Обзор двухъядерного процессора AMD Athlon 64 X2 4800+

Введение

Начинаем знакомство с двухъядерными процессорами для настольных компьютеров. В этом обзоре вы найдёте всё о процессоре с двумя ядрами от AMD: общую информацию, тестирование производительности, разгон и сведения о энергопотреблении и тепловыделении.

Время двухъядерных процессоров пришло. В самое ближайшее время процессоры, оснащённые двумя вычислительными ядрами, начнут активное проникновение в настольные компьютеры. К концу следующего года большинство новых PC должно быть основано именно на CPU с двумя ядрами.
Столь сильное рвение производителей по внедрению двухъядерных архитектур объясняется тем, что иные методы для наращивания производительности себя уже исчерпали. Рост тактовых частот даётся очень тяжело, а увеличение скорости шины и размера кэш-памяти не приводит к ощутимому результату.
В то же время совершенствование 90 нм технологического процесса дошло да той точки, когда производство гигантских кристаллов с площадью порядка 200 кв. мм стало рентабельным. Именно этот факт дал возможность производителям CPU начать кампанию по внедрению двухъядерных архитектур.

Итак, сегодня, 9 мая 2005 года, вслед за компанией Intel, предварительно представляет свои двухъядерные процессоры для настольных систем и компания AMD. Впрочем, как и в случае с двухъядерными процессорами Smithfield (Intel Pentium D и Intel Extreme Edition), речь о начале поставок пока не идёт, они начнутся несколько позднее. В данный момент AMD даёт нам возможность лишь предварительно познакомиться со своими перспективными предложениями.
Линейка двухъядерных процессоров от AMD получила название Athlon 64 X2. Это наименование отражает как тот факт, что новые двухъядерные CPU имеют архитектуру AMD64, так и то, что в них присутствует два вычислительных ядра. Вместе с названием, процессоры с двумя ядрами для настольных систем получили и собственный логотип:


Семейство Athlon 64 X2 на момент его появления на прилавках магазинов будет включать четыре процессора с рейтингами 4200+, 4400+, 4600+ и 4800+. Эти процессоры можно будет приобрести по цене от $500 до $1000 в зависимости от их производительности. То есть, свою линейку Athlon 64 X2 AMD ставит несколько выше обычных Athlon 64.
Однако прежде чем начинать судить о потребительских качествах новых CPU, давайте подробнее познакомимся с особенностями этих процессоров.

Архитектура Athlon 64 X2

Следует отметить, что реализация двухъядерности в процессорах AMD несколько отличается от реализации Intel. Хотя, как и Pentium D и Pentium Extreme Edition, Athlon 64 X2 по сути представляет собой два процессора Athlon 64, объединённых на одном кристалле, двухъядерный процессор от AMD предлагает несколько иной способ взаимодействия ядер между собой.
Дело в том, что подход Intel заключается в простом помещении на один кристалл двух ядер Prescott. При такой организации двухъядерности процессор не имеет никаких специальных механизмов для осуществления взаимодействия между ядрами. То есть, как и в обычных двухпроцессорных системах на базе Xeon, ядра в Smithfield общаются (например, для решения проблем с когерентностью кэшей) посредством системной шины. Соответственно, системная шина разделяется между ядрами процессора и при работе с памятью, что приводит к увеличению задержек при обращении к памяти обоих ядер одновременно.
Инженеры AMD предусмотрели возможность создания многоядерных процессоров ещё на этапе разработки архитектуры AMD64. Благодаря этому, в двухъядерных Athlon 64 X2 некоторые узкие места удалось обойти. Во-первых, дублированы в новых процессорах AMD далеко не все ресурсы. Хотя каждое из ядер Athlon 64 X2 обладает собственным набором исполнительных устройств и выделенной кэш-памятью второго уровня, контроллер памяти и контроллер шины Hyper-Transport на оба ядра общий. Взаимодействие каждого из ядер с разделяемыми ресурсами осуществляется посредством специального Crossbar-переключателя и очереди системных запросов (System Request Queue). На этом же уровне организовано и взаимодействие ядер между собой, благодаря чему вопросы когерентности кэшей решаются без дополнительной нагрузки на системную шину и шину памяти.


Таким образом, единственное узкое место, имеющееся в архитектуре Athlon 64 X2 – это пропускная способность подсистемы памяти 6.4 Гбайт в секунду, которая делится между процессорными ядрами. Впрочем, в будущем году AMD планирует перейти на использование более скоростных типов памяти, в частности двухканальной DDR2-667 SDRAM. Этот шаг должен положительно сказаться на увеличении производительности именно двухъядерных CPU.
Отсутствие поддержки современных типов памяти с высокой пропускной способностью новыми двухъядерными процессорами объясняется тем, что AMD в первую очередь стремилась сохранить совместимость Athlon 64 X2 с существующими платформами. В результате, эти процессоры могут использоваться в тех же самых материнских платах, что и обычные Athlon 64. Поэтому, Athlon 64 X2 имеют Socket 939 корпусировку, двухканальный контроллер памяти с поддержкой DDR400 SDRAM и работают с шиной HyperTransport с частотой до 1 ГГц. Благодаря этому единственное, что требуется для поддержки двухъядерных CPU от AMD современными Socket 939 материнскими платами, – это обновление BIOS. В этой связи отдельно следует отметить, что, к счастью, инженерам AMD удалось вписать в ранее установленные рамки и энергопотребление Athlon 64 X2.

Таким образом, в части совместимости с существующей инфраструктурой двухъядерные процессоры от AMD оказались лучше конкурирующих продуктов Intel. Smithfield совместим лишь с новыми чипсетами i955X и NVIDIA nFroce4 (Intel Edition), а также предъявляет повышенные требования к конвертеру питания материнской платы.
В основе процессоров Athlon 64 X2 использованы ядра с кодовыми именами Toledo и Manchester степпинга E, то есть по своему функционалу (за исключением возможности обработки двух вычислительных потоков одновременно) новые CPU подобны Athlon 64 на базе ядер San Diego и Venice. Так, Athlon 64 X2 поддерживают набор инструкций SSE3, а также имеют усовершенствованный контроллер памяти. Среди особенностей контроллера памяти Athlon 64 X2 следует упомянуть возможность использования разномастных модулей DIMM в различных каналах (вплоть до установки в оба канала памяти модулей разного объёма) и возможность работы с четырьмя двухсторонними модулями DIMM в режиме DDR400.
Процессоры Athlon 64 X2 (Toledo), содержащие два ядра с кэш-памятью второго уровня по 1 Мбайту на каждое ядро, состоят из примерно 233.2 млн. транзисторов и имеет площадь около 199 кв. мм. Таким образом, как того и следовало ожидать, кристалл и сложность двухъядерного процессора оказывается примерно вдвое больше кристалла соответствующего одноядерного CPU.

Линейка Athlon 64 X2

Линейка процессоров Athlon 64 X2 включает в себя четыре модели CPU c рейтингами 4800+, 4600+, 4400+ и 4200+. В их основе могут использоваться ядра с кодовыми именами Toledo и Manchester. Различия между ними заключаются в размере кэш-памяти второго уровня. Процессоры с кодовым именем Toledo, которые обладают рейтингами 4800+ и 4400+, имеют два L2 кэша (на каждое из ядер) объёмом 1 Мбайт. CPU же с кодовым именем Manchester располагают вдвое меньшим объёмом кэш-памяти: два раза по 512 Кбайт.
Частоты двухъядерных процессоров AMD достаточно высоки и равны 2.2 или 2.4 ГГц. То есть, тактовая частота старшей модели двухъядерного процессора AMD соответствует частоте старшего процессора в линейке Athlon 64. Это означает, что даже в приложениях, не поддерживающих многопоточность, Athlon 64 X2 сможет демонстрировать очень хороший уровень производительности.
Что же касается электрических и тепловых характеристик, то, несмотря на достаточно высокие частоты Athlon 64 X2, они мало отличаются от соответствующих характеристик одноядерных CPU. Максимальное тепловыделение новых процессоров с двумя ядрами составляет 110 Вт против 89 Вт у обычных Athlon 64, а ток питания возрос до 80А против 57.4А. Впрочем, если сравнивать электрические характеристики Athlon 64 X2 с спецификациями Athlon 64 FX-55, то рост максимального тепловыделения составит всего лишь 6Вт, а предельный ток и вовсе не изменится. Таким образом, можно говорить о том, что процессоры Athlon 64 X2 предъявляют к конвертеру питания материнских плат примерно такие же требования, как и Athlon 64 FX-55.

Целиком характеристики линейки процессоров Athlon 64 X2 выглядят следующим образом:


Следует отметить, что AMD позиционирует Athlon 64 X2 как совершенно независимую линейку, отвечающую своим целям. Процессоры этого семейства предназначаются той группе продвинутых пользователей, для которой важна возможность использования нескольких ресурсоёмких приложений одновременно, либо применяющих в повседневной работе приложения для создания цифрового контента, большинство из которых эффективно поддерживает многопоточность. То есть, Athlon 64 X2 представляется неким аналогом Athlon 64 FX, но не для игроков, а для энтузиастов, использующих PC для работы.


При этом выпуск Athlon 64 X2 не отменяет существование остальных линеек: Athlon 64 FX, Athlon 64 и Sempron. Все они продолжат мирно сосуществовать на рынке.
Но, отдельно следует отметить тот факт, что линейки Athlon 64 X2 и Athlon 64 имеют унифицированную систему рейтингов. Это значит, что процессоры Athlon 64 с рейтингами выше 4000+ на рынке не появятся. В то же время семейство одноядерных процессоров Athlon 64 FX будет продолжать развиваться, поскольку данные CPU востребованы геймерами.
Цены Athlon 64 X2 таковы, что, судя по ним, эту линейку можно считать дальнейшим развитием обычных Athlon 64. Фактически, так оно и есть. По мере того, как старшие модели Athlon 64 будут переходить в среднюю ценовую категорию, верхние модели в этой линейке будут заменяться на Athlon 64 X2.
Появление процессоров Athlon 64 X2 в продаже ожидается в июне. Рекомендованные AMD розничные цены выглядят следующим образом:

AMD Athlon 64 X2 4800+ - $1001;
AMD Athlon 64 X2 4600+ - $803;
AMD Athlon 64 X2 4400+ - $581;
AMD Athlon 64 X2 4200+ - $537.

Athlon 64 X2 4800+: первое знакомство

Нам удалось получить на тестирование образец процессора AMD Athlon 64 X2 4800+, являющегося старшей моделью в линейке двухъядерных CPU от AMD. Данный процессор по своему внешнему виду оказался очень похож на своих прародителей. Фактически, отличается он от обычных Athlon 64 FX и Athlon 64 для Socket 939 только лишь маркировкой.


Несмотря на то, что Athlon 64 X2 – это типичный Socket 939 процессор, который должен быть совместим с большинством материнских плат с 939-контактным процессорным гнездом, на данный момент его функционирование с многими платами затруднено в виду отсутствия необходимой поддержки со стороны BIOS. Единственной материнской платой, на которой данный CPU смог заработать в двухъядерном режиме в нашей лаборатории, оказалась ASUS A8N SLI Deluxe, для которой существует специальный технологический BIOS с поддержкой Athlon 64 X2. Впрочем, очевидно, что с появлением двухъядерных процессоров AMD в широкой продаже данный недостаток будет ликвидирован.
Следует отметить, что без необходимой поддержки со стороны BIOS, Athlon 64 X2 в любой материнской плате превосходно работает в одноядерном режиме. То есть, без обновлённой прошивки наш Athlon 64 X2 4800+ работал как Athlon 64 4000+.
Популярная утилита CPU-Z пока выдаёт о Athlon 64 X2 неполную информацию, хотя и распознаёт его:


Несмотря на то, что CPU-Z детектирует два ядра, вся отображаемая информация о кеш-памяти относится лишь к одному из ядер CPU.
Предваряя тесты производительности полученного процессора, в первую очередь мы решили исследовать его тепловые и электрические характеристики. Для начала мы сравнили температуру Athlon 64 X2 4800+ с температурой других Socket 939 процессоров. Для этих опытов мы применяли единый воздушный кулер AVC Z7U7414001; прогрев процессоров осуществлялся утилитой S&M 1.6.0, которая оказалась совместима с двухъядерным Athlon 64 X2.


В состоянии покоя температура Athlon 64 X2 оказывается несколько выше температуры процессоров Athlon 64 на ядре Venice. Однако, несмотря на наличие в нём двух ядер, этот CPU не горячее чем одноядерные процессоры, производимые по 130 нм технологическому процессу. Причём, такая же картина наблюдается и при максимальной нагрузке CPU работой. Температура Athlon 64 X2 при 100-процентной загрузке оказывается меньше температуры Athlon 64 и Athlon 64 FX, в которых используются 130 нм ядра. Таким образом, благодаря пониженному напряжению питания и использованию ядра ревизии E инженерам AMD действительно удалось добиться приемлемого тепловыделения своих двухъядерных процессоров.
Исследуя энергопотребление Athlon 64 X2, мы решили сравнить его не только с соответствующей характеристикой одноядерных Socket 939 CPU, но и с энергопотреблением старших процессоров Intel.


Как это ни покажется удивительным, но энергопотребление Athlon 64 X2 4800+ оказывается ниже энергопотребления Athlon 64 FX-55. Объясняется это тем, что в основе Athlon 64 FX-55 лежит старое 130 нм ядро, так что в этом нет ничего странного. Основной же вывод заключается в другом: те материнские платы, которые были совместимы с Athlon 64 FX-55, способны (с точки зрения мощности конвертера питания) поддерживать и новые двухъядерные процессоры AMD. То есть, AMD совершенно права, говоря о том, что вся необходимая для внедрения Athlon 64 X2 инфраструктура уже практически готова.

Естественно, мы не упустили и возможность проверки разгонного потенциала Athlon 64 X2 4800+. К сожалению, технологический BIOS для ASUS A8N-SLI Deluxe, поддерживающий Athlon 64 X2, не позволяет изменять ни напряжение на CPU, ни его множитель. Поэтому, эксперименты по оверклокингу выполнялись на штатном для процессора напряжении путём увеличения частоты тактового генератора.
В процессе экспериментов нам удалось увеличить частоту тактового генератора до 225 МГц, при этом процессор продолжал сохранять способность к стабильному функционированию. То есть, в результате разгона у нас получилось поднять частоту нового двухъядерного CPU от AMD до 2.7 ГГц.


Итак, при оверклокинге Athlon 64 X2 4800+ позволил увеличить свою частоту на 12.5%, что, как нам кажется, для двухъядерного CPU не так уж и плохо. По крайней мере, можно говорить о том, что частотный потенциал ядра Toledo близок к потенциалу других ядер ревизии E: San Diego, Venice и Palermo. Так что достигнутый при разгоне результат даёт нам надежду на появление ещё более скоростных процессоров в семействе Athlon 64 X2 до внедрения следующего технологического процесса.

Как мы тестировали

В рамках этого тестирования мы сравнили производительность двухъядерного процессора Athlon 64 X2 4800+ с быстродействием старших процессоров с одноядерной архитектурой. То есть, в соперниках у Athlon 64 X2 выступили Athlon 64, Athlon 64 FX, Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition.
К сожалению, сегодня мы не можем представить сравнение нового двухъядерного процессора от AMD с конкурирующим решением от Intel, CPU с кодовым именем Smithfield. Однако в самое ближайшее время наши результаты тестов будут дополнены результатами Pentium D и Pentium Extreme Edition, так что следите за обновлениями.
Пока же в тестировании приняло участие несколько систем, состояли которые из перечисленного ниже набора комплектующих:

Процессоры:

AMD Athlon 64 X2 4800+ (Socket 939, 2.4 ГГц, 2 x 1024KB L2, ревизия ядра E6 - Toledo);
AMD Athlon 64 FX-55 (Socket 939, 2.6 ГГц, 1024KB L2, ревизия ядра CG - Clawhammer);
AMD Athlon 64 4000+ (Socket 939, 2.4 ГГц, 1024KB L2, ревизия ядра CG - Clawhammer);
AMD Athlon 64 3800+ (Socket 939, 2.4 ГГц, 512KB L2, ревизия ядра E3 - Venice);
Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73 ГГц (LGA775, 3.73 ГГц, 2MB L2);
Intel Pentium 4 660 (LGA775, 3.6 ГГц, 2MB L2);
Intel Pentium 4 570 (LGA775, 3.8 ГГц, 1MB L2);

Материнские платы:

ASUS A8N SLI Deluxe (Socket 939, NVIDIA nForce4 SLI);
NVIDIA C19 CRB Demo Board (LGA775, nForce4 SLI (Intel Edition)).

Память:

1024MB DDR400 SDRAM (Corsair CMX512-3200XLPRO, 2 x 512MB, 2-2-2-10);
1024MB DDR2-667 SDRAM (Corsair CM2X512A-5400UL, 2 x 512MB, 4-4-4-12).

Графическая карта: - PowerColor RADEON X800 XT (PCI-E x16).
Дисковая подсистема: - Maxtor MaXLine III 250GB (SATA150).
Операционная система: - Microsoft Windows XP SP2.

Производительность

Офисная работа

Для исследования производительности в офисных приложениях мы воспользовались тестами SYSmark 2004 и Business Winstone 2004.


Тест Business Winstone 2004 моделирует работу пользователя в распространённых приложениях: Microsoft Access 2002, Microsoft Excel 2002, Microsoft FrontPage 2002, Microsoft Outlook 2002, Microsoft PowerPoint 2002, Microsoft Project 2002, Microsoft Word 2002, Norton AntiVirus Professional Edition 2003 и WinZip 8.1. Полученный же результат достаточно закономерен: все эти приложения многопоточность не используют, а потому Athlon 64 X2 оказывается лишь чуть-чуть быстрее своего одноядерного аналога Athlon 64 4000+. Небольшое преимущество же объясняется скорее усовершенствованным контроллером памяти ядра Toledo, нежели наличием второго ядра.
Впрочем, в повседневной офисной работе частенько несколько приложений работает одновременно. Насколько эффективными в этом случае оказываются двухъядерные процессоры AMD, показано ниже.


В данном случае измеряется скорость работы в Microsoft Outlook и Internet Explorer, в то время как в фоновом режиме выполняется копирование файлов. Однако, как показывает приведённая диаграмма, копирование файлов – это не столь сложная задача и выигрыша двухъядерная архитектура тут не даёт.


Этот тест несколько сложнее. Здесь в фоновом режиме выполняется архивация файлов посредством Winzip, в то время как на переднем плане пользователь работает в Excel и Word. И в данном случае мы получаем вполне осязаемый дивиденд от двухъядерности. Athlon 64 X2 4800+, работающий на частоте 2.4 ГГц, обгоняет не только Athlon 64 4000+, но и одноядерный Athlon 64 FX-55 с частотой 2.6 ГГц.


По мере усложнения задач, работающих в фоновом режиме, прелести двухъядерной архитектуры начинают проявляться всё сильнее. В данном случае моделируется работа пользователя в приложениях Microsoft Excel, Microsoft Project, Microsoft Access, Microsoft PowerPoint, Microsoft FrontPage и WinZip, в то время как в фоновом режиме происходит антивирусная проверка. В данном тесте работающие приложения оказываются способными как следует загрузить оба ядра Athlon 64 X2, результат чего не заставляет себя ждать. Двухъядерный процессор поставленные задачи решает в полтора раза быстрее аналогичного одноядерного.


Здесь моделируется работа пользователя, получающего письмо в Outlook 2002, которое содержит набор документов в zip-архиве. Пока полученные файлы сканируются на вирусы при помощи VirusScan 7.0, пользователь просматривает e-mail и вносит пометки в календарь Outlook. Затем пользователь просматривает корпоративный веб-сайт и некоторые документы при помощи Internet Explorer 6.0.
Данная модель работы пользователя предусматривает использование многопоточности, поэтому Athlon 64 X2 4800+ демонстрирует более высокое быстродействие, нежели одноядерные процессоры от AMD и Intel. Заметим, что процессоры Pentium 4 с технологией «виртуальной» многопоточности Hyper-Threading не могут похвастать столь же высокой производительностью, как Athlon 64 X2, в котором находится два настоящих независимых процессорных ядра.


В данном бенчмарке гипотетический пользователь редактирует текст в Word 2002, а также использует Dragon NaturallySpeaking 6 для преобразования аудио-файла в текстовый документ. Готовый документ преобразуется в pdf-формат с использованием Acrobat 5.0.5. Затем, пользуясь сформированным документом, создается презентация в PowerPoint 2002. И в данном случае Athlon 64 X2 вновь оказывается на высоте.


Здесь модель работы такова: пользователь открывает базу данных в Access 2002 и выполняет ряд запросов. Документы архивируются с использованием WinZip 8.1. Результаты запросов экспортируются в Excel 2002, и на их основании строится диаграмма. Хотя в этом случае положительный эффект от двухъядерности также присутствует, процессоры семейства Pentium 4 справляются с такой работой несколько быстрее.
В целом, относительно оправданности использования двухъядерных процессоров в офисных приложениях можно сказать следующее. Сами по себе приложения такого типа редко оптимизированы для создания многопоточной нагрузки. Поэтому, получить выигрыш при работе в одном конкретном приложении на двухъядерном процессоре тяжело. Однако, если модель работы такова, что какие-то из ресурсоёмких задач выполняются в фоне, то процессоры с двумя ядрами могут дать весьма ощутимый прирост в быстродействии.

Создание цифрового контента

В этом разделе мы вновь воспользуемся комплексными тестами SYSmark 2004 и Multimedia Content Creation Winstone 2004.


Бенчмарк моделирует работу в следующих приложениях: Adobe Photoshop 7.0.1, Adobe Premiere 6.50, Macromedia Director MX 9.0, Macromedia Dreamweaver MX 6.1, Microsoft Windows Media Encoder 9 Version 9.00.00.2980, NewTek LightWave 3D 7.5b, Steinberg WaveLab 4.0f. Поскольку большинство приложений, предназначенных для создания и обработки цифрового контента, поддерживают многопоточность, совершенно неудивителен успех Athlon 64 X2 4800+ в данном тесте. Причём, заметим, что преимущество этого двухъядерного CPU проявляется даже тогда, когда параллельная работа в нескольких приложениях не используется.


Когда же несколько приложений работает одновременно, двухъядерные процессоры способны показать ещё более впечатляющие результаты. Например, в этом тесте в пакете 3ds max 5.1 рендерится в bmp файл изображение, и, в это же время, пользователь готовит web-страницы в Dreamweaver MX. Затем пользователь рендерит в векторном графическом формате 3D анимацию.


В этом случае моделируется работа в Premiere 6.5 пользователя, который создает видео-ролик из нескольких других роликов в raw-формате и отдельных звуковых треков. Ожидая окончания операции, пользователь готовит также изображение в Photoshop 7.01, модифицируя имеющуюся картинку и сохраняя ее на диске. После завершения создания видео-ролика, пользователь редактирует его и добавляет специальные эффекты в After Effects 5.5.
И снова мы видим гигантское преимущество двухъядерной архитектуры от AMD как над обычными Athlon 64 и Athlon 64 FX, так и над Pentium 4 с технологией «виртуальной» многоядерности Hyper-Threading.


А вот и ещё одно проявление триумфа двухъядерной архитектуры AMD. Его причины такие же, как и в предыдущем случае. Они кроются в использованной модели работы. Здесь гипотетический пользователь разархивирует контент веб-сайта из архива в zip-формате, одновременно используя Flash MX для открытия экспортированного 3D векторного графического ролика. Затем пользователь модифицирует его путем включения других картинок и оптимизирует для более быстрой анимации. Итоговый ролик со специальными эффектами сжимается с использованием Windows Media Encoder 9 для транслирования через Интернет. Затем создаваемый веб-сайт компонуется в Dreamweaver MX, а параллельно система сканируется на вирусы с использованием VirusScan 7.0.
Таким образом, необходимо признать, что для приложений, работающих с цифровым контентом, двухъядерная архитектура очень выгодна. Практически любые задачи такого типа умеют эффективно загружать оба ядра CPU одновременно, что приводит к сильному увеличению скорости работы системы.

PCMark04, 3DMark 2001 SE, 3DMark05

Отдельно мы решили посмотреть на скорость Athlon 64 X2 в популярных синтетических бенчмарках от FutureMark.

Как мы уже неоднократно отмечали ранее, тест PCMark04 оптимизирован для многопоточных систем. Именно поэтому процессоры Pentium 4 с технологией Hyper-Threading показывали в нём лучшие результаты, нежели CPU семейства Athlon 64. Однако, теперь ситуация сменилась. Два настоящих ядра в Athlon 64 X2 4800+ позволили этому процессору оказаться наверху диаграммы.

Графические тесты семейства 3DMark многопоточность не поддерживают ни в каком виде. Поэтому, результаты Athlon 64 X2 здесь мало отличаются от показателей обычных Athlon 64 с частотой 2.4 ГГц. Небольшое преимущество же над Athlon 64 4000+ объясняется наличием в ядре Toledo усовершенствованного контроллера памяти, а над Athlon 64 3800+ - большим объёмом кеш-памяти.
Впрочем, в составе 3DMark05 есть пара тестов, которые могут задействовать многопоточность. Это – тесты CPU. В этих бенчмарках на центральный процессор возлагается нагрузка по программной эмуляции вершинных шейдеров, а, кроме того, вторым потоком, выполняется обсчёт физики игровой среды.

Результаты вполне закономерны. Если приложение в состоянии задействовать два ядра, то двухъядерные процессоры работают намного быстрее одноядерных.

Игровые приложения

К сожалению, современные игровые приложения многопоточность не поддерживают. Несмотря на то, что технология «виртуальной» многоядерности Hyper-Threading появилась очень давно, разработчики игр не спешат делить вычисления, производимые игровым движком, на несколько потоков. И дело, скорее всего, не в том, что для игр это сделать тяжело. По всей видимости, рост вычислительных возможностей процессора для игр не так уж и важен, поскольку основная нагрузка в задачах этого типа ложится на видеокарту.
Впрочем, появление на рынке двухъядерных CPU даёт некоторую надежду на то, что производители игр станут сильнее нагружать центральный процессор расчётами. Результатом этого может явиться появление нового поколения игр с продвинутым искусственным интеллектом и реалистичной физикой.

Пока же в применении двухъядерных CPU в игровых системах никакого смысла нет. Поэтому, кстати, AMD не собирается прекращать развитие своей линейки процессоров ориентированной специально на геймеров, Athlon 64 FX. Эти процессоры характеризуются более высокими таковыми частотами и наличием единственного вычислительного ядра.

Сжатие информации


К сожалению, WinRAR не поддерживает многопоточность, поэтому результат Athlon 64 X2 4800+ практически не отличается от результата обычного Athlon 64 4000+.


Однако существуют архиваторы, которые могут эффективно задействовать двухъядерность. Например, 7zip. При тестировании в нём результаты Athlon 64 X2 4800+ вполне оправдывают стоимость этого процессора.

Кодирование аудио и видео


Популярный mp3 кодек Lame до недавнего времени многопоточность не поддерживал. Однако вновь появившаяся версия 3.97 alpha 2 этот недостаток исправила. В результате, процессоры Pentium 4 стали кодировать аудио быстрее, чем Athlon 64, а Athlon 64 X2 4800+, хотя и обгоняет своих одноядерных собратьев, всё же несколько отстаёт от старших моделей семейства Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition.


Хотя кодек Mainconcept может задействовать два вычислительных ядра, скорость Athlon 64 X2 оказывается не на много выше быстродействия, демонстрируемого одноядерными собратьями. Причём, отчасти это преимущество объясняется не только двухъядерной архитектурой, но и поддержкой команд SSE3, а также усовершенствованным контроллером памяти. В результате, Pentium 4 с одним ядром в Mainconcept работают заметно быстрее, чем Athlon 64 X2 4800+.


При кодировании MPEG-4 популярным кодеком DiVX, картина складывается совершенно иная. Athlon 64 X2, благодаря наличию второго ядра, получает хорошую прибавку к скорости, которая позволяет ему обойти даже старшие модели Pentium 4.


Кодек XviD также поддерживает многопоточность, однако добавление второго ядра в этом случае даёт гораздо меньший прирост в скорости, чем в эпизоде с DiVX.


Очевидно, что из кодеков Windows Media Encoder оптимизирован для многоядерных архитектур лучше всего. Например, Athlon 64 X2 4800+ справляется с кодированием с использованием этого кодека в 1.7 раз быстрее, чем одноядерный Athlon 64 4000+, работающий на аналогичной тактовой частоте. В результате, говорить о каком бы то ни было соперничестве одноядерных и двухъядерных процессоров в WME просто бессмысленно.
Как и приложения для обработки цифрового контента, подавляющее большинство кодеков уже давно оптимизировано для Hyper-Threading. В результате, и двухъядерные процессоры, позволяющие выполнять два вычислительных потока одновременно, выполняют кодирование быстрее, чем одноядерные. То есть, использование систем с CPU с двумя ядрами для кодирования аудио и видео контента вполне оправдано.

Редактирование изображений и видео

Популярные продукты Adobe для обработки видео и редактирования изображений хорошо оптимизированы под многопроцессорные системы и Hyper-Threading. Поэтому, в Photoshop, After Effects и Premiere двухъядерный процессор от AMD демонстрирует чрезвычайно высокую производительность, значительно превышающую быстродействие не только Athlon 64 FX-55, но и более быстрых в задачах этого класса процессоров Pentium 4.

Распознавание текста


Достаточно популярная программа для оптического распознавания текстов ABBYY Finereader, хотя и имеет оптимизацию для процессоров с технологией Hyper-Threading, на Athlon 64 X2 работает только лишь одним потоком. Налицо ошибка программистов, которые детектируют возможность распараллеливания вычислений по наименованию процессора.
К сожалению, подобные примеры неправильного программирования встречаются и в наши дни. Будем надеяться, что на сегодня число приложений, подобных ABBYY Finereader, минимально, а в ближайшем будущем их количество сократится до нуля.

Математические вычисления

Как это не покажется странным, но популярные математические пакеты MATLAB и Mathematica в варианте для операционной системы Windows XP многопоточность не поддерживают. Поэтому, в этих задачах Athlon 64 X2 4800+ выступает примерно на одном уровне с Athlon 64 4000+, опережая его лишь за счёт лучше оптимизированного контроллера памяти.


Зато многие задачи математического моделирования позволяют организовать распараллеливание вычислений, которое даёт неплохой прирост производительности в случае использования двухъядерных CPU. Это и подтверждается тестом ScienceMark.

3D-рендеринг

Финальный рендеринг относится к задачам, которые могут легко и эффективно быть распараллелены. Поэтому, совершенно неудивительно, что применение при работе в 3ds max процессора Athlon 64 X2, оснащённого двумя вычислительными ядрами, позволяет получить очень неплохой прирост в быстродействии.

Аналогичная картина наблюдается и в Lightwave. Таким образом, использование двухъядерных процессоров при финальном рендеринге не менее выгодно, чем и в приложениях для обработки изображений и видео.

Общие впечатления

Перед тем, как сформулировать общие выводы по итогам нашего тестирования, пару слов следует сказать и о том, что осталось за кадром. А именно о комфорте использования систем, оснащённых двухъядерными процессорами. Дело в том, что в системе с одним одноядерным процессором, например, Athlon 64, в каждый момент времени может исполняться лишь один вычислительный поток. Это значит, что если в системе работает несколько приложений одновременно, то планировщик OC вынужден с большой частотой переключать процессорные ресурсы между задачами.

За счёт того, что современные процессоры очень быстры, переключение между задачами обычно остаётся незаметным на взгляд пользователя. Однако существуют и приложения, прервать которые для передачи процессорного времени другим задачам в очереди достаточно сложно. В этом случае операционная система начинает подтормаживать, что нередко вызывает раздражение у человека, сидящего за компьютером. Также, нередко можно наблюдать и ситуацию, когда приложение, забрав ресурсы процессора, «зависает», и такое приложение бывает очень тяжело снять с выполнения, поскольку оно не отдаёт процессорные ресурсы даже планировщику операционной системы.

Подобные проблемы возникают в системах, оснащённых двухъядерными процессорами, на порядок реже. Дело в том, процессоры с двумя ядрами способны выполнять одновременно два вычислительных потока, соответственно, для функционирования планировщика появляется в два раза больше свободных ресурсов, которые можно разделять между работающими приложениями. Фактически, для того, чтобы работа в системе с двухъядерным процессором стала некомфортной, необходимо одновременное пересечение двух процессов, пытающихся захватить в безраздельное пользование все ресурсы CPU.

В заключение мы решили провести небольшой эксперимент, показывающий, как влияет на производительность системы с одноядерным и двухъядерным процессором параллельное исполнение большого количества ресурсоёмких приложений. Для этого мы измеряли число fps в Half-Life 2, запуская в фоне несколько копий архиватора WinRAR.


Как видим, при использовании в системе процессора Athlon 64 X2 4800+, производительность в Half-Life 2 остаётся на приемлемом уровне гораздо дольше, нежели в системе с одноядерным, но более высокочастотным процессором Athlon 64 FX-55. Фактически, в системе с одноядерным процессором запуск одного фонового приложения уже приводит к двукратному падению скорости. При дальнейшем увеличении числа задач, работающих в фоне, производительность падает до неприличного уровня.
В системе же с двухъядерным процессором сохранять высокую производительность приложения, работающего на переднем плане, удаётся гораздо дольше. Запуск одной копии WinRAR проходит практически незамеченным, добавление большего числа фоновых приложений, хотя и оказывает влияние на задачу переднего плана, приводит к гораздо меньшему снижению производительности. Следует заметить, что падение скорости в данном случае вызвано не столько нехваткой процессорных ресурсов, сколько разделением ограниченной по пропускной способности шины памяти между работающими приложениями. То есть, если фоновые задачи не будут активно работать с памятью, приложение переднего плана вряд ли сильно будет реагировать на увеличение фоновой нагрузки.

Выводы

Сегодня состоялось наше первое знакомство с двухъядерными процессорами от AMD. Как показали проведённые испытания, идея объединения двух ядер в одном процессоре продемонстрировала свою состоятельность на практике.
Использование двухъядерных процессоров в настольных системах, способно значительно увеличить скорость работы целого ряда приложений, эффективно использующих многопоточность. Ввиду того, что технология виртуальной многопоточности, Hyper-Threading присутствует в процессорах семейства Pentium 4 уже очень продолжительно время, разработчики программного обеспечения к настоящему времени предлагают достаточно большое число программ, способных получить выигрыш от двухъядерной архитектуры CPU. Так, среди приложений, скорость работы которых на двухъядерных процессорах будет увеличена, следует отметить утилиты для кодирования видео и аудио, системы 3D моделирования и рендеринга, программы для редактирования фото и видео, а также профессиональные графические приложения класса САПР.
При этом существует и большое количество программного обеспечения, которое многопоточность не использует или использует её крайне ограниченно. Среди ярких представителей таких программ – офисные приложения, веб-браузеры, почтовые клиенты, медиа-проигрыватели, а также игры. Однако даже при работе в таких приложениях двухъядерная архитектура CPU способна оказать положительное влияние. Например, в тех случаях, когда несколько приложений выполняется одновременно.
Резюмируя вышесказанное, на графике ниже мы просто приводим численное выражение преимущества двухъядерного процессора Athlon 64 X2 4800+ над одноядерным Athlon 64 4000+, работающим на той же частоте 2.4 ГГц.


Как видно по графику, Athlon 64 X2 4800+ оказывается во многих приложениях значительно быстрее старшего CPU в семействе Athlon 64. И, если бы не баснословно высокая стоимость Athlon 64 X2 4800+, превышающая $1000, то этот CPU смело можно было бы назвать весьма выгодным приобретением. Тем более что ни в одном приложении он не отстаёт от своих одноядерных собратьев.
Учитывая же цену Athlon 64 X2, следует признать, что на сегодня эти процессоры наравне с Athlon 64 FX могут являться разве только ещё одним предложением для обеспеченных энтузиастов. Те из них, для кого в первую очередь важна не игровая производительность, а скорость работы в других приложениях, обратят внимание на линейку Athlon 64 X2. Экстремальные же геймеры, очевидно, останутся приверженцами Athlon 64 FX.

Рассмотрение двухъядерных процессоров на нашем сайте на этом не заканчивается. В ближайшие дни ждите второй части эпопеи, в которой речь пойдёт о двухъядерных CPU от Intel.