствующие версии Linux, однако реально массовое распространение 64-битного режима начнется только с выпуском компанией Microsoft своей ОС Windows для этой платформы. В настоящий момент компания работает над двумя версиями ОС — серверной и десктопной. Обе они уже существуют в виде бета-версий. У нас была возможность ознакомиться с пре-релизом Windows XP for AMD64.

Как вы видите на скриншоте, запуск обычного Microsoft Office XP, программы VirtualDub с кодеком DivX, файлового менеджера FAR прошли успешно. Чего нельзя сказать о графических приложениях. Несмотря на «полную совместимость», попытка запуска игр QuakeIII и Return to Castle Wolfenstein окончилась неудачей (игры не смогли настроить графическую систему). В то время как Serious Sam: The Second Encounter и Unreal Tournament 2003 Demo заработали без проблем. Что касается скорости, то на ее показатели в 3D-приложениях, которыми являются игры, очень большое влияние оказывают драйверы видеокарты. В данном случае Детонаторы NVIDIA версии 50.30 от мая этого года не хватали звезд с неба и показали 30-процентное падение скорости по сравнению с Windows XP Pro с драйвером 45.23. Видимо, именно портирование драйверов под новую систему (которое обязательно, поскольку драйвера в ней обязаны быть 64-битными) будет основной проблемой в первое время. Заметим, что ОС так их скрывает, что найти собственно файлы драйвера можно только вручную в проводнике. Попытка обнаружить их поиском в проводнике или файловом менеджере FAR окончилась неудачей. Есть и сомнения в версии используемого драйвера NVIDIA, поскольку в свойствах файла драйвера фигурирует цифра 50.40 и дата 8 августа этого года.

Конечно, и большинство консольных приложений тоже не должны иметь проблем с запуском под этой версией ОС. Исключение составляют программы, которые используют 16-битный код (например, в библиотеках), и те, что запускают для своей работы специальные системные драйверы, например, для доступа к аппаратным ресурсам (одна из таких программ — утилита для получения информации о процессоре, материнской плате и памяти, CPU-Z — не смогла показать полностью всю информацию под Windows XP for AMD64). Ну а о том, что скорость работы win32-приложений (не графических) в новой ОС по крайней мере не хуже, чем в 32-битной версии, говорит и тот факт, что показатели теста SPEC CPU2000, некоторые подтесты которого очень чувствительны к скорости памяти, практически не изменяются при работе в Windows XP for AMD64.

Чипсеты

Чипсеты для процессоров архитектуры AMD64 отличаются тем, что в случае десктопного применения они практически не влияют на скорость. Судите сами: память в таких системах подключается непосредственно к процессору, а единственный формально «толстый» потребитель информации — видеокарта — уже давно обзавелась своей объемной и быстрой памятью. Так что основные потоки информации циркулируют вне чипсета. Да, конечно, есть сеть и накопители, однако стандартные 100BaseTX требуют всего около 10 МБ/с, а жесткие диски хоть и совершенствуют интерфейс в направлении 150 МБ/с, но (также — для десктопов) сами по себе только приближаются к скоростям чтения с поверхности порядка 70—80 МБ/с.

Конечно, для рабочих станций у нас появляются и гигабитные сетевые контроллеры, и RAID-массивы на жестких дисках, однако это уже совсем другая история.

Еще одним интересным свойством чипсетов является их универсальность и масштабируемость. Поскольку с процессором(-ами) они общаются исключительно по стандартной шине HyperTransport, то, учитывая положительный опыт с Socket A, производители вполне могут рассчитывать на долгую жизнь своих разработок. Ну а то, что любой чипсет (по крайней мере, формально) может работать как с одним, так и с двумя и более процессорами, позволяет позиционировать один продукт на несколько рынков одновременно.

Однако у первого поколения настольных чипсетов есть и общий недостаток — они поддерживают только одну шину HT. Как вы помните по прошлым публикациям , чипсет AMD8000 отличается великолепными возможностями расширения, так как большинство чипов имеют две шины HT и могут подключаться последовательно (правда, «выходная» шина только восьмибитная). Поскольку HT в текущей редакции поддерживает скорость обмена до 6,4 ГБ/с, это позволяет не иметь узких мест для шести шин PCI-X, двенадцати PCI 2.2 64 бит/66 МГц или 48 обычных PCI 32 бит/33 МГц.

К сожалению, существующие решения не от AMD лишены таких возможностей, и область их применения ограничивается обычными ПК, а для перехода на следующий уровень производителям придется придумывать что-то новое.

Отметим, что помимо рассматриваемых сегодня продуктов от NVIDIA () и VIA (), на рынок чипсетов для новых процессоров AMD также вышли изделия компаний ALI () и SiS (). Сейчас это двухчиповые решения, однако в планах стоят и одночиповые продукты. Кроме того, в будущем ожидается появление чипсетов с поддержкой шины PCI Express и 3GIO. К этому моменту и ATI обещает представить свои чипсеты, включая вариант с интегрированной графикой.

NVIDIA

Одним из первых чипсетов от сторонних компаний для процессоров AMD оказался NVIDIA nForce3 Pro 150. Это одночиповое решение сочетает в себе как мост для поддержки шин AGP и PCI, так и все стандартные для южного моста контроллеры:

• 2 канала PATA/IDE с поддержкой UltraATA 133 и RAID
• Fast Ethernet сетевой контроллер
• 6 портов USB 2.0
• AC"97 звуковой контроллер с поддержкой 5.1 и цифрового выхода

В следующую версию чипсета — с индексом 250 — планируется включить гигабитный сетевой контроллер, 2 порта PATA и 4 порта SATA. Ну а сегодняшние платы используют для SATA и Gigabit Ethernet внешние чипы.

В тестировании сегодня участвуют материнские платы на этом чипсете: ASUS SK8N для Socket 940 и Gigabyte K8NNXP для Socket 754.

Поскольку основная тема статьи — новые процессоры, то здесь приведем только краткие характеристики плат, а подробное сравнение оставим до следующего раза.

Плата	ASUS SK8N	Gigabyte K8NNXP
Чипсет	NVIDIA nForce3 Pro 150	NVIDIA nForce3 Pro 150
Поддержка процессоров	Socket 940, AMD Opteron, Athlon 64 FX	Socket 754, AMD Athlon 64
Разъемы памяти	4 DDR до 4 ГБ	3 DDR до 3 ГБ
Слоты расширения	AGP/ 5 PCI	AGP/ 5 PCI
Порты ввода/вывода		1 FDD, 2 COM, 1 LPT, 2 PS/2
USB	4 USB 2.0 + 1 разъем на 2 USB 2.0	2 USB 2.0 + 2 разъема по 2 USB 2.0
FireWire	2 порта (один на планке, внешний контроллер TI)	3 порта (планки в комплекте, внешний контроллер TI)
	2 порта PATA (ATA133)	2 порта PATA (ATA133)
Внешний IDE-контроллер		Silicon Image Sil3512 (2 порта SATA), GigaRAID IT8212 (2 порта PATA)
Звук	AC"97-кодек Avance Logic ALC650	AC"97-кодек Avance Logic ALC658
Сетевой контроллер	интегрированный Fast Ethernet	интегрированный Fast Ethernet и внешний Gigabit Ethernet
I/O-контроллер	ITE IT8712F-A	ITE IT8712F-A
BIOS	4 Мбит AMI BIOS	4 Мбит AwardBIOS v6.00PG
Форм-фактор, размеры	ATX, 30,5x24,5 см	ATX, 30,5x24,4 см

Отметим, что у процессоров Athlon 64 есть некоторое ограничение в плане скоростей и объема памяти, вызванное применением нерегистровых модулей. В частности, на частоте 400 МГц можно использовать только 2 модуля, что ограничивает максимальный объем оперативной памяти в этом случае до 2 ГБ.

Как это обычно и бывает, первые продукты для новой архитектуры производитель старается «набить» по максимуму, считая, что у первых покупателей денег много и они могут себе позволить потратить значительную сумму. Так вышло и с SK8N и K8NNXP. Сейчас их можно приобрести примерно за $200. Конечно, для массового рынка это слишком много. Безусловно, вскоре мы увидим и версии без контроллеров FireWire и SATA, которые будут дешевле. Да и ежедневные анонсы других производителей говорят о будущей конкуренции на рынке плат для новых процессоров AMD, что также приведет к снижению цен.

VIA

Компания VIA тоже не смогла отказаться от такого свежего рынка и выпустила свой чипсет для новых процессоров AMD — VIA K8T800. Кстати, по первым обзорам Athlon 64 в Сети вы должны помнить и фантома с названием K8T400M (или даже K8М400 — с интегрированным видеоконтроллером), до массового производства плат на котором дело так и не дошло. Пока AMD откладывала выпуск своего настольного процессора, VIA выпустила новую версию своего чипсета:-) (хотя, скорее всего, просто переименовала старый).

В отличие от чипсета nForce3, он выполнен в почти классическом варианте — с северным и южным мостом, которые соединены шиной 8X V-Link с пропускной способностью 533 МБ/с (в некоторых источниках указывается цифра в 1 ГБ/с). В качестве high-end южного моста используется чип VT8237 (уже известный по платам на KT600), который поддерживает:

• восемь портов USB 2.0
• два порта Parallel ATA133/100/66 с поддержкой до 4 устройств
• звуковые решения от VIA: VIA Vinyl 5.1 & Vinyl Gold 7.1
• два порта SATA с поддержкой RAID (V-RAID: RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, JBOD)
• интегрированный 10/100 BaseT сетевой контроллер
• подключение Gigabit Ethernet companion controller

Как одно из достоинств своего чипсета, компания представляет технологию Hyper8, за красивым названием которой скрывается поддержка режима шины HyperTransport между процессором и чипсетом 16 бит/800 МГц в обе стороны.

Действительно, у плат на nForce3 эти параметры составляют «всего» 8 бит/600 МГц в одну сторону и 16 бит/600 МГц в другую. Однако такое формально большое отличие не играет сегодня практически никакой роли, поскольку у любого чипсета под AMD64 единственным серьезным потребителем данных является видеоконтроллер на шине AGP, которая в настоящее время почти не загружена при реальной работе. Возможно, в будущем, для рабочих станций и серверов с шинами PCI-X и PCI Express это и будет важно, но сейчас несколько преждевременно. Поскольку BIOS платы на K8T800 позволяет настроить разрядность и частоту шины HT, то мы провели экспресс-тестирование в Return to Castle Wolfenstein и SPECviewperf и не выявили никаких отличий в скорости при работе в указанных режимах.

В тестировании принимали участие материнские платы ASUS K8V Deluxe и MSI K8T Neo для Socket 754. Результаты тестов плат практически совпадают. Для определенности на диаграммах приводятся показатели платы от ASUS. Но советуем относиться к результатам с осторожностью, так как использовались бета-версии BIOS, и с выходом релиза может многое измениться.

Плата	ASUS K8V Deluxe	MSI K8T Neo
Чипсет	VIA K8T800 + VT8237	VIA K8T800 + VT8237
Поддержка процессоров	Socket 754, AMD Athlon 64	Socket 754, AMD Athlon 64
Разъемы памяти	3 DDR до 3 ГБ	3 DDR до 3 ГБ
Слоты расширения	AGP/ 5 PCI/ ASUS WiFi	AGP/ 5 PCI
Порты ввода/вывода	1 FDD, 2 COM (один на планке), 1 LPT, 2 PS/2	1 FDD, 1 COM, 1 LPT, 2 PS/2
USB		4 USB 2.0 + 2 разъема по 2 USB 2.0
FireWire	2 порта (один на планке, внешний контроллер VIA)	2 порта (внешний контроллер VIA)
Интегрированный в чипсет IDE-контроллер		2 порта PATA (ATA133), 2 порта SATA
Внешний IDE-контроллер	Promise PDC20378 (1 порт PATA, 2 порта SATA)	Promise PDC20378 (1 порт PATA, 2 порта SATA)
Звук	AC"97-кодек ADI AD1980	AC"97-кодек Avance Logic ALC655
Сетевой контроллер	внешний Gigabit Ethernet (3Com)	внешний Gigabit Ethernet (Realtek)
I/O-контроллер	Winbond W83697HF	Winbond W83697HF
BIOS	4 Мбит AMI BIOS	4 Мбит AMI BIOS
Форм-фактор, размеры	ATX, 30,5x24,4 см	ATX, 30,5x24,5 см

Как видно из таблицы, обе модели представляют собой типичные образцы high-end материнских плат. Обе используют внешние гигабитные сетевые адаптеры, звуковые 5.1-контроллеры позволяют подключать АС через оптический и коаксиальные цифровые выходы. Также впечатляет и возможное количество накопителей — по 6 подключается только к южному мосту и еще остается в запасе внешний ATA/RAID-контроллер.

Отметим, что на плате ASUS установлен специальный слот для подключения собственной карты беспроводного радиодоступа (идет в комплекте с Deluxe-версией) стандарта 802.11b (11 Мбит).

Конфигурации

Процессоры:

• AMD Athlon XP 3200+
• AMD Athlon 64 3200+
• AMD Athlon 64 FX-51
• AMD Opteron 146
• Intel Pentium 4 3,2 ГГц

Материнские платы:

• Athlon XP (Socket A): Albatron KX18D Pro II (nForce2 Ultra 400)
• Athlon 64 (Socket 754): Gigabyte K8NNXP (nForce3 Pro 150), ASUS K8V Deluxe (K8T800)
• Athlon 64 FX, Opteron (Socket 940): ASUS SK8N (nForce3 Pro 150)
• Pentium 4 (Socket 478): ASUS P4C800 Deluxe (i875P)

• два модуля по 256 МБ Kingmax DDR400 (2-3-3-5) для систем на Athlon 64, Athlon XP и Pentium 4
• два модуля по 512 МБ от компании Legacy Electronics DDR400 ECC Registered (2.5-3-3-5) для систем на Athlon 64 FX-51 и Opteron (также использовалась как DDR333 с теми же таймингами), контроль ECC отключался в BIOS.

Видеокарта:

• ATI Radeon 9800 Pro 256MB

Жесткий диск:

• Western Digital WD360 (SATA, 10000 об/мин)

Программное обеспечение и драйвера:

• Windows XP Pro SP1
• DirectX 9.0b
• набор драйверов для NVIDIA nForce3 версии 3.44
• драйвера чипсета Intel версии 5.0.2.1003
• видеодрайвер ATI CATALYST 3.7

Результаты тестов

Сначала отметим, что методика тестирования систем в этой статье отличается от использованной ранее. Так что сравнивать результаты напрямую нельзя. Тем более что мы поменяли и видеокарту.

Конечно, весь предложенный AMD список приложений мы использовать не стали. В этот раз мы рассмотрим игры, медиакодирование и архивирование, как наиболее процессороемкие приложения для настольных ПК.

Для повышения точности все тесты на реальных приложениях запускались минимум по три раза, и для отчета выбиралась медиана.

Игры

Для тестирования производительности в играх использовались следующие приложения:

• Return to Castle Wolfenstein 1.41, id Software/Activision
• Serious Sam: The Second Encounter 1.07, Croteam/GodGames
• Unreal Tournament 2003 Demo 2206, Digital Extreme/Epic Games

Записанные в этих программах демо сцены (checkpoint, Grand Cathedral, botmatch-antalus, flyby-antalus) проигрывались в разных разрешениях с оптимизацией настроек «Качество», установленными в самой игре. В драйверах видеокарты не производилось никаких изменений кроме отключения VSync.

Отметим, что результаты показали высокую зависимость скорости от разрешения и, следовательно, от видеокарты. Только количество fps в сцене botmatch-antalus практически не снижалось при росте разрешения. Для отчета выбраны результаты в разрешении 1024x768. При игре в 800x600 разрыв между участниками будет больше, в то время как при 1600x1200 заметно сократится. А если использовать режимы антиалиасинга и анизотропии, то может так получиться, что разницы в результатах не будет совсем.

В этой, достаточно старой игре всегда были фаворитами процессоры компании Intel. Однако с выходом 64-битных процессоров от AMD ситуация сильно изменилась. Новые процессоры с частотой 2 ГГц идут наравне с Pentium 4 3,2 ГГц, а Athlon 64 FX пропорционально частоте увеличивает свой результат практически на 10% и выходит в лидеры.

Эта игра уже больше любит продукты AMD. И если ранее у нас был паритет между Athlon XP 3200+ и Pentium 4 3,2 ГГц, то теперь новые процессоры дружно вырываются вперед. Как и в прошлый раз, лидером является Athlon 64 FX-51.

Посмотрим также и на зависимость результатов от разрешения. На следующих двух диаграммах приводятся только данные по Athlon 64 FX-51 и Pentium 4 3,2 ГГц.

Мы видим, что RtCW является несложным заданием для ATI RADEON 9800 Pro, и результаты практически не зависят от разрешения. Преимущество Athlon 64 FX составляет от 10 до 6% в зависимости от разрешения.

Для Serious Sam: The Second Encounter ситуация другая — в разрешении 1600x1200 результаты систем практически совпадают, а вот при 800x600 разница составляет почти 30%.

В этой игре результаты в целом повторяют данные по Serious Sam: The Second Encounter. Однако разброс показателей в тесте flyby меньше и составляет всего 10%, в то время как в более сложном для процессора демо botmatch лидер выигрывает у конкурента уже 25%.

Для сравнения мы также провели тесты двух самых быстрых систем и с видеокартой NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra (драйвер 45.23).

В целом расстановка сил сохраняется и в этом случае: Athlon 64 FX-51 выигрывает у Pentium 4 3,2 ГГц от 7,5% в RtCW до 26,7% в UT2003 botmatch.

Медиакодирование

Как и раньше, используются две популярные задачи: кодирование музыки в формат MP3 и видео в формат MPEG4(DivX). Однако в этот раз используются другие настройки и версии программ.

Для первой задачи мы взяли кодек Lame 3.93 и использовали три варианта настроек:

• --preset standard -m s
• --preset 192 -m s
• --preset cbr 192 -m s

Все они создают файлы примерно одинакового размера со средним битрейтом 192 Кбит/с. В качестве исходного выступал WAV-файл длиной в 71 минуту (переписанный с CD-DA).

В этом тесте мы видим явную зависимость скорости кодирования от частоты, и Athlon XP 3200+ легко обгоняет все новые процессоры AMD с частотой 2,0 ГГц и даже немного опережает Athlon 64 FX-51. А в лидеры со своими 3,2 ГГц выходит продукт от Intel. Отрыв его от ближайшего преследователя составляет около 10%.

Кодирование видео в DivX (кодек версии 5.1) производилось из трейлера фильма в формате MPEG2 (длинна 2:25, разрешение 720x576) в программе VirtualDub (c поддержкой чтения формата MPEG2, версия 1.5.4) с использованием фильтров crop, deinterlace и resize.

И снова в лидерах Pentium 4 3,2 ГГц, но в этот раз Athlon 64 FX-51 его практически догнал. А вот Athlon XP 3200+ сильно сдал на этой задаче. В принципе, можно предположить, что дело в отсутствии у последнего SSE2, однако у нас нет практически никакой информации о поддержке SIMD у кодека DivX, так что утверждать, что дело именно в этом, мы не можем. Так же как и у Lame, заметно, что результаты практически не зависят от скорости памяти.

Архивирование

В архивировании применялись две программы: консольная версия RAR (версии 3.20) и 7-Zip (версии 3.09.01 beta). Настройки на максимальное сжатие: -m5 для RAR и -mx9 для 7-Zip.

В качестве входных файлов применялись:

• исходные тексты ядра Linux (примерно 150 МБ)
• драйверы для видеокарт NVIDIA (примерно 100 МБ)

Архиватор 7-Zip мы уже применяли ранее. Он показывает один из лучших результатов по степени сжатия, однако за это приходится расплачиваться большим временем работы. Для примера в таблице приведена эффективность в режиме максимальной компрессии (отношение объемов входного и выходного файла) и время работы архиваторов в секундах. За формат zip выступает консольная win32-версия архиватора pkzip версии 2.50 от PKWARE.

	zip	rar	7z
коэффициент сжатия
driver	2,3	3,5	6,2
kernel	4,5	6,7	7,1
время, секунды
driver	9	55	116
kernel	10	68	368

Кстати, из этой таблицы видно, почему мы исключили из тестов архивирование в формат zip — скорость его работы определяется скорее параметрами жесткого диска, чем процессора. Да и степень сжатия у него заметно меньше, чем у конкурентов.

Единственный тест, где мы видим заметную разницу в работе Athlon 64 на разных чипсетах. Причем его скорость на nForce3 — лучшая среди всех участников. Отличием этой конфигурации от остальных является использование SATA-контроллера Sil3512. Возможно, дело в этом, а может, есть еще какой-то секрет в чипсете NVIDIA.

Если же сравнивать Pentium 4 3,2 ГГц и Athlon 64 FX-51, то последний в этот раз немного впереди.

Здесь у нас ситуация другая. Тест показывает зависимость как от скорости памяти (что не вызывает удивления, поскольку при архивировании тестовых файлов 7-Zip забирает более 300 МБ оперативной памяти), так и от частоты процессора. И похоже, что интегрированный контроллер у процессоров AMD ему нравится больше из-за меньших задержек. И снова в этом тесте Athlon 64 на nForce3 показывает хороший результат и почти догоняет лидера.

Выводы

Посмотрим на итоговую таблицу результатов:

	Athlon 64 FX-51 против Pentium 4 3,2 ГГц	Athlon 64 3200+ против Athlon XP 3200+	Athlon 64 3200+ против Pentium 4 3,2 ГГц
игры
RtCW	+10%	+17%	+1%
SSAM2	+20%	+14%	+14%
UT2003 flyby	+10%	+9%	+7%
UT2003 botmatch	+25%	+18%	+18%
медиакодирование
Lame VBR	-11%	-9%	-19%
Lame ABR	-10%	-9%	-17%
Lame CBR	-10%	-9%	-18%
DivX	-1%	+4%	-10%
архивирование
RAR, kernel	+8%	+26%	+12%
RAR, driver	+2%	+40%	+15%
7-Zip, kernel	+10%	+10%	+6%
7-Zip, driver	+8%	+12%	+4%

Итак, мы видим, что новый процессор компании AMD Athlon 64 FX-51 в игровых приложениях показывает отличную производительность, на 10 и более процентов опережая своего непосредственного конкурента Intel Pentium 4 3,2 ГГц. Однако не забудем, что результаты сильно зависят от используемой видеокарты, и если у вас 3D-ускоритель не высшего класса, то… нужно скорее пойти в магазин и купить его:-), иначе эффекта от потраченных на процессор денег можно и не заметить.

В кодировании в формат MP3 продукт Intel вне конкуренции — высокая частота ядра решает в этой задаче все. Тесты показывают, что подсистема памяти в данном случае практически не оказывает заметного влияния на результат.

Кодирование MPEG2 в формат DivX является более сложной задачей, здесь важны как скорость ядра, так и производительность шины процессор—память. Так что Athlon 64 FX практически догоняет Pentium 4. Остальные процессоры AMD показывают результат лучше своего предшественника Athlon XP.

В задачах архивирования Athlon 64 FX также опережает соперника. Причем для 7-Zip это заслуга интегрированного контроллера памяти, обеспечившего низкие задержки доступа в память.

Что касается сравнения чипсетов NVIDIA и VIA для Athlon 64, то во всех тестах, за исключением архивирования в RAR, их результаты практически не отличаются. Однако просим рассматривать результаты K8T800 как предварительные.

В целом наши предыдущие предположения о производительности новых процессоров AMD оправдались. Да, они хороши, однако не так хороши, как всем хотелось бы. Безусловно, потенциал архитектуры виден и на этих образцах, но покупателей обычно интересуют все-таки не абстрактные рассуждения, а реальные результаты. Сложно сказать, исчерпало ли себя ядро Athlon XP, однако AMD действительно нужно было представить что-то новое и оригинальное. И, я думаю, это ей удалось.

Конечно, мы сегодня рассмотрели не все тесты нового процессора, но для начала вполне достаточно. Впереди у нас обсуждение результатов тестов на профессиональных приложениях, а также многочисленной синтетики.

Ну а напоследок попробуем разобраться, почему же у AMD вдруг нашелся такой интересный процессор, как Athlon 64 FX-51 — по всем параметрам очень напоминающий задерживающийся Opteron 148. Как один из вариантов развития событий, причем достаточно правдоподобный, предложим следующее.

Начиная с апреля, развитие линейки Opteron шло своим чередом — повышалась частота, выходили новые серии. Одновременно проверялась и работа процессора Athlon 64, который в отличие от Opteron использовал одноканальный контроллер памяти, и сказать, что он «разрабатывался отдельно от Opteron», пожалуй, нельзя. И использование нерегистровых модулей тоже представляется естественным для настольного процессора. Не очень понятно почему, но частота первого Athlon 64 составила 2,0 ГГц. Этого было явно мало для конкуренции с Pentium 4 3,2 ГГц. К тому же, обладая одноканальным контроллером памяти, процессор и по этому формальному признаку проигрывал конкуренту. И это несмотря на сегодняшние результаты — в играх Athlon 64 3200+ все равно бьет конкурента, в архивировании тоже, только скорость кодирования в MP3 и DivX подкачала.

Однако AMD нужна была яркая и безоговорочная победа. Так что, использовав версию, в общем-то, серверного процессора с частотой 2,2 ГГц и двухканальным контроллером памяти и убедившись, что регистровые модули с частотой 400 МГц уже производятся в достаточных объемах, она представила новый бренд — Athlon 64 FX, первый представитель которого отличался от других моделей сразу по двум параметрам: частотой (ядра) и скоростью памяти от Opteron и частотой (ядра) и двухканальным контроллером от Athlon 64.

Продажам линейки Opteron это не повредит, тем более что никто не мешает выпустить вскоре и эти процессоры с частотой 2,2 ГГц. Ну а выставив цену, немного превышающую стоимость Pentium 4 3,2 ГГц, компания AMD осталась на поле настольных процессоров.

Правда, остается небольшая неясность, связанная с использованием регистровых модулей памяти с этим процессором. Многие ожидали, что настольный high-end от AMD будет использовать обычные модули. Но если бы это произошло, то, во-первых, можно было бы не тянуть так долго с анонсом, а во-вторых, процессор мог бы составить конкуренцию Opteron серии 100, обладая большей частотой и работая с более дешевой памятью. Безусловно, для большинства пользователей регистровые модули (которые, по сути, нужны для поддержки больших объемов памяти) ассоциируются с рынком рабочих станций и серверов. Однако странно предполагать, что контроллер памяти у Athlon 64 FX и Opteron нужно сильно переделывать для работы с обычными модулями — ведь у Athlon 64 с этим нет проблем. Так что мы снова наблюдаем далекие и необъяснимые для простого человека рыночные игры.

Дальнейшая судьба Athlon 64 FX покрыта туманом. С одной стороны, останавливаться в наращивании мегагерцев AMD нельзя, с другой — модельный ряд Opteron почти закончен: после моделей x46 будут идти x48, а дальше придется расширять существующую систему обозначений. А за FX-51, скорее всего, последует FX-53 с увеличенной частотой. Выпускать настольный процессор, полностью аналогичный серверному, но с большей частотой (и возможностью работы только в однопроцессорных конфигурациях) — значит снизить темпы по завоеванию рынка рабочих станций.

Было бы странно предполагать, что у AMD есть технические проблемы с выпуском процессоров с большой частотой ядра и двумя-тремя шинами HT для работы в многопроцессорных конфигурациях. Но и рассчитывать, что массовый рынок перейдет на регистровую память — тоже несерьезно.

Так что в этих условиях AMD, скорее всего, выпустит модели Opteron с частотой 2,2 ГГц, которые будут оставаться самыми быстрыми серверными процессорами компании до перехода на 90-нанометровую технологию. Athlon 64 FX будет наращивать частоту до 2,6 ГГц или чуть выше и будет флагманом среди настольных процессоров AMD. При этом, учитывая необходимость использования регистровой памяти, он не будет поставляться в больших количествах. Хотя если это ограничение вдруг отменят в следующем году:-), то его шансы на массовость сильно возрастут. Ну а Athlon 64 успешно заменит современные Athlon XP.

Athlon 64 x2 модели 5200+ позиционировался производителем как двухъядерное решение среднего уровня на базе АМ2. Именно на его примере и будет изложен порядок разгона данного семейства устройств. Запас прочности у него достаточно неплохой, и при наличии соответствующих комплектующих можно было получить вместо него чипы с индексами 6000+ или 6400+.

Смысл разгона ЦПУ

Процессор AMD Athlon 64 x2 модели 5200+ можно легко превратить в 6400+. Для этого достаточно только повысить его тактовую частоту (в этом и заключается смысл разгона). Как результат - конечная производительность системы вырастет. Но при этом увеличится и энергопотребление компьютера. Поэтому не все так просто. Большинство компонентов компьютерной системы должно иметь запас по надежности. Соответственно, материнская плата, модули памяти, блок питания и корпус должны быть более высокого качества, это значит, что и стоимость у них будет выше. Также система охлаждений ЦПУ и термопаста должны быть специально подобраны именно для процедуры разгона. А вот со штатной системой охлаждения не рекомендуется экспериментировать. Она рассчитана на стандартный тепловой пакет процессора и с увеличенной нагрузкой не справится.

Позиционирование

Характеристики процессора AMD Athlon 64 x2 явно указывают на то, что он относился к среднему сегменту двухъядерных чипов. Были и менее производительные решения - 3800+ и 4000+. Это начальный уровень. Ну а выше в иерархии находились ЦПУ с индексами 6000+ и 6400+. Первые две модели процессоров теоретически можно было разогнать и получить из них 5200+. Ну а сам 5200+ можно было модифицировать до 3200 МГц, и за счет этого получить вариацию уже 6000+ или даже 6400+. Причем технические параметры у них были практически идентичными. Единственное что могло изменяться, так это количество кэша второго уровня и технологический процесс. Как результат уровень их производительности после разгона практически не отличался. Вот и получалось, что при меньшей стоимости конечный владелец получал более производительную систему.

Технические характеристики чипа

Характеристики процессора AMD Athlon 64 x2 могут существенно отличаться. Ведь было выпущено три его модификации. Первая из них носила кодовое название Windsor F2. Работала она на тактовой частоте в 2,6 ГГц, имела 128 кбайт кэша первого уровня и, соответственно, 2 Мб второго уровня. Изготавливался этот полупроводниковый кристалл по нормам 90 нм технологического процесса, а тепловой его пакет был равен 89 Вт. При этом максимальная температура его могла достигать 70 градусов. Ну и напряжение, подаваемое на ЦПУ, могло быть равно 1,3 В или 1,35 В.

Чуть позже появился в продаже чип с кодовым названием Windsor F3. В этой модификации процессора изменилось напряжение (в этом случае оно понизилось до 1,2 В и 1,25 В соответственно), увеличилась максимальная рабочая температура до 72 градусов и уменьшился тепловой пакет до 65 Вт. В довершение к этому изменился и сам технологический процесс - с 90 нм до 65 нм.

Последний, третий вариант процессора носил кодовое название Brisbane G2. В этом случае частота была поднята на 100 МГц и составляла уже 2,7 ГГц. Напряжение могло быть равным 1,325 В, 1,35 В или 1,375 В. Максимальная рабочая температура снижалась до 68 градусов, а тепловой пакет, как и в предыдущем случае, был равен 65 Вт. Ну и сам чип изготавливался по более прогрессивному 65 нм технологическому процессу.

Сокет

Процессор AMD Athlon 64 x2 модели 5200+ устанавливался в сокет АМ2. Второе его название - сокет 940. Электрически и в отношении программного обеспечения он совместим с решениями на базе АМ2+. Соответственно, приобрести для него материнскую плату пока еще возможно. Но вот сам ЦПУ уже купить достаточно сложно. Это неудивительно: процессор появился в продаже в 2007 году. С тех пор успело уже поменяться три поколения устройств.

Подбор материнской платы

Достаточно большой набор материнских плат на базе сокета АМ2 и АМ2+ поддерживал процессор AMD Athlon 64 x2 5200. Характеристики у них были самые разнообразные. Но вот чтобы по максимуму стал возможен разгон этого полупроводникового чипа, рекомендуется обращать внимание на решения на базе чипсета 790FX или 790Х. Стоили подобные материнские платы дороже среднего. Это логично, так как возможности для разгона у них были значительно лучше. Также плата должна быть изготовлена в форм-факторе АТХ. Можно, конечно, попытаться разогнать данный чип и на решениях мини-АТХ, но плотная компоновка радиодеталей на них может привести к нежелательным последствиям: перегреву материнской платы и центрального процессора и выходу их из строя. В качестве конкретных примеров можно привести PC-AM2RD790FX от Sapphire или 790XT-G45 от MSI. Также достойной альтернативой приведенным ранее решениям может стать M2N32-SLI Deluxe от Asus на базе чипсета nForce590SLI, разработанного NVIDIA.

Система охлаждения

Разгон процессора AMD Athlon 64 x2 невозможен без качественной системы охлаждения. Тот кулер, который идет в коробочной версии данного чипа, не подходит для этих целей. Он рассчитан на фиксированную тепловую нагрузку. При увеличении производительности ЦПУ его тепловой пакет возрастает, и штатная система охлаждения уже не будет справляться. Поэтому нужно покупать более продвинутую, с улучшенными техническими характеристиками. Можно порекомендовать для этих целей использовать кулер CNPS9700LED от Zalman. При наличии его данный процессор можно смело разгонять до 3100-3200 МГц. При этом особых проблем с перегревом ЦПУ точно не будет.

Термопаста

Еще один важный компонент, который нужно учитывать перед тем, AMD Athlon 64 x2 5200 +, это термопаста. Ведь чип будет функционировать не в режиме штатной нагрузки, а в состоянии увеличенной производительности. Соответственно, к качеству термопасты выдвигаются более жесткие требования. Она должна обеспечивать улучшенный теплоотвод. Для этих целей рекомендуется заменить штатную термопасту на КПТ-8, которая отлично подойдет для условий разгона.

Корпус

Процессор AMD Athlon 64 x2 5200 будет работать с увеличенной температурой в процессе разгона. В некоторых случаях она может подниматься до 55-60 градусов. Чтобы компенсировать эту увеличенную температуру, одной качественной замены термопасты и системы охлаждения будет недостаточно. Также нужен корпус, в котором воздушные потоки могли бы хорошо циркулировать, а за счет этого обеспечивалось бы дополнительное охлаждение. То есть внутри системного блока должно быть как можно больше свободного пространства, и это бы позволило за счет конвекции обеспечить охлаждение компонентов компьютера. Еще лучше будет, если в нем будут установлены дополнительные вентиляторы.

Процесс разгона

Теперь разберемся с тем, как разогнать процессор AMD ATHLON 64 x2. Выясним это на примере модели 5200+. Алгоритм разгона ЦПУ в это случае будет таким.

1. При включении ПК нажимаем клавишу Delete. После этого откроется синий экран БИОСа.
2. Затем находим раздел, связанный с работой оперативной памяти, и снижаем частоту ее работы до минимума. Например, задано значение для ДДР1 333 MHz, а мы опускаем частоту до 200 MHz.
3. Далее сохраняем внесенные изменения и загружаем операционную систему. Потом с помощью игрушки или тестовой программы (например, CPU-Z и Prime95) проверяем работоспособность ПК.
4. Опять перезагружаем ПК и заходим в БИОС. Здесь теперь находим пункт, связанный с работой шины PCI, и фиксируем ее частоту. В этом же месте необходимо зафиксировать данный показатель для графической шины. В первом случае значение должно быть установлено в 33 MHz.
5. Сохраняем параметры и перезагружаем ПК. Заново проверяем его работоспособность.
6. На следующем этапе выполняется перезагрузка системы. Заново входим в БИОС. Здесь находим параметр, связанный с шиной HyperTransport, и устанавливаем частоту работы системной шины в 400 МГц. Сохраняем значения и перезагружаем ПК. После окончания загрузки ОС тестируем стабильность работы системы.
7. Потом перезагружаем ПК и входим заново в БИОС. Здесь необходимо теперь перейти в раздел параметров процессора и увеличить частоту системной шины на 10 МГц. Сохраняем изменения и перезагружаем компьютер. Проверяем стабильность системы. Затем, постепенно повышая частоту процессора, доходим до того момента, когда он перестает стабильно работать. Далее возвращаемся к предыдущему значению и опять тестируем систему.
8. Затем можно попытаться дополнительно разогнать чип с помощью его множителя, который должен быть в этом же разделе. При этом после каждого внесения изменений в БИОС сохраняем параметры и проверяем работоспособность системы.

Если в процессе разгона ПК начинает зависать и вернуться к предыдущим значениям невозможно, то необходимо сбросить настройки БИОСа на заводские. Для этого достаточно найти в нижней части материнской платы, рядом с батарейкой, джампер с надписью Clear CMOS и переставить его на 3 секунды с 1 и 2 контакта на 2 и 3 контакты.

Проверка стабильности системы

Не только максимальная температура процессора AMD Athlon 64 x2 может привести к нестабильной работе компьютерной системы. Причина может быть вызвана рядом дополнительных факторов. Поэтому в процессе разгона рекомендуется проводить комплексную проверку надежности работы ПК. Лучше всего для решения этой задачи подходит программа Everest. Именно с ее помощью и можно проверить надежность и стабильность работы компьютера в процессе разгона. Для этого лишь достаточно после каждых внесенных изменений и после окончания загрузки ОС запускать эту утилиту и проверять состояние аппаратных и программных ресурсов системы. Если какое-то значение выходит за допустимые границы, то нужно перезагружать компьютер и возвращаться к предыдущим параметрам, а затем заново все тестировать.

Контроль системы охлаждения

Температура процессора AMD Athlon 64 x2 зависит от работы системы охлаждения. Поэтому по окончании процедуры разгона необходимо проверить стабильность и надежность работы кулера. Для этих целей лучше всего использовать программу SpeedFAN. Она и бесплатная, и уровень ее функциональности достаточный. Скачать ее из Интернета и установить на ПК не составит особого труда. Далее ее запускаем и периодически, в течение 15-25 минут, контролируем количество оборотов кулера процессора. Если это число стабильно и не уменьшается, то все в порядке с системой охлаждения ЦПУ.

Температура чипа

Рабочая температура процессора AMD Athlon 64 x2 в штатном режиме должна изменяться в диапазоне от 35 до 50 градусов. В процессе разгона этот диапазон будет уменьшаться в сторону последнего значения. На определенном этапе температура ЦПУ может даже превысить 50 градусов, и в этом ничего страшного нет. Максимально допустимое значение - 60 ˚С, приблизившись к которому, рекомендуется прекратить какие-либо эксперименты с разгоном. Более высокое значение температуры может негативно сказаться на полупроводниковом кристалле процессора и вывести его из строя. Для проведения замеров в процессе операции рекомендуется использовать утилиту CPU-Z. Причем регистрацию температуры необходимо осуществлять после каждого внесенного изменения в БИОС. Также нужно выдержать интервал в 15-25 минут, в течении которого периодически проверять, как сильно нагрелся чип.

Введение

Первые процессоры с архитектурой AMD64 стали появляться ещё в апреля 2003 года. Это были процессоры Opteron серии 200, которые продемонстрировали довольно неплохой уровень производительность благодаря своей отличной архитектуре. Серверный рынок сам по себе имеет довольно маленький процент, от общего рынка процессоров, поэтому анонс настольных процессоров с архитектурой AMD64 для высокопроизводительных ПК не заставил себя долго ждать, так 23 сентября 2003 года были официально представлены модели: AMD Athlon 64 3200+ и AMD Athlon 64 FX-51, а затем и AMD Athlon 64 3400+. В преддверии нового года, поклонников продукции AMD также ждал сюрприз: без какого-либо ажиотажа свет увидел новый процессор Athlon 64 3000+, который направлен на массовый рынок, и о котором пойдёт речь в сегодняшнем материале.

Линейка процессоров AMD 8-го поколения

Компания AMD выпускает несколько моделей процессоров 8-го поколения, предназначенных для определённых секторов рынка.

• Athlon 64 FX-51

Для лучшего представления и удобства восприятия материала приведём небольшую табличку в которой собраны технические характеристики вышеперечисленных процессоров.

	Opteron 144	Athlon 64 FX-51	Athlon 64 3400+	Athlon 64 3200+	Athlon 64 3000+
Корпусировка
Частота
Тех.процесс	0.13 мкм, SOI	0.13 мкм, SOI	0.13 мкм, SOI	0.13 мкм, SOI	0.13 мкм, SOI
Число транзисторов
Площадь ядра
Номинальное напряжение
Контроллер памяти	Двуканальный, 128-битный	Двуканальный, 128-битный	Одноканальный, 64-битный	Одноканальный, 64-битный	Одноканальный, 64-битный
Типы памяти		Регистровая DDR400/ DDR333/ DDR266 SDRAM	DDR400/ DDR333/ DDR266 SDRAM	DDR400/ DDR333/ DDR266 SDRAM	DDR400/ DDR333/ DDR266 SDRAM
L1 кеш		128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные)	128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные)	128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные)	128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные)
L2 кеш	1024 Кбайт (эксклюзивный)	1024 Кбайт (эксклюзивный)	1024 Кбайт (эксклюзивный)	1024 Кбайт (эксклюзивный)	512 Кбайт (эксклюзивный)
Cool’n’Quiet

AMD Athlon 64 3 0 00+

Слухи о том, что AMD готовит новый процессор Athlon 64 с рейтингом 3000+, поползли по сети быстро. Большинство обозревателей, тестеров и экспертов предполагали, что новая бюджетная модель будет отличатся лишь тактовой частотой. Сомнений ни у кого не осталось, что может быть иначе, особенно, если посмотреть на модельный ряд мобильных процессоров Athlon 64, так модель с рейтингом 3200+ имеет частоту 2000 Мгц, а 3000+ - 1800 Мгц. Официальный релиз компании расставил все точки над I. Новый настольный процессор AMD Athlon 64 3000+ имеет такую же тактовую частоту, что и более дорогая модель с рейтингом 3200+. Изменения коснулись кэш-памяти второго уровня, объём которой у Athlon 64 3000+ уменьшился, по сравнению с Athlon 64 3200+,вдвое и составил 512 Кбайт против 1 Мбайта у модели 3200+. Вашему вниманию мы представляем скриншот из программы CPU-Z.

Такое решение компании AMD имеет логическое объяснение. Процессоры семейства Athlon 64 имеют довольно большую площадь кристалла, что делает их производство довольно дорогим т.к. количество брака достаточно велико. Большой процент брака приходится именно на кеш-память, по причине того, что последняя занимает 50% площади кристалла. Таким образом, компания AMD уже в не первый раз пытается убить двух зайцев одним выстрелом, вспомним ситуацию с ядрами Barton и Thorton. Таким образом, компании удалось:

Выпустить такое необходимое бюджетное решение, как AMD Athlon 64 3000+, потребность рынка в котором очень велика

Выгодно избавится от большего количества бракованных кристаллов

Теоретически, исходя из ситуации сложившийся с Barton и Thorton, а также с Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition, можно предположить, что производительность у Athlon 64 3000+, в сравнении с Athlon 64 3200+, упадёт не сильно. Само по себе снижение или увеличение объёма кэш-памяти не даёт значительного снижение или увеличения производительности, яркими тому примерами являются процессоры AMD Athlon на ядрах Barton и Thorton, а также процессоры Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition. Но теория теорией, а практика практикой, поэтому отложим наши выводы до объективного тестирования.

AMD Athlon 64 3000+ также как и старшие модели, поддерживает технологию Cool’n’Quiet – интеллектуальная технология понижения тепловыделение. По сути Cool’n’Quiet является усовершенствованной технологией PowerNow!, которая уже большое количество времени используется в “мобильных” процессорах от AMD. Принцип работы технологии достаточно простой: посредством драйвера, который сбрасывает или повышает тактовую частоту процессора, определяется степень загрузки центрального процессора, и в соответствии с полученными данными, оптимизируется рабочая частота процессора и соответственно напряжение на процессоре. Здесь можно представить вполне логичную ситуацию: пользователь работает Word, соответственно степень загрузки процессора незначительна, драйвер снижает рабочую частоту и напряжение на ядре процессора. Ситуация кардинально меняется, если вы запускаете современную компьютерную игру или другое ресурсоёмкое приложение. Опять же драйвер определяет степень загрузки, которая стала максимальной, после чего увеличивается рабочая частота процессора и соответственно напряжения на ядре процессора.

Давайте от теории перейдём к практике. При запуске обычных офисных приложений, тактовая частота процессора снизилась до 800 Мгц, а напряжение на ядре – до 1.3В. Также стоит отметить, что снижение рабочей частоты процессора, происходит за счёт изменения множителя, так в нашем случаи, при частоте в 800 Мгц, множитель составил 4х.

После того, как нагрузка на процессор увеличивается, рабочая точка меняется и процессор работает на частоте 1800 Мгц, а напряжение и множитель составляет 1,4В и 9х соответственно.

Помимо этого процессоры AMD Athlon 64 могут переходить в так называемый “ждущий режим” (Halt/Stop Grant).

Для удобства представления рабочих точек и количества тепловыделения на той или иной рабочей частоте приведём небольшую таблицу.

Коробка, кулер, наклейка…

Процессор AMD Athlon 64 3000+ попал на тестирование в боксовом варианте. В коробке небольших размеров помимо Athlon 64 3000+ ещё находились: кулер, устройство для крепления CPU к материнской плате и наклейка с логотипом процессора.

Стоит сказать несколько о кулере, идущим в комплекте с процессорами AMD Athlon 64. Кулер имеет основание из сплава с большим процентом содержанием меди, к которому прикреплено большое количество тонких ребёр. Вентилятор, на двух шарикоподшипниках со встроенным температурным датчиком, имеет скорость вращения 3050 об/мин - 6000 об/мин (варьируется в зависимости от температуры процессора, порогом является 42 градуса по Цельсию (ниже 42 - 3050 об/мин, выше 42 - <=6000 об/мин). Уровень шума не высок: субъективно он значительно ниже нежели у кулеров, поставляемых с процессорами Intel Pentium 4.

Тестирование

Тестовые испытания проводились на тестовом стенде следующей конфигурации:

Материнские платы: MicroStar K8T Neo (VIA K8T800) и ASUS P4C800 Deluxe (Intel 875P)

Процессор: AMD Athlon 64 3000+ и Intel Pentium 4 3000 Мгц (800 Мгц FSB, Northwood)

Память: 2x256 Мбайт PC3200 Hynix DDR SDRAM CL 2.0

Видеокарта: ASUS V9560 Ultra (NVIDIA GeForce FX 5600 Ultra)

Жёсткий диск: Seagate Barracuda 7, 80 Гбайт

Конечно же было бы неплохо сравнить производительность AMD Athlon 64 3000+ с другими процессорами из линейки Athlon 64, но этой возможности нет по причине отсутствия таковых процессоров. Поэтому пришлось ограничится сравнением AMD Athlon 64 3000+ с его главным конкурентом Intel Pentium 4 3000 Мгц.

На тестовом стенде были установлены операционная система Microsoft Windows XP Service Pack 1, а также тестовые программы и реальные игровые приложения:

Тайминги памяти на обеих платах были выставлены как 2.0/5/3/3.

Синтетические тесты 3DMark 2001 SE и 3DMark 2003, а также игровой бенчмарк GunMetal BenchMark использовали максимальную детализацию, разрешение 640х480 и 32-х битный цвет.

При архивации данных использовались архиватор WinRAR 3.20 и папка с данными (PCBench) из тестового пакета ZD Winstone 2004. Данная папка была выбрана, потому что она имеет большой размер и в ней содержатся практически все типы файлов.

Тесты на сжатия видео проводились при помощи программы VirtualDub 1.5.1 и кодека DivX codec 5.05a Pro. Сжимаемый видеофайл имел размер 74,5 мегабайта.

Тесты на кодирование Mp3 проводились при помощи кодера RazorLame 1.1.5.1342 и кодека Lame codec 3.93.1. Файла в формате Wave, а именно програбленный альбом “Master Of Puppets” группы Metallica сжимался в Mp3-файлы с битрейтом 128 кб/с и частотой дискретизации 41 КГц.

Реальные игровые приложения использовали 32-х битный цвет и разрешение 800x600. VSync отключался. Компрессия текстур отключалась непосредственно в игровых приложениях. Все игровые приложения настраивались на максимальную детализацию.

С каждой новой тестируемой платой, заново устанавливались операционные системы и все тестовые приложения.

Результаты тестирования

Тестовые приложения	AMD Athlon 64 3000+	Intel Pentium 4 3000 Мгц	Превосходство/отстование AMD Athlon 64 3000+ (%)
Business Winstone 2004
Content Creation Winstone 2004
SiSoftware Sandra 2003, CPU BenchMark, Dhrystone ALU, MIPS
SiSoftware Sandra 2003, CPU BenchMark, Whetstone FPU, MPFLOPS
SiSoftware Sandra 2003, Memory BenchMark, Int, MB/s
SiSoftware Sandra 2003, Memory BenchMark, Floaut, MB/s
PCMark 2004, Score
PCMark 2004, CPU score
PCMark 2004, Memory Score
PCMark2004, File Compression, MB/s
PCMark2004, File Encryption, MB/s
PCMark2004, File Decompression, MB/s
PCMark2004, Image Processing, MPixels/s
PCMark2004, Virus Scanning, MB/s
PCMark2004, Grammar Check, KB/s
PCMark2004, File Decryption, MB/s
PCMark2004, Audio Conversion, KB/s
PCMark2004, WMV Video Compression, fps
PCMark2004, DivX Video Compression, fps
PCMark2004, Physics Calculation and 3D, fps
PCMark2004, Graphics Memory - 64 Lines, fps
Архивация: WinRAR 3.11, seconds
Кодирование видео: VirtualDub 1.5.1 + DivX codec 5.05a Pro, seconds
Кодирование звука MP3: RazorLame 1.1.5.1342 + Lame codec 3.93.1, seconds
CINEMA 4D, CINEBENCH 2003
Hardware Lighting Test, Scene 1, fps
Hardware Lighting Test, Scene 2, fps
Software Lighting Test, Scene 1, fps
Shading Test, Scene 1, fps
Shading Test, Scene 2, fps
Single CPU Render Test, sec
800x600x32
Unreal Tournament 2003 (Direct3D), fps
Return to Castle Wolfenstein (OpenGL), fps
Serious Sam 2 The Second Encounter (OpenGL), fps
Quake3 Arena (OpenGL), fps
Unreal II: The Awakening (Direct3D), fps
Comanche 4 (Direct3D), fps
Tomb Raider - Angel Of Darkness (Direct3D), Demo: Paris3c, fps
HALO: Combat Evolved 1.2 (Direct3D), fps
X2: The Threat Demo (Direct3D), fps
Call of Duty (OpenGL), fps
AquaMark 3 (Direct3D), Default, fps
AquaMark 3 (Direct3D), Default, CPU, fps
GunMetal BenchMark 1 (Direct3D), 640x480x32, fps
GunMetal BenchMark 2 (Direct3D), 640x480x32, fps
Тестовые приложения	AMD Athlon 64 3000+	Intel Pentium 4 3000 Мгц	Intel Pentium 4 3000 Мгц

Производительность в офисных и мультимедиа приложениях

В тестовом пакете ZD Winstone 2004 производительность системы на Athlon 64 выше, нежели производительность системы, в основу которой лёг микропроцессор Intel Pentium 4.

Производительность в синтетических тестах

Бенчмарк микропроцессора из тестового пакета Sandra 2003 говорит о отставании микропроцессора AMD от продукта Intel. Однако не стоит принимать результаты этого теста близко к сердцу: общеизвестный факт, что тестовый пакет SiSoftware Sandra очень уже лояльно относится к продуктам Intel.

Тесты памяти демонстрируют нам аналогичную картину.

Результаты PCMark 2004 говорят о полном разгроме Athlon 64 3000+. Результаты получились действительно разгромные, а в мозге закралась мыслишка о оптимизации этого теста под архитектуру микропроцессора Pentium 4. Попробуем разобраться в сложившийся ситуации, для этого давайте посмотрим на подробные результаты тестов из пакета PCMark 2004. Первые шесть тестов запускают по два вычислительных потока синхронно, а здесь технология Hyper-Threading делает своё дело.

Остальные тесты, в основном, относятся к задачам кодирования, а с этим, действительно, лучше справляется Intel Pentium 4. Athlon 64 выигрывает лишь в тестах проверки грамматики и физического моделирования.

Полусинтетический пакет 3DMark 2001SE показывает превосходство AMD Athlon 64 3000+. Результаты же 3DMark 2003 говорят о практически идентичной производительности обоих процессоров, что говорит о том, что данный тестовый пакет очень сильно зависит от производительности видеоподсистемы.

Производительность в тестах на сжатие данных, кодирование/декодирование аудио и видео

Архивация данных критична к производительности подсистемы памяти и как мы видим, подсистема памяти у платформы на Athlon 64 организована лучше.

В кодировании видео, производительность контроллера памяти также играет не последнюю роль, и мы видим идентичную незначительное отставание Athlon 64.

А вот кодирование Mp3 напротив: относится к подсистеме памяти очень даже лояльно, но категорично – к производительности центрального процессора, и как мы видим здесь побеждает процессор Intel Pentium 4 3000 Мгц с довольно большим отрывом.

Производительность в профессиональных приложениях

С профессиональными задачами как мы видим, лучше справляется AMD Athlon 64.

Производительность в реальных игровых приложениях

В компьютерных играх AMD Athlon 64 3000+ показывает себя с наилучшей стороны: практически во всех приложениях, Athlon 64 показал большую производительность нежели Pentium 4. Исключение составляют игровые приложения в основу которых лёг движок или модифицированная версия движка Quake 3 Arena, как известна последний намного лучше обрабатывается системами с процессорами Intel Pentium 4.

Производительность в полусинтетических псевдо DirectX 9 бенчмарках

Опять же, мы наблюдаем превосходство платформы, построенной на базе микропроцессора AMD Athlon 64 3000+.

Выводы

У компании AMD получился отличный продукт. Процессор AMD Athlon 64 3000+ обладает отличной производительность за частую более высокой чем у главного конкурента Intel Pentium 4 3000 Мгц. Об абсолютном превосходстве Athlon 64 3000+ говорит не приходится, по причине того, что процессор хорош не во всех тестах, так например в задачам кодирования и тестах с двумя вычислительными потоками побеждает Intel Pentium 4. И тем не менее, учитывая то, что на данный момент нет 64-х битной ОС Windows XP и 64-х битных приложений, AMD представила замечательный продукт у которого несомненно будет успех, учитывая его официальную (в прайсе AMD) цену в 212 у.е. По этой цене конкурент в лице компании Intel может предложить лишь микропроцессор Intel Pentium 2800 Мгц. Однако давайте посмотрим на наши Минские цены: AMD Athlon 64 3000+ стоит у нас порядка 275-280 у.е, а что за эту цену можно купить от Intel? Лишь Intel Pentium 4 2800 Мгц. А если учесть цены на материнские платы на VIA K8T800 и на платы, в основу которых лёг Intel 875P… По-моему далее лишние слова излишни…

Автор выражает благодарность компании GreenLine – официальному дистрибьютору продукции MSI на территории РБ за предоставленные для тестирования центральный процессор AMD Athlon 64 3000+ и системную плату MicroStar K8T Neo

ВведениеНаши читатели нередко задают нам один и тот же вопрос: сколько вычислительных ядер должен иметь современный процессор? К сожалению, однозначно ответить на него мы не можем, целесообразность применения многоядерных процессоров в том или ином случае сильно варьируется и зависит в первую очередь от того рода задач, с которым собирается иметь дело пользователь. Как показывают тесты, четырёхъядерные процессоры оказываются весьма эффективны при рендеринге или кодировании видео, но большинство игр, офисные приложения или даже графические редакторы не могут полностью загрузить работой четыре вычислительных ядра одновременно. Более того, существует немалая доля приложений, создатели которых и вовсе не считают нужным распараллеливать вычислительную нагрузку. Например, некоторые звуковые кодеки, ряд игр, интернет-браузеры и даже Adobe Flash Player используют лишь одно процессорное ядро. Именно поэтому правильный выбор процессора во многих случаях оказывается не столь уж и простой задачей, особенно если принять во внимание тот факт, что в среднем ценовом сегменте производители процессоров одновременно предлагают модели с различным количеством ядер: двумя, тремя и четырьмя.

Тем не менее, именно двухъядерные процессоры следует сегодня считать наиболее универсальным вариантом. Работа для двух вычислительных ядер найдётся практически в любом компьютере: если даже активное приложение использует лишь однопоточные алгоритмы, второе ядро, свободное от нагрузки, окажется как нельзя кстати для нужд операционной системы, которая благодаря ему сможет обеспечить более быструю реакцию на действия пользователя. В пользу двухъядерных процессоров говорит и статистика: почти половина современных компьютеров оснащена ими. И хотя доля таких ПК в последнее время демонстрирует тенденцию к сокращению под давлением понижения цен на процессоры с большим числом ядер, число компьютеров с двухъядерными процессорами почти вдвое больше, чем с процессорами с четырьмя ядрами.

Иными словами, именно двухъядерные процессоры продолжают оставаться на пике внимания современных пользователей. Говоря же в этом ключе о конкретных предложениях производителей, следует заметить, что более выгодно смотрится линейка двухъядерных продуктов компании Intel. Микропроцессорный гигант предлагает гораздо более широкий спектр решений, включающий целых три класса двухъядерных процессоров разных ценовых диапазонов: Celeron, Pentium и Core 2 Duo. Компания AMD пока может ответить на это лишь двухъядерными Sempron и Athlon X2, которые с точки зрения своих потребительских качеств никак не могут быть противопоставлены линейке Core 2 Duo.

Таким образом, вопрос о выборе оптимального двухъядерного процессора на альтернативной основе оказывается уместен только в том случае, если речь идёт о предложениях дешевле трёх тысяч рублей . Именно такие недорогие двухъядерные процессоры семейств Athlon X2 и Pentium в сегодняшних условиях оказываются востребованы весьма значительной группой пользователей, приобретающих или собирающих системные блоки общей стоимостью в пределах 15 тыс. рублей. Этой категории покупателей мы и адресуем нашу сегодняшнюю статью, в которой речь пойдёт о противостоянии процессорных семейств AMD Athlon X2 и Intel Pentium Dual-Core.

AMD Athlon X2

В рядах двухъядерных процессоров, предлагаемых компаний AMD, не так давно произошли значительные изменения. Так, этот производитель сместил акценты на Athlon X2 серии 7000 – процессоры, в основе которых лежит ядро Kuma. В результате, в дополнение к Athlon X2 7750, на рынке теперь доступна и более быстрая модель, процессор Athlon X2 7850, частота которого достигает 2,8 ГГц. Вместе с этим, основная масса процессоров Athlon X2 с ядрами Windsor и Brisbane отправлена на свалку истории. Причины этих изменений весьма прозаичны: производить ядра специально для дешёвых двухъядерных моделей становится накладно, поэтому большее распространение находят процессоры, в основе которых используются бракованные четырехъядерные полупроводниковые заготовки.

Таким образом, в ассортименте AMD число двухъядерных процессоров с микроархитектурой K10 (Stars), обладающих, среди прочего, и кэш-памятью третьего уровня объёмом 2 Мбайта, неуклонно увеличивается. При этом следует иметь в виду, что Athlon X2 серии 7000 представляют собой производную от процессоров Phenom X4 ещё первого поколения, с ядром Agena, для выпуска которых используется старый 65-нм технологический процесс. Это означает, что Athlon X2 серии 7000 работают только в Socket AM2/AM2+ материнских платах и поддерживают лишь DDR2 память. Впрочем, так как предназначены они для использования в недорогих компьютерах, такие ограничения вполне разумны.

Основные характеристики процессоров Athlon X2 с микроархитектурой K10 (Stars) можно почерпнуть, например, из приведённого ниже скриншота диагностической утилиты CPU-Z.

Никаких неожиданностей здесь нет: старшая модель Athlon X2 7850 оказалась лишь на 100 МГц быстрее рассмотренной нами ранее предшественницы и работает на частоте 2,8 ГГц. Всё остальное так и осталось по-старому. Поэтому, от Athlon X2 серии 7000 ждать чудес явно не следует: производительность этой линейки отличается от быстродействия Athlon X2 с микроархитектурой K8 незначительно, разгоняются такие процессоры достаточно плохо, их тепловыделение сравнительно высоко. Но, тем не менее, выбирать не приходится, и тем, кто решится связаться с двухъядерными процессорами AMD сегодня, придётся мириться со всеми этими недостатками, по крайней мере, до тех пор, пока компания не предложит двухъядерные процессоры, использующие более новые 45-нм ядра.

Intel Pentium

В отличие от AMD, компания Intel давно внедрила 45-нм технологический процесс при производстве практически всех своих моделей, за исключением разве только совсем бюджетных процессоров Celeron. Что же касается интересующих нас в первую очередь Pentium, то все представители этой линейки с процессорными номерами E5000 основываются на 45-нм ядре Wolfdale-2M, получающемся при отключении части кэш-памяти в полноценных ядрах Wolfdale, которые используются в процессорах серии Core 2 Duo.

В итоге двухъядерные процессоры, противостоящие (по крайней мере, с точки зрения цены) семейству Athlon X2, обладают кэш-памятью второго уровня объёмом 2 Мбайта, что в три раза меньше кэш-памяти «полноценных» Wolfdale. Но это далеко не единственная характеристика, претерпевшая ухудшение при получении из Core 2 Duo в 3-4 раза более дешёвого процессора. Pentium серии E5000 используют медленную 800-мегагерцовую FSB и имеют более низкие, чем Core 2 Duo, тактовые частоты.

В результате, основные характеристики процессора Pentium E5400, венчающего модельный ряд E5000, отображаются на скриншоте диагностической утилиты CPU-Z следующим образом:

Говоря о семействе процессоров Pentium, хочется подчеркнуть ещё две их особенности, о которых частенько забывают покупатели. Во-первых, в отличие от всех других LGA775-процессоров с 45-нм ядрами поколения Core, Pentium Dual-Core не имеют поддержки набора команд SSE4.1. Напомним, что этот набор инструкций включает в себя 47 команд и используется некоторыми современными видеокодеками. Впрочем, особо расстраиваться по этому поводу явно не следует - как минимум из-за того, что семейство Athlon X2 также SSE4.1 не поддерживает.

Вторым же, более серьёзным недостатком процессоров Pentium является отсутствие поддержки технологии виртуализации. И если раньше этот факт мало волновал большинство пользователей, то теперь ситуация вполне может поменяться на противоположную. Дело в том, что технология виртуализации используется режимом эмуляции Windows XP в грядущей операционной системе Windows 7, предназначенном для обеспечения работы приложений, по каким-либо причинам с Windows 7 несовместимых. Отсутствие же у процессора соответствующего свойства ставит крест на возможности запуска в будущей операционной системе виртуальной машины со стареющей, но, тем не менее, широко распространённой ОС. Впрочем, вряд ли несовместимых приложений будет много - как показывает практика, в основном это либо старые игры, либо какое-то узкоспециализированное и малораспространённое ПО.

Основные характеристики протестированных процессоров

Ставя перед собой цель сравнения актуальных двухъядерных процессоров стоимостью порядка 2-3 тысяч рублей, мы сосредоточили внимание на Athlon X2 7850 и 7750, а также семействе Pentium E5000. К сожалению, пока мы не смогли получить в нашу лабораторию новый процессор Pentium E6300, так что тесты этой модели временно откладываются. Зато в число соперников мы добавили старый процессор AMD, Athlon X2 6000, который, несмотря на свою принадлежность к микроархитектуре K8 и отсутствие в официальном прайс-листе AMD, всё ещё способен тряхнуть стариной и продемонстрировать уровень производительности, вполне укладывающийся в рамки, определяемые интересующей нас ценовой категорией. Итак, представляем вашему вниманию полный перечень протестированных моделей.

Надо заметить, что, хотя официальные цены ниже у AMD, на практике на момент подготовки статьи в нашем прайс-листе Pentium DC E5200 был на семьдесят рублей дешевле, нежели Athlon X2 7750.

Мы не стали добавлять в наше сравнение двухъядерные Intel Celeron, так как и с точки зрения потребительских характеристик, и с точки зрения цены они находятся на более низкой ступени процессорной иерархии.

Описание тестовой платформы

Для тестирования перечисленных в приведённой таблице продуктов были собраны две аналогичные платформы, предназначенные для Socket AM2 и LGA775 процессоров соответственно. В этих платформах использовались следующие компоненты:

Материнские платы:

ASUS P5Q Pro (LGA775, Intel P45 Express, DDR2 SDRAM);
Gigabyte MA790GP-DS4H (Socket AM2+, AMD 790GX + SB750, DDR2 SDRAM).

Оперативная память: GEIL GX24GB8500C5UDC (2 x 2Гбайт, DDR2-800 SDRAM, 5-5-5-15).
Графическая карта: ATI Radeon HD 4890.
Жёсткий диск: Western Digital WD1500AHFD.
Операционная система: Microsoft Windows Vista x64 SP1.
Драйверы:

Intel Chipset Software Installation Utility 9.1.0.1007;
ATI Catalyst 9.4 Display Driver.

Несмотря на то, что процессоры AMD Athlon X2 7850 и 7750 могут работать с DDR2-1067 памятью, их тестирование, также как и всех остальных участников, мы выполняли c DDR2-800 SDRAM. Такое решение обусловлено не столько желанием поместить все рассматриваемые процессоры в аналогичные условия, сколько экономической целесообразностью. Скорость памяти мало влияет на итоговое быстродействие системы, поэтому при сборке недорогих компьютеров разумнее использовать более дешёвую, а не более высокочастотную память.

Производительность

Общая производительность

Результаты, показываемые процессорами при измерении комплексной производительности в типичных наборах приложений, не преподносят никаких сюрпризов. В целом, процессоры располагаются на диаграммах сообразно их стоимости. Отметить разве только стоит превосходство Athlon X2 в тестовом сценарии «Productivity», что говорит о востребованности большого объёма кэш-памяти в типичных офисных приложениях, а также преимущество моделей с микроархитектурой Core при построении и обработке трёхмерных изображений.

Кстати, отдельного упоминания заслуживает ощутимое превосходство новых Athlon X2 с ядром Kuma над процессором старого поколения Athlon X2 6000. Этот факт может служить яркой иллюстрацией превосходства микроархитектуры K10 (Stars) над предшествующей ей микроархитектурой K8. Впрочем, величина этого превосходства явно недостаточна для того, чтобы предлагаемые AMD двухъядерные процессоры смогли бы конкурировать с семейством Core 2 Duo - они проигрывают по быстродействию даже старшим представителям модельного ряда Pentium.

Игровая производительность

Производительность в современных играх в первую очередь определяется мощностью графического ускорителя. А процессоры со стоимостью 2-3 тысячи рублей, как можно видеть по полученным результатам, вполне справляются с той нагрузкой, которая может возлагаться на них в игровых приложениях, и обеспечивают приемлемую скорость. Это значит, что для недорогих игровых систем процессоры Athlon X2 и Pentium подходят хорошо, а свободные деньги лучше направить на покупку более серьёзной видеокарты.

Впрочем, семейство Pentium в целом демонстрирует всё же чуть более высокие показатели, чем Athlon X2 серии 7000, которые, хотя это и выглядит странным, проигрывают выпущенному почти два с половиной года назад Athlon X2 6000.

Производительность при кодировании видео

В очередной раз мы убеждаемся в том, что кодек DivX лучше оптимизирован для процессоров с микроархитектурой Core. Зато при использовании набирающего популярность кодека x264 победа оказывается на стороне процессоров Athlon X2, являющихся носителями микроархитектуры K10 (Stars).

Прочие приложения

Скорость выполнения финального рендеринга в 3ds max оказывается значительно выше, если сердцем системы является процессор семейства Pentium. Очевидно, что микроархитектура Core, предполагающая обработку четырёх, а не трёх команд за такт, более приспособлена для тяжёлой вычислительной работы.

Такой же вывод можно сделать и при измерении скорости компьютерного моделирования процесса свёртывания белков, выполняемого клиентом популярной системы распределённых вычислений Folding@Home.

Не лучше для двухъядерных процессоров AMD обстоит дело и со скоростью работы в Adobe Photoshop. Athlon X2 поколения K10 (Stars) хоть и увеличили своё быстродействие по сравнению с предшественниками, для успешной конкуренции с процессорами Intel с микроархитектурой Core этого всё ещё недостаточно. Впрочем, откровением для наших читателей это не является: Photoshop, 3ds max и Folding@Home давно зарекомендовали себя как задачи, неблагоприятные для любых процессоров, предлагаемых компаний AMD.

Ещё одним таким приложением является Excel, счёт в котором выполняется процессорами Intel почти в два раза быстрее. Кстати, Excel относится и к тем приложениям, в которых новые Athlon X2 7850 и 7750 проигрывают в производительности и своим предшественникам с микроархитектурой K8.

Не порадуют приверженцев продукции компании AMD и результаты в WinRAR. При переходе к новой архитектуре архивация стала выполняться процессорами этого производителя медленнее. В результате, если ранее в тестах WinRAR процессоры Athlon X2 смотрелись значительно лучше конкурирующих предложений Intel, то теперь речь идёт лишь о мизерном преимуществе.

Энергопотребление

Процессоры Phenom, выпускавшиеся по 65-нм технологическому процессу, не могли похвастать хорошими показателями экономичности. По этому параметру они существенно проигрывали даже четырёхъядерным процессорам Intel, оснащённым 65-нм ядрами. Теперь же AMD предлагает нам сопоставить то же самое ядро старых Phenom, правда, усечённое до двухъядерного варианта, с современными 45-нм процессорами Intel, в основе которых лежит изначально двухъядерный полупроводниковый кристалл. Совершенно очевидно, что ничего хорошего из этого не получится, и исход сравнения энергопотребления Athlon X2 и Pentium предрешён. Тем не менее, мы решили всё-таки взглянуть на цифры, чтобы оценить «масштабы бедствия».

Приводимые ниже цифры представляют собой полное энергопотребления тестовых платформ в сборе (без монитора) «от розетки». Во время измерений нагрузка на процессоры создавалась 64-битной версией утилиты LinX 0.5.8. Кроме того, для правильной оценки энергопотребления в простое мы активировали все энергосберегающие технологии: C1E, Cool"n"Quiet и Enhanced Intel SpeedStep.

В состоянии покоя активируются все процессорные технологии энергосбережения, поэтому энергопотребление систем различается не так сильно. Тем не менее, превосходство процессоров, ядра которых производятся по более современному технологическому процессу, очевидно даже в этом случае.

Под нагрузкой же картина усугубляется. Соперничать по характеристике «производительность на ватт» с Pentium бесполезно, недаром эти процессоры так часто используются в качестве основы HTPC. Системы на базе Athlon X2 с 65-нм ядром проигрывают им более чем ощутимо, разница достигает десятков ватт, поэтому, если энергопотребление и тепловыделение системы для вас не безразличны, на двухъядерных процессорах AMD можно смело поставить крест.

Разгон

Фиаско, которое терпят процессоры Athlon X2 при сопоставлении их энергопотребления с энергопотреблением конкурирующих предложений, сопровождается и плачевными результатами разгона. Виной тому, естественно, всё то же старое 65-нм ядро Kuma, которое уже неоднократно подтверждало свою враждебность разгону.

В данном случае мы проверили разгонные возможности серии Athlon X2 7000, попытавшись достичь максимальной тактовой частоты в системе со старшим в модельном ряду процессором Athlon X2 7850. Разгон проводился на той же тестовой платформе, что и тесты производительности. В качестве системы охлаждения был использован воздушный кулер Scythe Mugen.

Впрочем, даже использование сравнительно мощного кулера и повышение напряжения питания процессора со штатных 1,3 до 1,475 В не позволило добиться стабильной работы на частоте выше, чем скромные 3,25 ГГц.

Поэтому тот факт, что процессоры Athlon X2 7850 и 7750 относятся к серии Black Edition и потому имеют незаблокированный множитель – утешение слабое. В реальности эти процессоры оказываются способны лишь на небольшое увеличение частоты при разгоне, не превышающее 20-25 %.

Другое дело Intel Pentium. Лежащее в основе этих моделей 45-нм ядро Wolfdale является одним из лучших вариантов в плане разгона на сегодняшний день. В результате, повышение напряжения питания с 1,25 до 1,45 В дало нам возможность без особых осложнений разогнать процессор Pentium E5400 до частоты 4,0 ГГц с использованием для отвода тепла того же Scythe Mugen.

Следует подчеркнуть, что невысокая частота FSB, используемая процессорами Pentium в номинальном режиме, играет на руку оверклокерам. Так как двухъядерные процессоры Intel лишены свободного множителя, орудовать при разгоне приходится исключительно частотой шины. Но даже в нашем случае, когда частота процессора в разгоне была увеличена почти на 50 %, частота FSB достигла лишь 297 МГц, что, вне всяких сомнений, под силу любым материнским платам, включая и недорогие продукты, основанные на «урезанных» наборах логики, например, Intel P43.

Таким образом, разгонять Pentium лишь немногим сложнее, чем процессоры Athlon X2, относящиеся к серии Black Edition. А вот результат их разгона оказывается куда весомее: на фоне семейства Pentium мы бы вообще не стали причислять Athlon X2 к процессорам, способным вызвать интерес у энтузиастов.

Выводы

Если тестирование производительности и способно оставить какие-то вопросы о том, какой из двухъядерных процессоров стоимостью в районе 2-3 тысяч рублей следует считать оптимальным выбором, то измерение энергопотребление и тесты на разгон отметают всякие сомнения. С сожалением мы вынуждены констатировать, что компания AMD сегодня предлагает неконкурентоспособные двухъядерные модели, уступающие процессорам Pentium практически по всем потребительским качествам.

Но даже если сосредоточиться только на быстродействии и закрыть глаза на всё остальное, выводы от этого вряд ли поменяются. Во многих приложениях Athlon X2 серии 7000 заметно уступают конкурентам, число же задач, где они демонстрируют лучшую, чем Pentium E5000, производительность, невелико. Именно поэтому предлагаемые сегодня компанией AMD двухъядерные процессоры способны заинтересовать хоть кого-то только лишь в одном случае – когда речь идёт об обновлении старой Socket AM2 системы. Собирать же новый компьютер, выбирая за основу Athlon X2, пусть даже с микроархитектурой K10 (Stars), совершенно иррационально.

Иными словами, ответ на вопрос, поставленный нами в начале этой статьи, совершенно однозначен: сегодня Intel предлагает лучшие двухъядерные процессоры, даже если они относятся к серии Pentium, во многом дискредитировавшей себя в эпоху господства микроархитектуры NetBurst. Ведь современные процессоры Pentium не имеют ничего общего со старыми Pentium 4 и Pentium D, они обладают той же микроархитектурой, что и Core 2 Duo, отличаясь от них лишь размером L2-кэша, частотой шины и тактовой частотой. В результате, современная серия Pentium Dual-Core выглядит весьма соблазнительно, предлагая отличное сочетание цены, производительности и энергопотребления. И плюс к тому, процессоры Pentium – это прекрасный плацдарм для оверклокерских экспериментов.

Но всё-таки на этом мы бы не стали ставить финальную точку в рассмотрении двухъядерных процессоров. Дело в том, что уже через две недели нас ожидает встреча с принципиально новыми двухъядерными моделями AMD, которые будут использовать в своей основе современные ядра, выпускаемые по 45-нм технологическому процессу. И эти процессоры, известные сегодня под кодовыми именами Callisto и Regor, очевидно, будут противопоставлены более дорогим двухъядерным процессорам Intel, чем Pentium. Хочется надеяться, что их соперничество с интеловскими конкурентами окажется более успешным. По крайней мере, определённые предпосылки к этому есть: перспективные процессоры не просто получат новые ядра, производимые с использованием более современного техпроцесса, но и смогут похвастать более высокими частотами, большим объёмом кэш-памяти и поддержкой DDR3 SDRAM.

Другие материалы по данной теме

Новый степпинг Intel Core i7: знакомимся с i7-975 XE
Intel Core 2 Duo под ударом: обзор процессора AMD Phenom II X3 720 Black Edition
Знакомимся с Socket AM3: обзор процессора AMD Phenom II X4 810