Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
Введение
Уже несколько месяцев на слуху находится новый процессор Intel, предназначенный для MID (Mobile Internet Devices, мобильные интернет-устройства) и призванный конкурировать с процессорами ARM. Изначально известные под названиями "Silverthorne" и "Diamondville", новые процессоры был названы "Atom". И сюрпризов у них немало.
Интересный выбор
Процессоры Atom удивительны хотя бы тем, что в них современные функции (EM64T, SSSE3 и т.д.) интегрированы в старую архитектуру. Atom - первый процессор x86 с очередным выполнением команд после Pentium. При разработке процессора Intel тщательно следила за энергопотреблением и стоимостью производства, пусть даже за счёт снижения производительности. Поэтому от Atom не стоит ожидать новых конкурентов Core 2 Duo. Но что предлагают процессоры Atom на самом деле? Давайте посмотрим.
Ещё во времена 80386 Intel предлагала версии с пониженным энергопотреблением, нацеленные на мобильную сферу. У 80386EX, например, некоторые функции чипсета были интегрированы в процессор, система потребляла существенно меньше энергии, чем стандартные 386. Затем появились версии 486, Pentium и Pentium II (Dixon, с 256 кбайт встроенного кэша) с пониженным энергопотреблением. Но, в любом случае, они использовали схожую, если не идентичную, архитектуру со своими настольными "собратьями". На практике процессоры работали эффективно, но различия между стандартной версией CPU и процессором для мобильных ПК были невелики.
Pentium M
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Выпущенный в 2003 году, процессор Pentium M стал революцией в том плане, что использовал отличную от Pentium 4 архитектуру и потреблял существенно меньше энергии, вместе с тем обеспечивая высокую производительность. Да, процессор можно было назвать производной от Pentium III, с теми же недостатками, но последующие улучшения Pentium M, которые привели к процессорам Core 2, только увеличивали энергопотребление. Intel попыталась выпустить маломощные процессоры (A1x0, например), но они представляли собой варианты Pentium M со сниженными частотами.
Atom всё изменил
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Процессор Atom построен на другой архитектуре, он изначально был разработан для минимизации энергопотребления, поэтому дизайн процессора полностью новый. Это не адаптация старой архитектуры. Сегодня Intel может предложить процессоры, которые потребляют очень мало энергии: high-end версии Atom потребляют меньше энергии, чем обычно медленные ULV-версии процессоров стандартных архитектур.
Atom Z500 и SCH (Poulsbo)
Первое поколение процессоров Atom, ранее известных как "Silverthorne", получило модельные номера Z5x0. Процессоры Atom Z500 нацелены на MID (знаменитые Mobile Internet Devices, мобильные интернет-устройства) и работают в паре с новым чипсетом Poulsbo SCH (System Controller Hub).
Поскольку ориентация объявлена на MID, то конкурент Intel очевиден - процессоры ARM. Это очень популярная архитектура (её использует подавляющее большинство телефонов, КПК и GPS-навигаторов), поддерживаемая процессорами многих производителей (ARM лицензирует набор инструкций), она даёт хорошую производительность при весьма низком энергопотреблении. В портативной сфере, за исключением некоторых редких устройств на архитектуре MIPS (карманная игровая приставка PSP, например), процессоры ARM составляют большинство. Intel, что интересно, тоже производила процессоры ARM для различных устройств (XScale, затем подразделение было продано Marvell), да и сегодня предлагает такие продукты, как, например, процессоры для RAID-контроллеров (тот же IOP333). На практике переход с архитектуры ARM на x86 проблем не составляет - Linux поддерживает обе, как и Windows CE (используется во многих GPS-навигаторах) и Windows Mobile (по крайней мере, старые версии). Кроме того, на x86 могут работать самые последние версии Windows, да и архитектура выигрывает от более широкой программной (и технической) поддержки по сравнению с процессорами ARM.
Перед тем, как мы перейдём к анализу архитектуры Atom, давайте взглянем на линейку Z500. Эти процессоры крохотные, размер упаковки составляет всего 13 x 14 мм. Процессоры состоят, примерно, из 47 млн. транзисторов (более, чем в оригинальном Pentium 4), снабжены 56 кбайт кэша L1 (24 кбайт для данных и 32 кбайт для инструкций), а также 512-кбайт кэшем L2. Процессоры работают на стандартной шине Intel, которая знакома нам ещё по процессорам Pentium 4. Частота шины составляет 400 МГц (QDR) или 533 МГц (QDR). Есть также поддержка инструкций SIMD, от MMX до SSSE3, EIST и Hyper-Threading (вернулся!). Обратите внимание, что последняя функция доступна только на некоторых моделях (с 533-МГц (QDR) шиной).
Чип SCH (System Controller Hub) является "одночиповым чипсетом", то есть сочетает на одном кристалле северный и южный мосты. Чипсет предназначен для процессоров Atom, причём, только он совместим с такими новыми функциями, как использование шины в режиме CMOS (мы поговорим об этом чуть позже). SCH функционально насыщенный - он содержит встроенное графическое ядро GMA (на основе архитектуры PowerVR), звук HD Audio (упрощённый, с поддержкой всего двух каналов), контроллер PATA (Ultra DMA 5, 100 Мбайт/с), а также поддерживает две линии PCI Express (для карты Wi-Fi, например). Есть три контроллера SDIO/MMC и поддержка восьми портов USB с возможностью использовать один в клиентском режиме. Выбор интерфейса PATA вполне логичен: контроллеры флэш-карт памяти обычно используют этот формат, например, Compact Flash. Три контроллера SD могут показаться странным выбором, но некоторая память использует именно такой интерфейс (OneNAND, например). Контроллер DDR2 в чипе SCH поддерживает память с напряжением 1,5 В вместо 1,8 В по спецификациям JEDEC. Эта небольшая деталь тоже помогает снизить энергопотребление.
Для графики мы получили новый контроллер GMA 500. Он использует унифицированную архитектуру и поддерживает шейдеры 3.0+. Что интересно, графический контроллер обладает аппаратной поддержкой для декодирования форматов H.264, MPEG2, MPEG4, VC1 и WMV9. Частота GMA 500 составляет 200 или 100 МГц, в зависимости от версии чипсета, поддерживается и DirectX 10 (вряд ли это важно, но упомянуть стоит), хотя драйверы поддерживают только DirectX 9. Обратите внимание, что графическое ядро происхождения не Intel. В отличие от других GMA, оно построено на технологии PowerVR.
Интересный TDP
У процессоров Atom Z500 тепловой пакет (TDP) меняется от 0,85 Вт (для 800-МГц версии без Hyper-Threading) до 2,64 Вт (для 1,86-ГГц модели с поддержкой "Hyper-Threading"). SCH потребляет примерно 2,3 Вт в самой совершенной версии, что даёт для связки SCH + CPU меньше 5 Вт. Если сравнивать с существующими решениями, прогресс очевиден: Via Nano, например, заявлен на 25 Вт для 1,8-ГГц версии, а Celeron-M ULV - 5 Вт на 900 МГц.
Atom N200 и i945
Для Atom, нацеленных на стандартные компьютеры, Intel предлагает другую линейку (Diamondville). Процессоры Atom линеек N200 и 200 как раз нацелены на стандартные компьютеры, но больше, конечно, на дешёвые портативные ПК, такие, как Eee PC и конкурирующие решения .
Процессоры Atom N200 аналогичны Atom Z500, единственным отличием является поддержка 64-битных расширений EMT64, которая присутствует в N200 и 200, а также отсутствие поддержки EIST. Таким образом, процессоры Atom 200 не могут изменять частоту "на лету". Цены весьма привлекательные: Atom N270, с частотой 1,6 ГГц (шина 533 МГц) и 2-Вт TDP стоит всего $44. А версия 230, с 4-Вт TDP, обойдётся всего в $29 (на той же частоте).
Нажмите на картинку для увеличения.
Чипсет-ветеран: i945
Основная проблема процессора Atom N200 связана с чипсетом: Intel предлагает только варианты i945. Этот чипсет, мало того что устарел (он выпущен в 2005 году), отличается крупным недостатком: он потребляет немало энергии (22 Вт в версии GC). Чипсет i945 поддерживает современные технологии: SATA (2), PCI-Express (1 линия через ICH7), HD Audio и т.д. Вполне понятно, что он работает с памятью DDR2 (два канала) и использует встроенное графическое ядро GMA 950. Как вы можете догадаться, использовать старый чипсет (от платформы Napa) с TDP, который в 10 раз превышает тепловой пакет процессора, идея не лучшая. Но ничего более интересного пока не предложено. Портативные ПК используют чипсет i945GSE, который потребляет всего 5,5 Вт (4 Вт северный мост и 1,5 Вт южный мост). Понятно, что его производительность далеко не такая же - особенно в 3D-графике, поскольку Intel снизила частоту GMA (с 400 до 133 МГц).
Нажмите на картинку для увеличения.
Теперь позвольте сказать пару слов по поводу GMA 950, интегрированного графического ядра в чипсете Intel i945. Оно обладает поддержкой DirectX 9 и способно работать с интерфейсом Aero, а также широко распространено в ноутбуках с процессором Core Duo. Производительность слабая, аппаратной поддержки декодирования HD-форматов нет. Более того, графическое ядро очень чувствительно к пропускной способности памяти, а драйверы не оптимизированы. Наконец, Intel использует для графического ядра несколько частот - от 400 МГц для версии i945G (настольные ПК), до 250 МГц для ноутбуков и 166 МГц для ультрапортативных моделей (с пропорциональной потерей производительности). Версия, используемая процессорами Atom (i945GSE), ограничена 133 МГц, хотя у чипсета i945GC графическое ядро работает на 400 МГц.
Архитектура Atom: очередное исполнение и "Hyper-Threading"
Процессоры Atom используют новую архитектуру, хотя и со старыми технологиями. Это первый процессор x86 от Intel с очередным (вместо внеочередного, out of order execution) выполнением команд со времён Pentium, который появился ещё в 1993 году. Все другие процессоры Intel, начиная с P6, используют внеочередное выполнение.
Чтобы не вдаваться в детали, представьте процессор как устройство, которое получает инструкции друг за другом и размещает их на конвейере. В очередной архитектуре инструкции выполняются в том порядке, в котором они поступили. А во внеочередной архитектуре порядок инструкций, выдаваемых на конвейер, можно менять, чтобы они выполнялись максимально эффективно. Преимущество внеочередной архитектуры в том, что можно снизить число ожиданий. Например, если у вас есть инструкция простого вычисления, инструкция обращения к памяти и ещё одна инструкция простого вычисления, то в очередной архитектуре они будут выполнены друг за другом, а во внеочередной архитектуре процессор может выполнить два расчёта параллельно с длительным доступом к памяти, что экономит время. Но весьма удивительно то, что обычно очередная архитектура отличается коротким конвейером, а у Atom она насчитывает 16 ступеней, что в ряде случаев приводит к недостаткам.
"Hyper-Threading"
Технология "Hyper-Threading" появилась ещё с процессором Pentium 4. Она позволяет выполнять два потока одновременно, оптимизируя загрузку конвейера. Конечно, это не так эффективно, как два физических ядра, но технология заставляет ОС считать, что процессор может обрабатывать два потока одновременно, и это может повысить производительность компьютера. На процессоре Atom с длинным конвейером и старой очередной архитектурой "Hyper-Threading" работает весьма эффективно, технология позволяет существенно повысить производительность без ощутимого влияния на TDP. Intel заявляет о повышении энергопотребления всего на 10%.
Во всём остальном Atom оснащён двумя ALU (блоки выполнения целочисленных вычислений) и двумя FPU (блоки выполнения вычислений с числами с плавающей запятой). Первый блок ALU выполняет операции сдвига, а второй - переходов. Все операции умножения и сложения, даже с целыми числами, выполняются на блоках FPU. Первый блок FPU очень простой и ограничен операциями сложения, а второй отвечает за операции SIMD и умножения/деления. Для 128-битных расчётов первая ветка используется в паре со второй (обе ветки 64-битные).
Если вы посмотрите на число тактов, которые требуются для выполнения инструкции, то обнаружите кое-что интересное. Некоторые инструкции быстрые, другие - (очень) медленные. Инструкции "mov" или "add", например, выполняются за один такт, как и на Core 2 Duo, а инструкции умножения (imul) занимают пять тактов в отличие от всего трёх у микроархитектуры Core. Что ещё хуже, 32-битное деление с плавающей запятой, например, занимает 31 такт по сравнению со всего 17 (или почти половиной) у Core 2 Duo. На практике - и Intel это подтверждает - Atom оптимизирован для быстрого выполнения основных инструкций, то есть процессор резко снижает производительность на сложных инструкциях. Это можно проверить, просто запустив Everest (для примера), у которого есть инструмент для измерения времени выполнения инструкций.
Кэш и FSB
Intel выбрала весьма необычную организацию Atom, но без ущерба производительности, что немаловажно для процессора с очередной архитектурой.
24 + 32 кбайт: асимметричный кэш
Кэш первого уровня Atom составляет 56 кбайт: 24 кбайт для данных и 32 кбайт для инструкций. Подобная асимметрия, весьма удивительная для Intel, является следствием структуры кэша. Intel использует восемь транзисторов для хранения одного бита в отличие от шести транзисторов в стандартном кэше. Данная технология позволяет снизить напряжение, прилагаемое к кэшу для сохранения информации. Похоже, подобный переход на ячейки с восемью транзисторами был сделан в самом конце, когда дизайн процессора уже был близок к завершению, поэтому для того, чтобы уместить кэш в прежние границы, его размер был уменьшен - это и объясняет 24 кбайт для данных.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Кэш L2 512 кбайт, уменьшаемый
Ёмкость кэша L2 составляет 512 кбайт, он работает на той же частоте, что и процессор. Кэш 8-way классический и довольно близок по производительности к тому, что использовался в Core 2 Duo (его задержка составляет 16 тактов по сравнению с 14 у Core 2). Одна из новых функций заключается в том, что части кэша могут автоматически отключаться, если программе не требуется много кэш-памяти. На практике кэш переходит из режима 8-way в 2-way, то есть с доступного объёма 512 до 128 кбайт. Подобная техника позволяет сэкономить ещё несколько драгоценных милливатт.
Нажмите на картинку для увеличения.
FSB: два режима работы
Процессор Atom использует ту же шину FSB, что и другие процессоры Intel со времён Pentium 4. Она работает в режиме с учетверённой передачей данных (Quad Pumped, QDR) и сигнальной технологией GTL. Интересно: Atom использует другую сигнальную технологию - режим CMOS. GTL работает эффективно (шина может достигать частоты 1 600 МГц QDR), но потребляет немало энергии, а CMOS позволяет снизить напряжение шины. Технически GTL использует резисторы для улучшения качества сигнала, но они вряд ли так необходимы, за исключением высоких частот. С процессором Atom и шиной, ограниченной 533 МГц (QDR), можно перейти в режим CMOS - резисторы будут отключены, а напряжение шины снизится в два раза. На данный момент только чипсет SCH поддерживает режим CMOS у FSB.
Энергопотребление: тесты и теория
Энергопотребление для данной платформы Intel критически важно, поэтому было сделано много шагов в сторону его снижения. Кроме чипсета, который потребляет много энергии по сравнению с процессором, сам Atom обзавёлся многими интересными функциями.
Шина и кэш
Как мы уже говорили, Intel немало поработала над шиной и кэшем. Был разработан другой режим для шины (CMOS), а кэш может автоматически отключать свои участки в зависимости от нагрузки. Подобные функции позволяют снизить энергопотребление, как и очередная архитектура и ячейки 8T SRAM кэша L1.
Состояние "C6"
Помимо снижения напряжения процессора до 1,05 В, у Atom появился новый режим ожидания "C6". Напомним, что режимы "C" (от 0 до 6) являются состояниями с низким энергопотреблением, и чем больше цифра, тем меньше энергии потребляет CPU. В режиме "C6" весь процессор практически полностью выключен. Остаётся активной только кэш-память объёмом несколько килобайт (10,5), чтобы сохранять состояние регистров. В данном режиме кэш L2 опустошается и отключается, напряжение питания падает всего до 0,3 В, и только небольшая часть процессора остаётся активной, чтобы обеспечить пробуждение. Процессор переходит в режиме "C6" примерно за 100 микросекунд, то есть быстро. На практике, как заявляет Intel, режим "C6" активен на протяжении 90% всего времени, что снижает общее энергопотребление (вполне понятно, что если вы запустите программу, которая нагружает процессор, или даже будете смотреть видеоролик на Flash, то процессор в этот режим не перейдёт).
Следует отметить, что оба чипсета Intel, которые можно использовать с процессорами Atom N200, потребляют немало энергии: Atom 230 использует i945GC, который потребляет 22 Вт (4 Вт для CPU), а Atom N270 поставляется с i945GSE, который "сжигает" 5,5 Вт (2,4 Вт для CPU).
На практике
Так ли мало потребляет процессор Atom на практике? Что касается процессора, то да. Что касается платформы, нацеленной на дешёвые настольные компьютеры (NetTop), то ответ тоже положительный, но... Почему "но"? Потому что чипсет потребляет немало энергии, а для процессора заявлен TDP 4 Вт или 2,4 Вт у мобильной версии. Наша тестовая материнская плата потребляла 59 Вт в режиме ожидания, мы получили 62 Вт при максимальной нагрузке (с процессором, 1-Гбайт памятью DDR2 и 3,5" жёстким диском). Вполне понятно, что приведённые числа относятся к полной платформе (без монитора), а не к одной материнской плате, а также включают и потери на блоке питания (у нашей модели КПД составлял примерно 80%). Энергопотребление можно назвать и маленьким, и большим - немного для настольного компьютера, но немало по абсолютным значениям. Мы должны упомянуть, что недавно протестированная материнская плата с 1,5-ГГц процессором Via C7 с той же конфигурацией потребляла меньше энергии: 49 Вт в режиме бездействия и 59 Вт под нагрузкой.
Тесты 1: Atom против Pentium E и Sempron
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Для наших тестов мы взяли материнскую плату Mini-ITX от Gigabyte, оснащённую процессором Atom 230 и чипсетом i945GC. На плате есть один слот DIMM (DDR2) и один слот PCI - то есть современную видеокарту вы не получите. Что интересно, чипсет, который, напомним, потребляет 22 Вт, охлаждается активно, а для процессора достаточно простого алюминиевого радиатора.
Поскольку данная материнская плата предназначена для компьютеров начального уровня, мы взяли для сравнения два решения: Pentium E2160 (1,8 ГГц), двуядерный процессор начального уровня на основе микроархитектуры Core, а также Sempron 3400+ (в данном случае Socket 754). Два процессора во время наших тестов были выставлены на такую же тактовую частоту, что и Atom (1,6 ГГц). Для Pentium E2160 была взята материнская плата GA-GM945-S2. Она имеет то преимущество, что построена на том же (почти) чипсете, что и материнская плата Atom, - i945G. Для Sempron мы взяли материнскую плату на nForce4.
Нажмите на картинку для увеличения.
Три материнские платы тестировались на одинаковой ОС - Windows XP Service Pack 2 со всеми обновлёнными драйверами. Мы использовали память DDR2-667 (1 Гбайт) на платформе Intel, а также 1-Гбайт DDR400 DIMM на платформе Sempron. Наконец, в качестве тестового мы взяли 74-Гбайт жёсткий диск Western Digital Raptor.
Мы решили сравнить три платформы на равных частотах, проведя несколько реальных и синтетических тестов.
В Cinebench R10 процессор Sempron расположился между Atom и Pentium E, а комбинация Atom с технологией "Hyper-Threading" доказала свою эффективность (с "Hyper-Threading" производительность увеличивается в 1,53 раза). Обратите внимание, что прирост на Pentium E, оснащённым двумя физическими ядрами, не особо выше: 1,86 раза.
В Sandra, синтетическом тесте, разница между тремя процессорами впечатляет. Pentium E оказался ощутимо быстрее. Обратите внимание, что разница между Atom и Sempron может показаться невелика, но тесты многопоточные, и у Sempron только одно ядро, в то время как у Pentium E два ядра, а Atom поддерживает "Hyper-Threading", что даёт существенный прирост.
В тестах 3DMark 06 и PCMark 06 CPU процессор Pentium E вполне уверенно лидирует, а Sempron, как обычно, располагается по производительности между Atom и Pentium E.
В этом тесте, который так любят оверклокеры, хотя его код старый и не оптимизированный, процессор Atom намного уступает конкурентам.
Наконец, мы провели тест, который состоит из сжатия в WinRAR файлов объёмом около 1 Гбайт. Поскольку Sempron использует другую подсистему памяти (DDR) и дискретную видеокарту, мы его в этот тест не включили. На практике разница между платформами оказалась меньше, чем в синтетическим тестах, но Pentium E всё равно примерно в два раза быстрее.
Тесты 2: Atom против C7-M и Celeron
Мы решили сравнить нашу платформу Atom с двумя другими системами, способными конкурировать с тестовой платформой Mini-ITX. Первая система - материнская плата Via PC3500G с процессором C7; вторая - процессор начального уровня, часто встречающийся в ультрапортативных компьютерах, - Celeron-M (Dothan).
Материнская плата Via PC3500G имеет форм-фактор micro-ATX, она содержит чипсет CN896 в паре с процессором C7 на 1,5 ГГц. Для нашего теста мы опустили частоту Atom до такого же уровня, что и у C7 (12 x 125 МГц, или 1,5 ГГц). Память, жёсткий диск и ОС были одинаковыми.
В Cinebench R10, как можно заметить, процессор Atom был быстрее C7, но ненамного - по крайней мере, с одним потоком. С другой стороны, поддержка "Hyper-Threading" у Atom привела к существенному отрыву.
В PCMark 05 можно видеть, что платформа Atom, даже на идентичной частоте, оказалась быстрее платформы C7. На то есть несколько причин. PCMark 05 - многопоточный тест, как и многие современные программы, поэтому Atom с "Hyper-Threading" имеет преимущество. Кроме того, чипсет Intel существенно быстрее (или не такой медленный, если быть точнее), чем Via.
Наконец, мы измерили энергопотребление обеих платформ. Сюрприз: благодаря экономичному чипсету платформа Via потребляла меньше энергии, чем платформа Intel. В режиме бездействия система на PC3500G потребляла 49 Вт, а GA-GC230D требовалось 59 Вт. Однако при повышении нагрузки Atom стал потреблять всего на 3 Вт больше, а платформа Via увеличила энергопотребление на 10 Вт, оставаясь, впрочем, всё ещё ниже уровня Intel. Все измерения проводились от электрической розетки, то есть на результат влияли потери на блоке питания (КПД 80%).
Для сравнении с Celeron M мы взяли ноутбук с данным процессором на ядре Dothan. Мы не стали проводить тесты PCMark, поскольку "железо" двух конфигураций сильно различается, и результаты сравнивать некорректно. Как и в случае с C7, мы снизили частоту Atom до уровня Celeron M (в данном случае 1,3 ГГц).
В таком синтетическом тесте, как Cinebench R10, можно видеть, что Celeron примерно в два раза быстрее на идентичных частотах. В любом случае, технология "Hyper-Threading" добавила Atom несколько баллов.
Как показывают тесты, Atom находится между C7 и Celeron M при идентичных частотах. Учитывая, что оба процессора используются в дешёвых ПК (Netbook), C7 с частотами, близкими к Atom, а Celeron M на меньших частотах, можно утверждать, что производительность компьютеров на Atom будет более или менее идентична современным системам. С другой стороны, у современных ноутбуков Celeron M работает на высоких частотах 1,6 ГГц и 1,86 ГГц, поэтому и превосходство над Atom будет ощутимо.
Разгон и 3D
Наконец, мы провели тесты в двух областях, которые вряд ли будут актуальны для платформы Atom, но для нас и читателей они весьма интересны.
Поскольку на нашей материнской плате не было слотов PCI Express или AGP (а видеокарты PCI найти всё сложнее), мы ограничили тесты GMA 950. Для сравнения мы взяли материнскую плату Gigabyte, основанную на тому же чипсете с процессором Pentium E 2160 на частоте 1,6 ГГц, равной Atom. Оба компьютера используют одинаковое интегрированное графическое ядро GMA 950 на 400 МГц, а процессоры работают на одинаковой частоте 1,6 ГГц. Оба компьютера оснащены одним DIMM DDR2-667.
Как можно видеть, производительность 3DMark 06 в разрешении 640 x 480 без фильтров очень низкая. Кроме того, Pentium E оказался существенно быстрее Atom.
Но следует помнить, что в портативных ПК Atom будет использоваться в паре с чипсетом i945GSE, а GMA 950 в данном варианте будет работать всего на 133 МГц.
Материнская плата Gigabyte Mini-ITX предоставляет немного опций для разгона: можно изменять только частоту FSB, зато от 100 до 700 МГц. На нашей модели CPU множитель заблокирован на 12, а частота FSB составляет 133 МГц. Мы смогли достичь стабильной работы на 1,8 ГГц (12 x 150) без подъёма напряжения, а также и на 1,86 ГГц (шина 153 МГц), подняв напряжение FSB в BIOS материнской платы (+0,3 В для шины). Производительность увеличивалась линейно, как и энергопотребление: с 62 до 65 Вт для 1,6 и 1,8 ГГц, соответственно. А после разгона Atom до 1,86 ГГц энергопотребление платформы составило 67 Вт. Разницу можно объяснить подъёмом напряжения шины. Следует помнить, что энергопотребление увеличивается не только из-за CPU, но и из-за разгона чипсета.
Почему нет теста HD?
Почему мы не проводили тесты воспроизведения HD-видео? Первая причина в том, что процессоры Atom для этого не предназначены. Intel нацеливает их на дешёвые компьютеры NetTop, предназначенные для просмотра Интернета, а не для воспроизведения дисков Blu-ray. Впрочем, ради интереса мы попытались посмотреть HD-DVD, но плеер Power DVD отказался запускаться без современной видеокарты, способной взять на себя часть декодирования видео. Мы попробовали воспроизвести ролики HD, скачанные из Интернета, но и здесь нас ждали разочарования. На результат влиял тип используемого плеера, а качество видео не соответствовало коммерческим HD-дискам. Декомпрессия потока DivX 720p в несколько мегабит/с - это одно, а видео в формате H.264 с потоком 36 мегабит/с - это другое.
Заключение
|
Нажмите на картинку для увеличения.
Каково будет наше заключение по поводу платформы Atom? Впечатление смешанное. Сам процессор можно признать успешным - он недорогой, потребляет очень мало энергии, и хотя его производительность невысока, её вполне достаточно для целевого рынка (недорогие ПК, предназначенные, в первую очередь, для работы в Интернете). Кроме того, поддержка "Hyper-Threading" приятно радует. Но чипсет в паре с процессором разочаровывает. Intel предлагает только два варианта, и их можно критиковать. SCH Poulsbo кажется эффективным, но его вряд ли имеет смысл устанавливать в стандартные ПК из-за ориентации на MID (нет порта SATA, например), а чипсеты i945GC и i945GSE подходят для ПК, но у них тоже есть недостатки - малый набор функций, очень низкая производительность интегрированного графического ядра в 3D (а всё больше приложений его используют), да и чипсет потребляет ощутимо больше энергии, чем сам процессор.
Чувство такое, что Atom является пробной попыткой - он успешен с одной точки зрения и провальный с другой. Встанут ли компьютерные производители и обычные потребители на сторону Atom? Вне сомнения, и по двум причинам: цены и маркетинг. Платформа позволит собирать компьютеры по очень низким ценам, да и Atom уже стал заметной торговой маркой. Мнение рядового покупателя о возможной конфигурации может быть следующим.
"Eee PC 900 за $450 (хорошо) с процессором Celeron (плохо) на частоте 900 МГц (плохо)".
Или таким.
"Eee PC 901 за $450 (хорошо) с процессором Atom (хорошо) на частоте 1,6 ГГц (хорошо)".
Другими словами, процессоры Atom приглянутся публике больше, даже если практическая разница будет невелика.
Платформа получилась действительно парадоксальной: успешный процессор (пусть даже производительность по абсолютным значениям невелика) и просто недостойный его чипсет. В целом, разница между старыми платформами невелика, поэтому будем надеяться, что Intel предложит новые чипсеты, лучше ориентированные на будущее.
Преимущества .
- Цена $29 за Atom 230;
- низкое энергопотребление процессора;
- "Hyper-Threading" показывает себя с лучшей стороны.
Недостатки .
- Слабая общая производительность;
- неудачный чипсет;
- очень низкая 3D-производительность;
- несбалансированная платформа.
Разработкой семейства процессоров Atom фирма Intel расширяет свое присутствие на активно развивающемся рынке компонентов для портативных компьютеров и мобильных интернет-планшетов (англ. MID - Mobile Internet Devices). Какие же бывают процессоры Atom? Чем они отличаются друг от друга и какие у них конкуренты? Об этом, собственно, мы сейчас и поговорим.
Отдельные модели процессоров Atom предназначены для использования в сверхэкономичных бюджетных ноутбуках и настольных компьютерах. Такие компьютеры, обладая очень малым энергопотреблением и уменьшенными размерами при оптимальной стоимости, могут использоваться для просмотра видеофильмов и фотографий, общения в интернет, работы с электронной почтой, просмотра сайтов и в процессе обучения. Чтобы отличать такие устройства от традиционных настольных ПК и ноутбуков, называет их и nettops .
Архитектура процессора Atom
Семейство процессоров Intel Atom разработано на основе архитектуры х86, используемой во всех процессорах для IBM PC совместимых компьютеров. Однако новые процессоры Intel не являются дальнейшим развитием существующих серий. Процессоры Atom разработаны на основе технологии RISC (англ. Reduced Instruction Set Command), предполагающей использование сокращенного набора исполняемых команд (инструкций), в отличие от традиционных CISC-процессоров (англ. Сomplex Instruction Set Command), работающих с полным набором команд.
Совершенствование технологий производства и оптимизация внутренней структуры процессоров в рамках существующей архитектуры х86 позволили достичь впечатляющего уровня производительности даже для систем бюджетного уровня. Одно из направлений совершенствования процессоров - усложнение внутренней структуры, для возможности выполнения сложных действий в рамках одной команды. Однако для декодирования таких команд требуются значительные аппаратные ресурсы, возрастает число тактов, необходимое для их отработки, увеличивается энергопотребление.
С другой стороны такие команды в исполняемом коде встречаются не часто и далеко не в каждой программе. Идея RISC-технологии основана на использовании ограниченного набора команд с коротким циклом исполнения (в идеале за один такт синхронизации). Аппаратная реализация такой архитектуры позволяет выполнять программный код с минимальными временными затратами, в идеальном случае одну команду - за один такт синхронизации. В конечном результате сокращается энергопотребление, появляется возможность снижать рабочие частоты, уменьшать размеры процессоров.
Вместе с тем сохранена совместимость с программами для CISC-процессоров. Отсутствующие в наборе процессоров команды исполняются после предварительного программного перекодирования их в поддерживаемые RISC команды. Что вполне оправдано при незначительном присутствии сложных команд в исполняемом программном коде.
Возможности Atom
Итак, в основе идеологии разработки Atom лежит использование сокращенного набора команд, что позволило, отказавшись от размещения на кристалле чипа ряда регистров и других узлов, существенно сократить общее количество используемых транзисторов, значительно снизить энергопотребление. Процессор Atom в настоящее время является самым компактным и экономичным процессором компании Intel, производится на основе 45-нанометровой технологии под сокеты BGA и FCBGA. А в следующем году по заявлению руководителей компании процессор Intel Atom станет первым чипом, производимым с использованием техпроцесса в 32 нанометра.
В настоящее время Intel производит две серии процессоров Atom. Первая, основанная на ядре Silverthorne , называется Z (процессоры Z500-Z540) и предназначена для использования в мобильных устройствах с возможностью подключения к интернет (MID). Для совместного использования с этими процессорами разработаны чипсеты: UL11L, US15L, US15W.
Вторая серия на ядре Diamondville включает модели: Atom N270, Atom 230 и Atom 330, используется для разработки экономичных настольных систем (так называемых Nettop) и сверх экономичных бюджетных ноутбуков (Netbook). Большая часть процессоров (за исключением модели Atom 330) пока являются одноядерными.
В таблице представлены основные характеристики процессоров Intel Atom, все Atom имеют кэш-память L1 объемом 56 кбайт, из которых 32 кбайт отведено под кэш инструкций, а 24 кбайт для данных. Все процессоры Atom исполняют 32-битный код и поддерживают дополнительные наборы инструкций MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3, а также технологию Hyper-Threading, позволяющую исполнять два параллельных потока команд.
| Номер модели | Частота, МГц | FSB, МГц | Кэш L2, Мбайт | TDP, Вт |
| Atom 230 | 1600 | 533 | 512 | 4 |
| Atom 330 | 1600 | 533 | 1 000 | 8 |
| Atom N270 | 1600 | 533 | 512 | 2,5 |
| Atom Z500 | 800 | 400 | 512 | 0,65 |
| Atom Z510 | 1100 | 400 | 512 | 2 |
| Atom Z520 | 1333 | 533 | 512 | 2 |
| Atom Z530 | 1600 | 533 | 512 | 2 |
| Atom Z540 | 1866 | 533 | 512 | 2,4 |
Процессоры на ядре Diamondville , являясь 64-разрядными, поддерживают и 32-битный, и 64-битный код. Наиболее производительный на сегодня Atom 330 работает на частоте 1,6 ГГц (при частоте FSB - 533 МГц), на каждое из ядер приходится по 512 кбайт кэш-памяти L2. С целью снижения энергопотребления и увеличения времени автономной работы в процессорах использованы технологии Enhanced Deeper Sleep и Enhanced Intel SpeedStep. При отсутствии активности процессора Enhanced Deeper Sleep позволяет перемещать данные из кэш-памяти в системную.
Усовершенствованная технология Enhanced Intel SpeedStep использует несколько изменяемых значений тактовой частоты и напряжения питания ядра процессора. Таким образом, обеспечивается гибкость оптимизации энергопотребления и производительности. Процессоры Atom настолько экономичны, что большая часть общего энергопотребления компьютеров приходится на долю чипсета и прочих периферийных устройств. Поэтому оптимизация энергопотребления этих компонентов предстоящая задача для разработчиков Intel.
Intel, первой предложившая платформенный подход, предполагающий разработку полного комплекта компонентов для ноутбуков, придерживается этого принципа и для процессоров Atom. Серия процессоров для ноутбуков продвигается в рамках бренда Centrino . А существующий на сегодня набор компонентов для разработки MID и других портативных устройств объединен в платформе Menlow.
Конкуренты Atom
В настоящее время вполне успешными конкурентами для процессоров Atom могут быть чипы сразу от трех производителей. В сегменте бюджетных и энергоэкономичных ноутбуков достойным конкурентом выглядит процессор Isaya от корейской фирмы VIA . В июне 2008 года известнейший производитель графических процессоров фирма представила свой процессор для мобильных систем под названием Tegra . Процессор предназначен для использования в составе КПК, мобильных телефонов, игровых и GPS систем, заявленное энергопотребление Tegra ниже, чем у Atom.
Основной конкурент Intel - компания успешно развивает свою мобильную платформу на основе процессора Geode , оптимизированного для использования в экономичных бюджетных ноутбуках, ультрамобильных портативных компьютерах (UPMC).
Перспективы Atom
В начале следующего появится линейка процессоров Atom c улучшенными показателями. Еще более упрочить позиции Intel в соперничестве с конкурентами должна новая мобильная платформа под называнием Moorestown, в рамках которой уже в следующем году появится очередное поколение процессоров с целым рядом серьезных, усовершенствований. В состав процессора будет интегрировано графическое ядро и одноканальный контроллер памяти DDR2. На основе таких чипов можно будет создавать однокристальную компьютерную систему SOC (англ. system-on-chip).
Объединение функций сразу нескольких микросхем в одной позволит еще более снизить потребляемую мощность, которая станет на порядок меньше аналогичного параметра для платформы Intel Atom.
Год назад компания Intel объявила о выпуске новой серии процессоров - Atom. Новые ЦП предназначены исключительно для мобильных компьютеров, и их характеристики полностью соответствуют всем требованиям подобного рода устройств. Это прежде всего относится к энергопотреблению, которое не превышает 4 Вт (TDP). Столь низкие показатели достигнуты за счет новой архитектуры, которая не похожа ни на одну из предшествующих архитектур Intel, хотя и включает их отдельные черты. Ядро состоит из 47 миллионов транзисторов, а поскольку для их производства используется 45-нм техпроцесс, то становится понятным, почему Atom такой компактный и экономичный процессор. В настоящее время в ассортименте Intel есть две серии процессоров Atom. Первая называется Z (процессоры Z500-Z540), она основана на ядре Silverthorne и предназначена для мобильных систем класса MID (Mobile Internet Devices). Вторая серия на ядре Diamondville была анонсирована сравнительно недавно (в марте этого года) и включает две модели (N270 и 230). Она предназначена для настольных систем (Nettops) и бюджетных ноутбуков (Netbooks).
| Ядро | Частота, ГГц | FSB, МГц | L2, кб | TDP, Вт | Техпроцесс, нм | Площадь ядра, мм 2 | Кол-во транз. (млн) | |
| Atom Z500 | Silverthorne | 0,8 | 400 | 512 | 0,65 | 45 | 25 | 47 |
| Atom Z510 | Silverthorne | 1,1 | 400 | 512 | 2 | 45 | 25 | 47 |
| Atom Z520 | Silverthorne | 1,33 | 533 | 512 | 2 | 45 | 25 | 47 |
| Atom Z530 | Silverthorne | 1,6 | 533 | 512 | 2 | 45 | 25 | 47 |
| Atom Z540 | Silverthorne | 1,86 | 533 | 512 | 2,4 | 45 | 25 | 47 |
| Atom N270 | Diamondville | 1,6 | 533 | 512 | 2,5 | 45 | 25 | 47 |
| Atom 230 | Diamondville | 1,6 | 533 | 512 | 4 | 45 | 25 | 47 |
Все процессоры Atom имеют кэш L1 объемом 56 кб, из которых 32 кб отведено под кэш инструкций, а 24 кб - под данные. Также все процессоры могут исполнять 32-битный код и поддерживают дополнительные наборы инструкций MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3. Что касается 64-битного кода (x86-64), то его поддерживает только ядро Diamondville и только в модели Atom 230. На настоящий момент все процессоры Atom являются одноядерными. Вместе с тем, они поддерживают технологию Hyper-Threading, которая позволяет исполнять два параллельных потока команд. Ближе к концу 2008 года Intel планирует выпустить первые двухъядерные процессоры Atom. В сети циркулируют слухи о модели Atom 330, которая будет работать на частоте 1,6 ГГц (частота FSB - 533 МГц), а на каждое из ядер будет приходится по 512 кб кэша L2. Процессоры Atom серии Z поддерживают технологию виртуализации, а также технологию энергосбережения C1E Speedstep. Кроме серии Z, C1E Speedstep поддерживает процессор Atom N270, построенный на ядре Diamondville. Ассортимент процессоров Atom довольно велик, и включает два ядра для разных систем. Чтобы не возникло путаницы, важно отметить, что процессоры работают с определенными чипсетами, и именно они определяют предназначение конечного продукта. Вместе с новыми процессорами компания Intel выпустила серию чипсетов - UL11L, US15L, US15W, - которые также предназначены для работы Atom серии Z (ядро Silverthorne).
Чипсеты имеют схожие характеристики, и каждый состоит из одной микросхемы, которая реализует функциональность, и "северного" и "южного моста". Новые чипсеты поддерживают процессоры Intel Atom с частотой системной шины 100 или 133 МГц (400/533 МГц QPB), имеют встроенный одноканальный контроллер 400- или 533-МГц памяти DDR2 (максимальный объем памяти составляет 1 Гб). Также чипсеты новой серии имеют встроенное графическое ядро Intel GMA500, которое помимо трехмерной графики обеспечивает аппаратное декодирование видеоформатов H.264, MPEG2, VC1 и WMV9. При этом поддерживаются выходы D-SUB и DVI-I, а также TV-Out. Кроме того, предусмотрен контроллер шины PCI Express spec 1.0. Пара слов о возможностях расширения чипсетов UL и US - они поддерживают один IDE-канал, восемь портов USB 2.0, а также звуковую HD-подсистему. Чипсеты UL11L, US15L, US15W являются составной частью платформы Centrino Atom 2, в которую также входят процессоры Atom и модули беспроводной связи Wi-Fi, WiMAX и 3G. Следует отметить, что тепловыделение чипсета UL11L составляет 1,6 Вт, а чипсетов серии US - не более 2,3 Вт. В результате, общее тепловыделение связки чипсета UL11L и процессора Atom равно 2,25 Вт! Это именно то, что нужно мобильным устройствам, поскольку беспрецедентно низкий уровень потребления энергии обеспечивает длительную продолжительность работы. Что касается процессоров Atom N270 и Atom 230 на ядре Diamondville, то они предназначены для дешевых, экономичных и малогабаритных систем (Nettops и Netbooks) с чипсетом 945GC. Именно такую систему, а точнее, материнскую плату мы сегодня и протестируем:
Обратите внимание, что массивный радиатор с вентилятором предназначен для охлаждения чипсета, а сам процессор довольствуется скромным низкопрофильным радиатором (на дальнем плане). Внешне процессор выглядит следующим образом:
Можно заметить, что Atom 230 непосредственно впаян на плату, так что модернизировать систему не получится. А если "сжечь" процессор при разгоне (об этом чуть позже), то менять придется всю материнскую плату. Утилита CPU-Z предоставляет следующую информацию:
Эта версия утилиты неправильно определяет процессорное ядро (Silverthorne вместо правильного Diamondville). Ниже приведены спецификации системной платы Gigabyte GC230D:
| Процессор | Intel Atom 230 (Diamondville) |
| Чипсет | Северный мост Intel 945GC |
| Системная память | Один 240-контактный слот для DDR-II SDRAM DIMM |
| Графика | Встроенное графическое ядро GMA950 |
| Возможности расширения | Один 32-битный PCI Bus Master-слот |
| Возможности для разгона | Изменение частоты HTT от 100 до 700 МГц |
| Дисковая подсистема | Один канал UltraDMA133/100/66/33 Bus Master IDE (с поддержкой до двух ATAPI-устройств & RAID 0, 1) |
| BIOS | 4 MBit Flash ROM |
| Разное | Один порт для FDD, один последовательный и один параллельный порт, порты для PS/2 мыши и клавиатуры |
| Управление питанием | Пробуждение от модема, мыши, клавиатуры, сети, таймера и USB |
| Мониторинг | Отслеживание температуры процессора, мониторинг напряжений, определение скорости вращения двух вентиляторов |
| Размер | ATX форм-фактор, 170x170 мм (6,68" x 6,68") |
Intel Atom — это процессоры для недорогих и небольших ноутбуков, нетбуков, неттопов и планшетов/смартфонов. Их архитектура позволила сделать их энергоэффективными и совсем не дорогими.
Изначально серия Atom включает в себя два семейства: серию Z (кодовое имя Silverthorne) для планшетов и некоторых неттопов и серию N (кодовое имя Diamondville) для более традиционных нетбуков и неттопов. Оба семейства производятся по 45-нм техпроцессу и включают в себя поддержку MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, Intel 64, XD-Bit и IVT. Производительные модели также поддерживают Hyper-Threading.
Производительность самых быстрых процессоров Intel Atom лучше, чем у Celeron. Например, Atom 1,6 ГГц вполне сравнима с Pentium M 1,2 ГГц.
Ближе к концу 2009 года Intel представила второе поколение процессоров Atom — Pineview. Они комплектовались графикой GMA 3150 и контроллером памяти DDR2. Atom N450 и N470, произведенные по 45-нм техпроцессу, в свое время были весьма популярными, так же, как и N280 до этого. Самые последние модели линейки включают поддержку памяти DDR3 (например, N455) и варианты с двумя ядрами.
Платформа Oak Trail (32-нм техпроцесс) была представлена в 2011 году, и она напрямую произошла от Silverthorne. Она предназначена для планшетов и нетбуков, ее индекс — Z600. Ядро очень похоже на серию Pineview, однако система-на-чипе теперь включает в себя графику GMA 600 от PowerVR.
Современные процессоры Intel Atom
Saltwell (32 нм), 2012-2013 год
Penwell (32 нм), 2013-2014 год
Cloverview (32 нм), 2013 год
Cloverview (32 нм), 2013 год
Cedarview (32 нм), 2011-1012 год
Являются частью платформы Cedar Trail. Встроенная графика обеспечивает воспроизведение видео 1080р, разрешение экрана — до 2560х1600 пикселей.
Cedarview-M (32 нм), 2011 год
Поддерживается до 2 Гб оперативной памяти DDR3-800.
Merrifield (22 нм), 2014 год
Энергопотребление в 4,7 раза меньше, чем у Saltwell. Два ядра Silvermont, графическое ядро — PowerVR G6400. Контроллер памяти LPDDR3 -533 до 4 Гб.
Bay Trail-T (22 нм), 2014 год
Прирост производительности по сравнению с Clover Trail — 50-60%. Имеют низкое энергопотребление. Графика (Gen 7) в чипах без индекса D поддерживает разрешение 2560х1600 пикселей, с индексом D — 1920х1200. Контроллер памяти — LPDDR3-1066 до 4 Гб. Все процессоры — четырехъядерные. Нет поддержки Hyper-Threading.
| Модель | Кэш | Тактовая частота — Turbo, ГГц | Ядра/потоки |
| Intel Atom Z3795 | 2 Мб | 1,59-2,39 | 4/4 |
| Intel Atom Z3785 | 2 Мб | 1,49-2,41 | 4/4 |
| Intel Atom Z3775 | 2 Мб | 1,46-2,39 | 4/4 |
| Intel Atom Z3775D | 2 Мб | 1,49-2,41 | 4/4 |
| Intel Atom Z3770 | 2 Мб | 1,46-2,4 | 4/4 |
| Intel Atom Z3770D | 2 Мб | 1,5-2,41 | 4/4 |
| Intel Atom Z3736F | 2 Мб | 1,33-2,16 | 4/4 |
| Intel Atom Z3736G | 2 Мб | 1,33-2,16 | 4/4 |
| Intel Atom Z3745 | 2 Мб | 1,33-1,86 | 4/4 |
| Intel Atom Z3745D | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3740 | 2 Мб | 1,33-1,86 | 4/4 |
| Intel Atom Z3740D | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3735D | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3735E | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3735F | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3735G | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3680 | 1 Мб | 1,33-2,0 | 2/2 |
| Intel Atom Z3680D | 1 Мб | 1,33-2,0 | 2/2 |
Когда Atom быстрее чем Core?
- Блог компании Intel
Наглухо застряв в пробке за рулем машины, теоретически способной развивать скорость более 200 км\ч, и глядя, как меня обгоняют велосипедисты на трехколесных велосипедах, я задумалась… нет, не о том, как пересадить всех на велосипеды, и не о решении транспортных проблем человечества с помощью телепортации, а… о процессорах Intel Core и Intel Atom. А именно - Atom по сравнению с Core - это, фактически, мотороллер по сравнению с автомобилем. Он потребляет меньше топлива и стоит заметно дешевле. Но зато и скорость скутера столь же заметно уступает авто (несмотря даже на способы «разогнать» мотороллер выше заводских установок). Но, все же, в пробках или на узких улочках скутер оказывается быстрее. Недаром скутер получил свое название от английского «to scoot
» - удирать, так как успешно использовался английскими подростками для спасения от полиции.
Теперь вернемся к CPU. Заменим «топливо» на «электричество», а «скорость» на «производительность», и получим полную аналогию поведения Inel Atom и Intel Core. Но тогда разумно предположить, что существуют такие «пробки»и «закоулки», в которых Atom обгонит Core. Давайте их поищем.
Итак, по всем общепринятым замерам производительности Intel Core существенно обгоняет Atom. В разделе «Производительность» статьи про Intel Atom в wikipedia читается суровый приговор: "примерно половина производительности процессора Pentium M той же частоты
"
Если же сравнивать Atom именно с Core, то по данным тестов tomshardware Intel Core i3-530 побеждает Intel Atom D510 с разгромным счетом: 
При этом, надо отметить, что tomshardware к Atom относится явно предвзято. Так, например, если время работы какой-то задачи на Core-i3 - 1:38, то именно так об этом и сообщается - «одна минута, 38 секунд». А если Atom исполняет что-то за 7:26, то это, по мнению авторов «около восьми минут». Но главное - сравнивать процессоры с разной тактовой частотой (2.93 GHz Core i3 и 1.66 GHz Atom) и не делать поправку на ветер непоказательно. То есть, результат Core надо поделить на 2.93/1.66~1.76, что дает итоговый результат проигрыша Atom от 2.15 до 2.6 раз.
Почему Atom медленнее?
Быстрый ответ: потому что дешевле и энергоэкономичнее, что несовместимо с высокой производительностью.Правильный ответ: Во-первых, потому, что у Atom сохранилась шина FSB, в то время как Core i3 имеет интегрированный в CPU контроллер памяти, что ускоряет доступ к данным. Кроме того, у Atom в четыре раза меньше размер кэш-памяти, а если данные не умещаются в кэш, то более медленный доступ к памяти сказывается на производительности по полной программе.
А во-вторых, микроархитектура Atom - это не Core2, использованная в Core i3, а Bonnell. Вкратце, Bonnell -продолжатель идей Pentium, в нем имеется только 2 целочисленных ALU (против трех в Core), а главное, отсутствуют присущие Core изменение порядка инструкций (instruction reordering), переименование регистров (register renaming), а также спекулятивное исполнение (speculative execution).
Откуда понятно, что чтобы помочь Atom обогнать Core, надо:
- Взять нанонабор небольшой набор данных, так, чтобы он помещался в кэш.
- Попробовать использовать float данные, чтобы загружать не ALU, a FPU
- По возможности, лишить Core преимуществ неупорядоченного исполнения.
Они проводились на имеющемся у меня Intel Core i5 2.53 GHz и уже упомянутом Atom D510, и представляли собой набор вызовов математических функций для float данных со встроенной оценкой производительности «количество функций в секунду», т.е. чем больше - тем лучше.
Тесты включали расчет тригонометрических функций как напрямую (C runtime, тест «x87»), так и разложением в ряд; с использованием кода мат.библиотеки Cephes; а также векторную реализацию через SSE intrinsic функции (тесты с окончанием _ps). При этом, учитывая разницу тактовых частот, результаты масштабировались на 2.53/1.66~1.524
Тесты компилировались Microsoft Visual Studio 2008 с оптимизацией в release по умолчанию.
Полученные данные полностью подтверждают первое место Intel Atom с конца. То есть, цель не достигнута, переходим к следующему пункту - осложним работу Out-of-order CPU.
Усложняем задачу
Создадим искусственный тест, который будет содержать непредсказуемые ветвления, содержащие вычислительно тяжелые функции, так, чтобы результат спекулятивных вычислений Core постоянно отбрасывался, т.е. оказывался ненужной работой.Примерно так:
int rnd= rand()/(RAND_MAX + 1.) * 3; if (rnd%3==0) fn0(); if (rnd%3==1) fn1(); if (rnd%3==2) fn2();
Более того, функции будут состоять из цепочечных вычислений, так чтобы Core не мог путем переупорядочивания инструкций и переименования регистров посчитать что-то из таких выражений заранее, «вне очереди». Вот простейший пример подобного кода
for (i=0; i < N; ++i) {
y+=((x[i]*x[i]+ A)/B[i]*x[i]+C[i])*D[i];
}
Кстати, подобные функции и использованы в вышепоказанных тестах cephes_logf и cephes_expf, где преимущество Core минимально.
Но, несмотря на все препятствия, Core все равно оказался быстрее. Минимальный отрыв Core от Atom, который мне удалось получить различными комбинациями вычислений и случайностей - в целых два раза! То есть, Atom по-прежнему отстает.
Но если бы я на этом остановилась, то вы бы про это просто не узнали - пост бы не состоялся.
Следующим шагом была компиляция тестов с помощью Intel Compiler. Использовалась версия Composer XE 2011 update 9 (12.1) c настройками оптимизации Release по умолчанию - аналогично компилятору Microsoft.
На графике ниже приведены результаты работы вышеупомянутых тестов, включая добавленный мной rand, скомпилированные как VS2008, так и Intel Compiler.
Смотрите внимательно. Это - не обман зрения. Для четырех тестов точки зеленой линии, показывающие результат Atom для тестов, скомпилированных Intel Compiler, находится выше, чем точки бордовой - результат i5 для тестов, скомпилированных VS2008. То есть, Atom оказывается реально, более чем в два раза, быстрее на _том же коде_, что и Core i5.
Думаете, что это реклама компилятора Intel?
Абсолютно нет. Я не работаю ни в отделе рекламы, ни в компиляторной группе.
Это просто констатация того, что ваш оптимизированный код может выполняться на Atom гораздо быстрее, чем неоптимизированный на Core. Или - неоптимизированный на Core будет медленнее, чем оптимизированный на Atom.
Это - как раз те самые кочки и закоулки, которые мешают машине разогнаться.
Выводы можете сделать сами.
