Четырёхъядерность от AMD: платформа Quad FX

Введение

Не вызывает никаких сомнений, что после представления компанией Intel новой микроархитектуры Core, обеспечившей для CPU от Intel значительный скачок в производительности, AMD пришлось уступить конкуренту место технологического лидера процессорного рынка. И, фактически, продукция AMD сохранила актуальность на сегодняшний день лишь в нижних ценовых категориях, где потребителям предлагаются одноядерные процессоры, в которых Intel пока ещё не перешёл на использование своей новой микроархитектуры. Тем не менее, AMD продолжает самоотверженно бороться (правда, пока без особого успеха) с Intel во всех секторах рынка. Основной задачей AMD при этом является удержание армии своих поклонников до появления новой микроархитектуры K8L, с которой связаны все надежды компании. А пока в ход идёт маркетинг и ценовая политика.
Именно к числу маркетинговых решений, обусловленных незавидным положением AMD, следует отнести платформу AMD Quad FX (старое название – 4x4), которую компания AMD анонсирует сегодня в качестве ответа на появление четырёхъядерных процессоров Intel Kentsfield. К сожалению, в данный момент AMD не готова представить полноценные процессоры с числом ядер более двух. Этому препятствуют и архитектурные причины (использование системной памяти для обмена данными между ядрами), и технологические (отсутствие доступного для массового производства современного технологического процесса). Поэтому, до окончания разработки следующей микроархитектуры, способной организовать взаимодействие процессорных ядер без задействования шины памяти и до ввода в строй 65 нм технологического процесса, который позволит уменьшить площадь ядра процессоров, AMD для конкуренции с Kentsfield приходится изыскивать иные методы.
Фактически, AMD Quad FX представляет собой двухсокетную платформу, ориентированную на использование в настольных высокопроизводительных системах. Эта платформа предназначается для установки в одну систему пары двухъядерных процессоров, что даёт возможность одновременного исполнения четырёх вычислительных потоков. То есть, AMD Quad FX можно с этой точки зрения называть альтернативой Kentsfield, особенно если подходить к системе, как к "чёрному ящику". Для пущей убедительности AMD собирается установить стоимость на составляющие своей новой платформы таким образом, чтобы AMD Quad FX находилась в одной ценовой категории с системами, основанными на четырёхъядерных процессорах Intel.

Платформа AMD Quad FX в деталях

Процессоры


Надо заметить, что первый же взгляд на те процессоры, которые AMD предлагает использовать в составе Quad FX систем, позволяет сделать вывод о том, что эта платформа не выглядит как всесторонне продуманный продукт. И вот почему. Используемая AMD в настоящее время микроархитектура K8 позволяет достаточно легко собирать системы на основе многопроцессорных конфигураций. Для этого, в частности, предназначаются шины HyperTransport, которых в процессорных ядрах AMD предусмотрено три. Тем не менее, существующая Socket AM2 инфраструктура, появившаяся на рынке всего полгода назад, к поддержке многопроцессорности оказалась совершенно не готова. Этот 940-контактный процессорный разъём имеет выводы лишь для подключения одной шины HyperTransport, чего, очевидно, недостаточно для создания даже двухпроцессорной конфигурации. Поэтому всего лишь через несколько месяцев после появления на рынке "настольных" процессоров в Socket AM2 исполнении, AMD приходится продвигать на рынок новый сокет для десктопных систем класса Quad FX.
Находясь в достаточно сжатых временных рамках при разработке новой платформы, AMD не стала изобретать абсолютно новое процессорное гнездо. В роли процессорного разъёма для Quad FX систем выступил 1207-контактный Socket F, имеющий, ко всему прочему, LGA исполнение. Такие сокеты используются в современных серверных системах, основанных на процессорах AMD Opteron и имеющих поддержку регистровой DDR2 SDRAM памяти.


Надо сказать, что использование регистровой памяти в настольных системах было бы не лучшим ходом со стороны AMD. Хотя такая память и обладает повышенной стабильностью, она, по сравнению с обычной DDR2 SDRAM, дорога и обладает более высокими задержками. Поэтому, AMD приняла решение изменить интерфейс памяти в Quad FX системах: процессоры для этой платформы ориентированы на использование "обычной" небуферизированной DDR2 памяти. В результате, эта платформа лишилась и совместимости с серверной инфраструктурой.
В свете вышесказанного специально для платформы Quad FX компании AMD пришлось представить несколько новых, несовместимых ни с какими платформами, кроме Quad FX, двухъядерных CPU, которые были формально отнесены к семейству Athlon 64 FX. Эти процессоры, как и современные Athlon 64 FX в Socket AM2 исполнении, основываются на 90 нм процессорном ядре Windsor, однако имеют по три активные HyperTransport связи, одна из которых отводится для соединения процессоров между собой.
AMD на сегодняшний день предлагает три модели Socket 1207 двухъядерных процессоров, совместимых с платформой Quad FX: Athlon 64 FX-70 с тактовой частотой 2.6 ГГц, Athlon 64 FX-72 с частотой 2.8 ГГц и Athlon 64 FX-74, рассчитанный на частоту 3.0 ГГц. Во втором квартале следующего года в дополнение к перечисленным AMD собирается представить и ещё один, более скоростной процессор Athlon 64 FX-76 с тактовой частотой, доведённой до 3.2 ГГц. Все эти процессоры обладают кэш-памятью второго уровня общим объёмом 2 Мбайта, разделённой между ядрами. Подробные технические характеристики CPU для платформы Quad FX следующие:

Процессорное ядро: двухъядерное, Windsor;
L1 кэш: 128 Кбайт на каждое ядро (по 64 Кбайт на данные и инструкции);
L2 кэш: эксклюзивный, 1 Мбайт на каждое ядро;
Шина HyperTransport: три 16 бит/16 бит шины, работающие на частоте 2000 МГц;
Память: интегрированный двухканальный DDR2 SDRAM контроллер с поддержкой небуферизированной DDR2-800/667/533 SDRAM;
Упаковка: 1207-контактный LGA;
Производственная технология: 90 нм, Silicon-on-Insulator, Dual Stress Liner;
Площадь ядра: 235 кв.мм;
Число транзисторов: примерно 227 миллионов.

А вот информация о полном модельном ряде на данный момент:


Следует отметить, что перечисленные процессоры продаются исключительно парами, что исключает возможность покупки системы с одним двухъядерным CPU с прицелом на последующий апгрейд.

Как мы видим, AMD пытается искусственно создать аналогии между своей платформой Quad FX и четырёхъядерным предложением конкурента. Однако с точки зрения совместимости новая платформа AMD сильно проигрывает Kentsfield, её можно назвать "вещью в себе", она, к сожалению, не совместима ни с какими другими платформами и требует применения специализированных двухъядерных процессоров.
Впрочем, AMD пытается представить данное обстоятельство с выгодной для себя точки зрения. Утверждается, что платформа Quad FX не станет неким временным продуктом, компенсирующим отсутствие в ассортименте компании четырёхъядерных CPU. AMD обещает новой платформе долгую жизнь. Более того, после окончания разработки четырёхъядерных процессоров с кодовым именем Agena (бывший Altair) для платформы Quad FX будут приспособлены и они. Иными словами, AMD пытается представить Quad FX как новую и инновационную платформу для пользователей-энтузиастов, стремящихся к достижению максимальной производительности любой ценой. Сегодня эта платформа позволяет исполнение четырёх вычислительных потоков одновременно, но во второй половине 2007 года она может быть усовершенствована для параллельного исполнения восьми потоков.
Благодаря установлению "специальных" цен на комплекты процессоров, предназначенных для установки в системы Quad FX, AMD удалось добиться того, что системы, построенные на базе этой платформы, не сильно отличаются по общей стоимости от систем на базе процессоров Intel Kentsfield. Однако с точки зрения популярного нынче соотношения "производительность на ватт" картина получается печальная. Производимые по технологическому процессу с нормами производства 90 нм процессоры Athlon 64 FX для Quad FX имеют типичное тепловыделение по 125 Вт каждый. А это означает, что конгломерат из двух таких CPU будет иметь энергопотребление, почти в два раза превышающее энергопотребление старшего четырёхъядерного CPU от Intel. Иными словами, с позиции эффективности платформа AMD Quad FX однозначно проигрывает конкурирующей платформе от Intel. Выигрывает ли по производительности – покажут тесты.

NUMA и Node Interleave

Следует отметить, что поскольку AMD Quad FX – полноценная двухсокетная система, она получает два двухканальных контроллера DDR2 SDRAM, что в теории позволяет удвоить пропускную способность шины памяти по сравнению с обычными настольными платформами. И это отчасти решает проблемы с загрузкой шины памяти при пересылках данных между ядрами. Реализация взаимодействия процессоров с памятью выполнена посредством технологии NUMA (Non-Uniform Memory Architecture), позволяющей обоим CPU оперировать единым адресным пространством. То есть, каждый из процессоров может обращаться к памяти, подключенной к другому CPU через шину HyperTransport, соединяющую процессоры. Причём для этого не требуется никаких специальных ухищрений. Более того, для каждого из процессоров совершенно всё равно, в какой памяти находятся запрашиваемые данные. Впрочем, при этом следует иметь в виду, что если эти данные окажутся в памяти, подключенной к соседнему процессору, латентность соответствующей операции окажется существенно больше, чем в случае обращения к собственной памяти.
Платформы Quad FX предлагают два варианта использования "разделяемой" между CPU памяти, которые управляются через BIOS Setup посредством установки опции Node Interleave. При включённом "чередовании узлов", под которыми в данном случае понимается совокупность процессора с контроллером памяти и подсоединёнными к нему модулями DDR2 SDRAM, память заполняется равномерно, вне зависимости от того, какой из CPU инициирует операции записи. В этом случае данные оказываются "размазанными" по двум подсистемам памяти обоих процессоров. Это, очевидно, влечёт за собой более высокую латентность при работе с памятью, нежели в случае привычных однопроцессорных систем, так как половина обращений к памяти проводится через контроллер памяти "соседнего" CPU.
В случае же отключённого Node Interleave процессор, записывающий данные в память, в первую очередь использует собственный контроллер. Однако и этот подход не даёт Quad FX системам достичь той же эффективности, что и однопроцессорным платформам. Дело в том, что операционная система Microsoft Windows XP, стараясь равномерно загрузить работой многопроцессорную систему, непрерывно переключает задачи между процессорами. Таким образом, примерно в половине случаев процессору всё равно придётся обращаться к подсистеме памяти "соседнего" CPU, имеющей высокую латентность.
В итоге, следует понимать, что с точки зрения скорости работы с памятью однопроцессорные системы AMD в целом превосходят системы с несколькими CPU. Некоторое облегчение для платформы Quad FX в этом плане способна принести система Microsoft Windows Vista, в которой будет реализован усовершенствованный планировщик задач, более эффективно взаимодействующий с технологией NUMA и не занимающийся непрерывными "перекидываниями" задач между логическими процессорами.
Именно поэтому AMD рекомендует использовать системы Quad FX в Windows XP со включённой опцией Node Interleave, а в Windows Vista – деактивировать данную возможность.

Чипсет

Платформа AMD Quad FX потребовала создания не только новых процессоров, но и новых чипсетов и материнских плат. В качестве партнёра по наборам логики AMD резонно отдала предпочтение компании NVIDIA, имеющей большой опыт в разработке не только десктопных, но и серверных чипсетов. Тем более что NVIDIA уже давно располагает всеми необходимыми компонентами для создания необходимого для Quad FX набора логики.
Для реализации платформы Quad FX компания NVIDIA представила специализированный чипсет, получивший название nForce 680a SLI. Этот продукт созвучен по своему названию с недавно рассмотренным нами nForce 680i SLI, и это явно неспроста. Дело в том, что? как и новый чипсет для процессоров Conroe, NVIDIA nForce 680a SLI содержит в своём составе микросхемы из семейства наборов логики nForce пятого поколения. А конкретнее, nForce 680a SLI просто объединяет в себе два чипа nForce 570 SLI, ничего инновационного в нём нет.
И действительно, то? что nForce 680a SLI = 2 x nForce 570 SLI видно даже по блок-схеме.

Сравниваем.

Никаких сомнений не остаётся, NVIDIA справилась с задачей по созданию чипсета Quad FX, вообще, нисколько не напрягаясь. Ведь связь между двумя микросхемами набора логики выполняется через один из процессоров системы. Что, кстати, вместе с упрощением дизайна является гарантией работоспособности платформы Quad FX с единственным CPU.
Совершенно неудивительно, что старый чипсет в платах для Quad FX видят даже диагностические утилиты.


В свете сказанного, фантастические возможности nForce 680a SLI, которыми так гордится NVIDIA, совершенно понятны, это удвоенные характеристики nForce 570 SLI. Так, этот чипсет поддерживает две графические шины PCI Express x16 и две шины PCI Express x8. Эти шины могут быть использованы для создания SLI и Quad SLI конфигураций или же отведены для установки физических ускорителей. Также, в число поддерживаемых шин входит некоторое количество PCI и линий PCI Express x1. Число поддерживаемых в NVIDIA nForce 680a SLI портов Serial ATA-300 достигает 12, число портов Gigabit
Ethernet – 4, а число портов USB 2.0 – 20.



Материнская плата

Единственная материнская плата для платформы AMD Quad FX, существующая в настоящее время в виде конечного продукта поставляется на рынок компанией ASUS. Её название – L1N64-SLI WS. Других производителей плат технология Quad FX, очевидно, пока что не привлекает. Что, впрочем, совершенно неудивительно, учитывая, что продажи этой платформы вряд ли будут сколько-нибудь значительными.

После знакомства с чипсетом NVIDIA nForce 680a SLI материнская плата ASUS L1N64-SLI WS уже не удивляет своими возможностями. Её характеристики во многом повторяют характеристики чипсета. Плата имеет два процессорных LGA гнезда Socket 1207, к каждому из которых отнесено по два слота DDR2 DIMM. Для достижения максимальной производительности AMD рекомендует задействовать все четыре слота, устанавливая в них два комплекта двухканальной памяти. Что касается крепления кулеров, то оно стандартное, на ASUS L1N64-SLI WS можно без проблем использовать Socket AM2 системы охлаждения.

Реализованные на плате четыре физических слота PCI Express x16 имеют цветовое кодирование. Синие слоты логически подключены к полноценной шине PCI Express x16, слоты же чёрного цвета, по сути, представляют собой шину PCI Express x8. В дополнение к слотам PCI Express x16 на плате имеется также один слот PCI Express x1 и один обычный слот PCI, который поместился на PCB с большим трудом. Надо заметить, что четыре видеокарты с двухслотовой системой охлаждения в ASUS L1N64-SLI WS установить нельзя, установка трёх таких видеокарт заблокирует же все доступные слоты расширения.

В полном соответствии с характеристиками NVIDIA nForce 680a SLI, на плате разведено двенадцать портов Serial ATA-300, также имеется и один порт Parallel ATA-133. Плата позволяет создание RAID массивов уровней 0, 1, 0+1 и 5. Каждый такой массив может максимально состоять из шести дисков, подключенных к одной и той же микросхеме набора логики. Помимо этого ASUS добавил на свою плату и ещё один порт SATA On-the-Go, выведенный на заднюю панель продукта. Этот порт обслуживается самостоятельным внешним контроллером Sil3531.
Из двадцати портов USB 2.0, предлагаемых чипсетом, ASUS L1N64-SLI WS располагает только десятью. Четыре порта выведено на заднюю панель, остальные шесть представлены pin-коннекторами на PCB. Также, не полностью задействованы на плате и сетевые контроллеры. ASUS L1N64-SLI WS предлагает лишь два гигабитных контроллера, RJ45 разъёмы которых доступны на задней панели продукта.
Для реализации поддержки интерфейса Firewire ASUS установил на рассматриваемую плату контроллер VIA VT6308P. Благодаря этой микросхеме на плате имеется два разъёма для подключения заглушек-брекотов с портами IEEE1394a.
Интегрированное звуковое решение высокого разрешения, представленное на ASUS L1N64-SLI WS, основывается на использовании кодека AD1988B. Для подключения звукового оборудования рассматриваемая материнская плата снабжена шестью аналоговыми аудио-входами/выходами, а также оптическим и коаксиальным SPDIF выходами, размещёнными на задней панели рассматриваемой платы.
Также, сзади платы есть и порты PS/2 для подключения мыши и клавиатуры, а даже один параллельный порт. Последовательный порт, в принципе, тоже реализован на плате, но только в виде pin-коннектора.

Из-за того, что материнская плата ASUS L1N64-SLI WS несёт на себе два процессорных гнезда и большое количество дополнительных разъёмов, выполнена она в eATX форм-факторе, её размер составляет 307х267 мм. Из-за этого, очевидно, для платформы Quad FX будут подходить не все корпуса. Да и далеко не все блоки питания, что, впрочем, понятно с самого начала. Кстати, для подключения питания на рассматриваемой плате предусмотрено три разъёма: 24-контактный, 8-контактрый 12-вольтовый и стандартный MOLEX.
Как ни старались инженеры ASUS, дизайн у платы получился далёким от совершенства. Совершенно убийственное место на плате занимает 24-пиновая розетка для подключения ATX питания. Она находится практически по центру PCB.
Каждый из процессоров на плате снабжён собственным четырёхканальным конвертером питания. MOSFET, участвующие в этих схемах, закрыты двумя медными радиаторами, на каждый из которых может быть надета собственная турбина-вентилятор. Не менее продвинутой схемой охлаждения накрыт и чипсет. Обе микросхемы, в него входящие, расположены на плате рядом, поэтому, они охлаждаются единым кулером. Кулер этот представляет собой плоскую медную пластину с двумя тепловыми трубками, которые выведены из неё в отдельно стоящий медный радиатор, также снабжённый турбиной-кулером. Несмотря на столь продвинутую систему охлаждения, чипсет на ASUS L1N64-SLI WS нещадно греется, трогать чипсетный радиатор во время работы системы крайне не рекомендуется во избежание получения ожога.

Так как платформа AMD Quad FX и материнская плата ASUS L1N64-SLI WS нацелены на использование энтузиастами, BIOS Setup рассматриваемого продукта оказался не обделён продвинутыми возможностями, включая и ориентированными на разгон.
Среди них есть функции для конфигурирования подсистемы памяти, позволяющие установку всех основных параметров, включая и крайне важную для двухпроцессорных систем AMD опцию Node Interleaving.

Плата позволяет осуществлять и разгон процессоров. Нельзя сказать, что оверклокерские возможности на ASUS L1N64-SLI WS непревзойдённые, но достичь каких-то результатов они позволят. Так, частота тактового генератора может быть повышена вплоть до 400 МГц; напряжения на CPU увеличиваются максимально на 0.2 В выше номинала; предельное значение напряжения, устанавливаемого на память, составляет 2.5 В.

Надо сказать, что нами не проводилось подробного практического исследования разгонных возможностей ASUS L1N64-SLI WS. Но, по первым впечатлением, эта плата способна стабильно функционировать при повышении частоты тактового генератора до 250-260 МГц. Впрочем, больший разгон для Quad FX процессоров вряд ли и необходим. Во-первых, как и всякие Athlon 64 FX, они имеют незафиксированный множитель, а во-вторых, их штатные частоты и так близки к максимуму для ядра Windsor, обеспечиваемому существующим технологическим процессом.

Как мы тестировали

Основанная цель нашего тестирования состояла в проверке того, сможет ли платформа AMD Quad FX быть противопоставлена новым четырёхъядерным процессорам Intel Kentsfield с точки зрения производительности. Для этого нами было собрано несколько тестовых систем, в основе которых использовались следующие комплектующие:

Процессоры:

AMD Athlon 64 FX-74 (Socket 1207, 3.0GHz, 2x1024KB L2);
AMD Athlon 64 FX-72 (Socket 1207, 2.8GHz, 2x1024KB L2);
AMD Athlon 64 FX-70 (Socket 1207, 2.6GHz, 2x1024KB L2);
AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2.8GHz, 2x1024KB L2);
Intel Core 2 Extreme X6800 (LGA775, 2.93GHz, 1067MHz FSB, 4MB L2);
Intel Core 2 Extreme QX6700 (LGA775, 2.66GHz, 1067MHz FSB, 2x4MB L2);
Intel Core 2 Duo E6700 (LGA775, 2.66GHz, 1067MHz FSB, 4MB L2);
Intel Core 2 Quad Q6600 (LGA775, 2.4GHz, 1067MHz FSB, 2x4MB L2).

Материнские платы:

ASUS L1N64-SLI WS (Dual Socket 1207, NVIDIA nForce 680a SLI);
ASUS M2N32-SLI Deluxe (Socket AM2, NVIDIA nForce 590 SLI);
ASUS P5B Deluxe (LGA775, Intel P965 Express).

Память:

2048MB DDR2-800 SDRAM (Mushkin XP2-6400PRO, 2 x 1024 MB, DDR2-800, 4-4-4-12);
2048MB DDR2-800 SDRAM (Mushkin XP2-6400PRO, 4 x 512 MB, DDR2-800, 4-4-4-12).

Графическая карта: PowerColor X1900 XTX 512MB;
Дисковая подсистема: Western Digital WD1500AHFD.
Операционная система: Microsoft Windows XP SP2 с DirectX 9.0c.

Тестирование выполнялась при настройках BIOS Setup материнских плат, установленных на максимальную производительность.
Также следует обратить внимание, что в системе Quad FX в соответствие с рекомендациями производителя мы использовали четыре модуля памяти по 512 Мбайт, в то время как остальные тестовые системы комплектовались двумя гигабайтными модулями DDR2 SDRAM.

Производительность

Общая производительность: SYSMark 2004 SE, PCMark05

Тест SYSMark 2004 SE, основанный на измерении скорости работы систем в реальных приложениях, сразу же оказывается ушатом холодной воды для тех сторонников компании AMD, которые вопреки здравому смыслу надеялись на то, что AMD сможет продолжать конкуренцию с Intel до появления перспективных CPU, основанных на микроархитектуре K8L. Новая платформа AMD Quad FX с треском проигрывает не только
четырёхъядерным процессорам Kentsfield, но и двухъядерным процессорам Conroe.
Если же присмотреться к диаграммам внимательнее, то можно обнаружить и ещё один странный момент: платформа Quad FX, в основе которой лежит два двухъядерных процессора Athlon 64 FX с тактовой частотой 3.0 ГГц, проигрывает даже одному двухъядерному Athlon 64 FX с частотой 2.8 ГГц. Впрочем, противоестественного в этом ничего нет. Всему виной организация подсистемы памяти в двухсокетной системе от AMD. Хотя каждый из процессоров и имеет собственную подсистему памяти, в процессе работы данные равномерно распределяются по всем банкам памяти, вне зависимости от их принадлежности. Поэтому, каждому из процессоров приходится обращаться не только к своей, но и к подсистеме памяти соседнего CPU. Такие "длинные" обращения имеют достаточно большую латентность и затормаживают систему. А если к сказанному добавить тот факт, что пересылка данных между процессорами выполняется исключительно через память, то наблюдаемое падение производительности, возникающее в двухсокетной платформе Quad FX, кажется вполне закономерным.
В результате, приложения, активно работающие с памятью, могут оказаться для Quad FX своеобразной ахиллесовой пятой.

Другой тест, PCMark05, не столь пессимистичен в своих оценках Quad FX. По крайней мере, эта двухпроцессорная платформа, оснащённая двухъядерными процессорами, обгоняет обычную систему с Athlon 64 FX-62. Впрочем, и при частоте процессоров в 3 ГГц, до производительности четырёхъядерных CPU от Intel она не дотягивает. Всё-таки с микроархитектурой Core современные процессоры AMD, даже при их объединении в двухпроцессорную систему, тягаться не в состоянии.

Игровая производительность

Ничего нового нет и на диаграммах, посвященных Futuremark 3DMark06. Четырёхъядерные процессоры Intel, включая и Core 2 Quad Q6600, тактовая частота которого равна 2.4 ГГц, показывают более высокий результат, чем платформа Quad FX с двумя трёхгигагерцовыми процессорами Athlon 64 FX-74.
Немного менее плачевно смотрится Quad FX в процессорном бенчмарке. Однако и в нём максимум, на что оказывается способна новая высокопроизводительная платформа от AMD – это лишь побить результат Core 2 Quad Q6600, не дотягивая до показателей производительности четырёхъядерного Core 2 Extreme QX6700.

В играх нас вновь ждёт печальный курьёз. Несмотря на то, что AMD позиционирует свою платформу Quad FX в качестве высокопроизводительного решения для игроков-энтузиастов, её скорость оказывается ниже, чем у системы, основанной на одном Socket AM2 процессоре Athlon 64 FX-62. Объясняется это вновь высокой латентностью подсистемы памяти, построенной по технологии NUMA, притом, что современные игры не нуждаются в возможности исполнения четырёх вычислительных потоков одновременно. Таким образом, мы видим яркую иллюстрацию того, что простой перенос серверных технологий на рынок десктопов не всегда даёт положительный эффект.
Впрочем, следует оговориться, что в перспективе Quad FX может оказаться полезен и в отдельных игровых приложениях. Однако для этого должны появиться такие игры, которые смогут активно загружать работой все четыре присутствующих в системе ядра одновременно. А пока таких приложений на рынке нет. Но надежда на их появление существует: в презентации AMD для прессы говориться о том, что в 2007 году ожидается выход более 20 таких игровых программ.
Думается, что с учётом вышесказанного, тестировать AMD Quad FX в играх дальше смысла нет. Давайте только посмотрим, что может привнести эта платформа в многопоточных стратегических играх, отличным примером которых могут являться компьютерные шахматы.


Здесь ситуация не так плачевна, как в 3D шутерах. Использование двухсокетной платформы Quad FX позволяет получить 90-процентный прирост в скорости по сравнению с Athlon 64 FX-62 (при условии одинаковых тактовых частот процессоров). Это и неудивительно, шахматные алгоритмы как раз не требуют для своей работы задействования большого количества оперативной памяти, но при этом отлично распараллеливаются. Впрочем, четырехъядерные процессоры Intel, построенные на микроархитектуре Core и в данном случае опережают платформу Quad FX.

Кодирование медиаконтента

При кодировании видео системы Quad FX проявляют себя не самым худшим образом. По крайней мере, кодеки, полноценно поддерживающие многопроцессорность, в этой системе работают быстрее, чем в однопроцессорной конфигурации с CPU Athlon 64 FX-62. Но лидируют здесь вновь четырехъядерные процессоры Intel.

В кодеках, поддерживающих только двухпоточность, но не более, Quad FX показывает быстродействие, сравнимое со скоростью однопроцессорной системы с двухъядерным процессором. А это значит, что она вновь отстаёт от процессоров Intel, основанных на микроархитектуре Core.

Редактирование изображений и видеомонтаж

Adobe Photoshop и Adobe Premiere Pro вполне могут нагрузить работой двухпроцессорную систему с двухъядерными CPU. Поэтому платформа Quad FX здесь показывает лучшие результаты, чем обычная Socket AM2 система. Однако сравнение между собой результатов AMD Quad FX и Intel Kentsfield оказывается далеко не в пользу первой, в особенности в Photoshop.

3D рендеринг и профессиональный OpenGL

Платформа Quad FX проигрывает Core 2 Extreme QX6700 и при финальном рендеринге в различных приложениях.

Результаты измерения скорости работы в окнах проекции похожи на ту картину, которая наблюдалась в игровых приложениях. Здесь Quad FX проигрывает даже Socket AM2 системе с одним двухъядерным процессором Athlon 64 FX-62.

Многозадачные тесты

Для этого раздела мы провели несколько тестов, направленных на измерение производительности систем в тех ситуациях, когда выполняется несколько приложений одновременно. Суть данного тестирования состояла в том, что мы одновременно запускали несколько ресурсоёмких задач в разных приложениях и измеряли время, необходимое системам для завершения всей работы.


В этом тесте параллельно выполнялась обработка изображения в Adobe Photoshop и одновременно с этим при помощи архиватора WinRAR сжималась папка с файлами. Соотношение результатов уже привычно: платформа Quad FX обгоняет любые двухъядерные процессоры, но при этом проигрывает четырёхъядерным процессорам Intel, построенным на микроархитектуре Core.


Здесь одновременно выполнялась обработка видео в Adobe Premiere Pro и кодировался mp3 файл при помощи Apple iTunes. О чудо, здесь двухпроцессорной системе AMD, оснащённой двухъядерными CPU с тактовой частотой 3.0 ГГц удалось обогнать четырёхъядерный процессор от Intel, работающий на частоте 2.4 ГГц.


В третьем, самом изощрённом тесте мы нагружали платформы одновременным решением сразу трёх задач: обработкой изображения в Adobe Photoshop, финальным рендерингом в 3ds max и кодированием видео-ролика в формат MPEG4. И здесь Quad FX система показывает весьма плачевный результат, отставая даже от процессоров Intel с двумя вычислительными ядрами. Причём, если обратить внимание на то, что зависимость показателей скорости, продемонстрированных этой платформой, от частоты процессоров весьма слабая, сам собой напрашивается вывод о том, что быстродействие Quad FX ограничивают какие-то факторы. И это, очевидно, вновь высокая латентность подсистемы памяти, о которой на протяжении всего обзора мы уже не раз сетовали.
Помимо тестирования скорости платформ с двухъядерными и четырёхъядерными процессорами, выполняющих несколько параллельных задач, мы задались целью выяснить и то, как повлияют на скорость ресурсоёмкого приложения, работающего "на переднем плане", фоновые процессы. Для этого мы измеряли число fps в популярной игре Quake 4, запуская в фоне несколько копий архиватора WinRAR.


Наконец-то нам удалось нащупать по настоящему сильное место платформы Quad FX, имеющее, к слову сказать, именно серверные корни. Как видим, с увеличением числа задач, решаемых одновременно, эта платформа начинает превосходить по эффективности системы, построенные на процессорах Intel. И это вполне объяснимо. Процессоры Intel рано или поздно сталкиваются с ограниченностью пропускной способности подсистемы памяти, которая используется в Kentsfield для обмена данными между парами ядер, не имеющих общего разделяемого L2 кеша. Система же Quad FX обладает двумя независимыми контроллерами памяти в двух процессорах и, соответственно, в два раза более высокой пропускной способностью подсистемы памяти. Поэтому, при достаточно высокой многопоточной нагрузке Quad FX начинает работать эффективнее, чем гораздо более быстрый четырёхъядерный процессор Intel Core 2 Extreme QX6700.
Впрочем, ситуация, когда на настольном компьютере исполняется пять и более ресурсоёмких приложений одновременно – достаточно редок. Поэтому, ориентироваться на данное преимущество платформы Quad FX обычным пользователям стоит вряд ли.

Разгон, энергопотребление и впечатления от системы

Итак, как показали тесты, непревзойдённой производительностью платформа Quad FX похвастать явно не может. Может быть, это можно исправить при помощи оверклокинга? Оказывается, нет. Проведённые эксперименты показали, что разгон платформы Quad FX – дело крайне муторное и, скорее всего, бесперспективное.
Как уже было отмечено выше, материнская плата ASUS L1N64-SLI WS, лежащая в основе платформы Quad FX, возможностей для разгона процессора не лишена. Более того, она спокойно позволяет изменять множитель CPU, который у процессоров семейства AMD Athlon 64 FX не зафиксирован, а также наращивать частоту тактового генератора выше номинального значения. Нам даже удалось убедиться в работоспособности ASUS L1N64-SLI WS при частоте тактового генератора 250 МГц. Однако с практической стороной разгона системы Quad FX возникли некоторые проблемы.
Наша тестовая система использовала два процессора Athlon 64 FX-74 с номинальной тактовой частотой 3.0 ГГц. К сожалению, поднять частоту этих CPU свыше этого штатного значения нам так и не удалось. При малейшем увеличении частоты тактового генератора, хотя бы до 201 МГц, система переставала запускать Windows XP, просто отключаясь в процессе её загрузки. Странность такого поведения заключалась ещё и в том, что на данное явление никак не удалось повлиять: обычные методы улучшения стабильности разогнанной системы, включающие как повышение напряжения на CPU, шинах и чипсете, так и снижение множителя шин HyperTransport, в данном случае оказались бессильны. При этом уменьшение множителя процессора ниже штатного значения освобождало некоторый простор для наращивания частоты тактового генератора, но только до тех пор, пока частота процессоров в системе оставалась ниже 3 ГГц. При переходе этого рубежа ситуация повторялась: система отключалась на этапе загрузки.
Всё вышесказанное наводит на мысли, что AMD, NVIDIA или ASUS встроили в систему Quad FX какую-то защиту от разгона, не дающую повышать частоту CPU выше его номинального значения. Конечно, на фоне того, что AMD никогда не вставляла оверклокерам палки в колёса, поверить в это непросто, однако факт остаётся фактом. Принять же на веру то, что процессор работает в штатном режиме на пределе своего частотного потенциала, ещё сложнее.
К сожалению, на этом неприятности, сопровождающие рассматриваемую платформу, отнюдь не заканчиваются. Ещё одна большая проблема платформы Quad FX – это её чрезмерно высокое энергопотребление и тепловыделение. Данную платформу с этих позиций глупо даже с чем бы то ни было сравнивать. Очевидно, что система, включающая два процессора, сделанных по 90 нм технологии и работающих на пределе частоты, в любом случае окажется гораздо более "прожорливой", чем предложения конкурента того же класса, которые имеют в своём составе только один процессор (пусть и четырёхъядерный), выпускаемый по 65 нм технологии. А ведь, кроме того, свой вклад в энергопотребление вносит и набор логики NVIDIA nForce 680a SLI, сильно превосходящий по энергопотреблению любой из чипсетов Intel.
Чтобы сказанное не выглядело голословным, мы замерили энергопотребление платформы Quad FX (в тестовой конфигурации), оснащённой процессорами Athlon 64 FX-74. Даже в состоянии покоя при включённой технологии Cool'n'Quiet она (без учёта энергопотребления монитора) потребляла 192 Вт, а это даже больше, чем требуют многие современные компьютеры при полной загрузке. Что же касается максимального значения, то при стопроцентной процессорной активности и без создания нагрузки на видеоподсистему, нам удалось зафиксировать уровень энергопотребления, достигающий 501 Вт! А ведь очевидно, что системы, построенные на базе Quad FX, могут потреблять и значительно больше, поскольку в этих тестах нами не учитывалось потребление видеоподсистемы, которая в данном случае работала без нагрузки. Иными словами, для использования Quad FX потребуется как минимум специальный блок питания повышенной мощности.
Ещё одна проблема, напрямую связанная с энергопотреблением – это уровень шума. Всё выделяемое системой тепло необходимо как-то отводить, а для этого в большинстве компьютеров используются воздушные кулеры. Платформа Quad FX без видеокарты сразу располагает пятью достаточно мощными кулерами, охлаждающими процессор, чипсет и конвертеры питания на материнской плате. К ним, очевидно, добавится ещё несколько вентиляторов, отвечающие за создание тока воздуха в корпусе. Плюс вентиляторы на видеокартах и блоке питания. В сумме выходит, что вращающихся механизмов в корпусе с Quad FX будет немало, а значит, претендовать на звание тихой, эта система явно не сможет.

К сказанному остаётся добавить, что для сборки Quad FX подойдёт далеко не любой корпус, поскольку с одной стороны материнская плата ASUS L1N64-SLI WS достаточно массивна, а с другой такой корпус должен обеспечивать достаточную вентиляцию для всей системы.

Выводы

Платформа AMD Quad FX стала для нас сплошным разочарованием. Хотя AMD и хотела ответить с её помощью на выпуск компанией Intel четырехъядерных процессоров, ответ этот получился, мягко говоря, странным.
Во-первых, производительность двухпроцессорной платформы, построенной с применением двухъядерных CPU класса Athlon FX, оказалась ниже скорости конкурирующих систем, основанных на четырёхъядерных процессорах Kentsfield. Такое соотношение быстродействия было выявлено нами во всех используемых нами тестовых приложениях.
Во-вторых, платформа Quad FX зачастую оказывается медленнее обычной однопроцессорной Socket AM2 системы из-за более высокой латентности подсистемы памяти. Технология NUMA, доказавшая свою эффективность в серверах, в настольных системах часто оказывается вредна, в чём мы могли воочию убедиться.
В-третьих, с точки зрения соотношения "производительность на Ватт" платформа Quad FX с треском проигрывает не только конкурирующим системам на базе процессоров Intel Kentsfield, но и вообще любым другим современным системам. Обладая запредельным уровнем тепловыделения и энергопотребления, рассматриваемая платформа к тому же накладывает весьма жесткие требования на блоки питания, корпуса и системы охлаждения.
Иными словами, заинтересовать AMD Quad FX может лишь отъявленных апологетов. Для всех остальных же эта платформа – не более чем интересный прототип настольного компьютера, на котором демонстрируется возможность (или, скорее, бессмысленность) внедрения текущих серверных технологий AMD на десктопный рынок. Впрочем, нельзя отрицать, что будущие процессоры AMD, основанные на перспективной микроархитектуре K8L, смогут вдохнуть в концепцию Quad FX новую жизнь.
Действительно, все наши отрицательные отзывы о платформе Quad FX, озвученные в настоящей статье, относятся в первую очередь на долю процессоров Athlon 64 FX. Что же касается самой платформы как концепции, то ставить крест на ней ещё рано. Вполне очевидно, что современным CPU от AMD, основанным на старой микроархитектуре K8 и производимым по 90 нм технологическому процессу, тяжело даётся конкуренция с процессорами Intel, основанными на новейшей микроархитектуре Core. Поэтому, когда AMD, наконец, удастся обновить свой модельный ряд Athlon 64 FX, переведя его на 65 нм технологический процесс и внедрив в нём перспективную микроархитектуру K8L, платформа Quad FX сможет «заиграть» по-новому. Ведь, по сути, к самой концепции двухсокетных систем для настольного рынка у нас, по большому счёту, нет никаких претензий. Тем более что выявленные недостатки, связанные с работой технологии NUMA, очевидно, исчезнут сами собой в следующем году, когда произойдет массовый переход на операционные системы класса Windows Vista. Поэтому, как только AMD сможет обеспечить рынок процессорами, сопоставимыми с конкурентами по энергопотреблению и тепловыделению, платформа Quad FX может стать отличным высокопроизводительным решением для высокообеспеченных энтузиастов. Что ж, остаётся только подождать.