Обзор процессора Intel Petnium D 820

Введение

Анонс двухъядерных процессоров AMD Athlon 64 X2 и Intel Pentium D/Pentium Extreme Edition породил волну непрекращающихся дебатов на сайтах и в форумах "железной" тематики. Хотя самих этих процессоров нет в розничной продаже, обсуждения результатов тестов двухъядерных CPU от AMD и Intel не стихают ни на минуту. Впрочем, всем совершенно очевидно, что двухъядерная архитектура от AMD оказалась более удачной с точки зрения производительности. Благодаря тому, что старшие модели процессоров Athlon 64 X2 имеют такую же частоту, как и старшие модели Athlon 64, производительность этих CPU весьма неплоха даже в однопоточных средах. А в приложениях, поддерживающих многопоточность им просто нет равных. Конкурирующий процессор от Intel, Pentium Extreme Edition, частота которого снижена до 3.2 ГГц, уступает Athlon 64 X2 и в том и другом случае.
Казалось бы, вынеся этот вердикт, мы раскрыли тему противостояния двухъядерных CPU различных производителей. Но нет, сравнив между собой топовые модели в двухъядерных линейках от Intel и AMD, мы не учли ещё один важный аспект – ценовой. Действительно, сопоставляя стоимость Athlon 64 X2 и Pentium D младших моделей, можно заметить весьма интересные вещи:


Как видим, AMD и Intel совершенно по-разному подходят к позиционированию своих двуядерных CPU, в результате чего прямое сравнение между ними корректно лишь на уровне старших представителей линеек. Итак, AMD своей линейкой Athlon 64 X2 дополняет семейство одноядерных процессоров Athlon 64 сверху. То есть, двухъядерные CPU в спектре продукции AMD занимают нишу над одноядерными процессорами (эксклюзивный Athlon 64 FX в данном случае мы не рассматриваем). Intel же, напротив, "разбавляет" линейку своих одноядерных CPU двухъядерными. То есть, уже сейчас этот производитель предлагает потребителям на выбор либо одноядерные CPU, либо двухъядерные. Цены на них примерно одинаковы.
Поэтому, сколь бы ни были привлекательны процессоры Athlon 64 X2, нацеливаются они всё же на обеспеченных потребителей. Та же категория пользователей, которая активно использует многопоточные среды, но при этом не желает тратиться на процессоры стоимостью свыше полтысячи долларов, очевидно, предпочтёт Pentium D. Иной альтернативы нет.
Именно эти рассуждения побудили нас ещё раз вернуться к рассмотрению процессоров с двухъядерной архитектурой и обсудить производительность младших моделей Pentium D в сравнении с процессорами аналогичной стоимости. Итак, в этой статье мы подробно рассмотрим характеристики и возможности процессора Pentium D 820 в сравнении с его прямыми конкурентами: процессорами Pentium 4 и Athlon 64 аналогичного ценового диапазона.
Заметим, что в этой статье мы не будем останавливаться на архитектурных особенностях процессоров с двумя ядрами. Соответствующие подробности можно найти в наших других материалах:

Обзор двухъядерного процессора AMD Athlon 64 X2 4800+
Обзор двухъядерного процессора Intel Pentium Extreme Edition 840

Подробнее о Pentium D 820

Процессор Pentium D 820 – это младшая модель CPU, построенного на основе двухъядерной архитектуры с кодовым именем Smithfield. Этот процессор, фактически объединяющий на одном полупроводниковом кристалле два ядра Prescott, имеет частоту 2.8 ГГц и лишён поддержки технологии Hyper-Threading.


Подробные формальные характеристики этого CPU приведены в таблице ниже:


Сразу же хочется отметить несколько интересных моментов, видных уже в спецификации.
Во-первых, процессором Pentium D 820 не поддерживается технология Enhanced Intel SpeedStep, которая присутствует во всех других двуядерных CPU семейства Smithfield. Объясняется это тем, что коэффициент умножения этого процессора, 14x, является минимальным для CPU, в основе которых лежит ядро Prescott и его производные. Соответственно, не поддерживаются в Pentium D 820 и такие технологии как C1E (Enhanced Halt State) Technology и TM2 (Thermal Monitor 2) Technology, также требующие динамического изменения множителя процессора.
Во-вторых, обращает на себя внимание и низкий уровень TDP, установленный для Pentium D 820. Так, все остальные процессоры семейства Pentium D, а также Pentium Extreme Edition 840 имеют типичное тепловыделение в 130 Вт. Более того, данная характеристика процессора Pentium D 820 оказывается даже ниже типичного тепловыделения старших процессоров одноядерного семейства Pentium 4: для них TDP установлен в 115 Вт. Это позволяет надеяться на то, что Pentium D 820 окажется не столь горячим, как рассмотренный нами ранее Pentium Extreme Edition 840, что позволит использование с ним достаточно простых систем охлаждения. Кроме того, благодаря низкому тепловыделению и энергопотреблению Pentium D 820, никаких проблем не должно возникать при его применении в материнских платах, не имеющих "усиленного" конвертера питания CPU.
В остальном, Pentium D 820 не имеет никаких особенностей по сравнению со своими старшими собратьями. Утилита CPU-Z выдаёт про него следующую информацию:


CPU представляется в операционной системе двумя процессорами, что, в общем-то, совершенно неудивительно, поскольку он имеет два физических ядра, но не поддерживает "виртуальную" многоядерность, технологию Hyper-Threading.

Энергопотребление

Тестирование уровня энергопотребления Pentium 4 820 мы стороной обойти не могли. Наш интерес во многом подогревался низким TDP, установленным Intel для данного процессора. Ведь, если энергопотребление (и, следовательно, тепловыделение) данного процессора действительно невелико, его привлекательность в глазах пользователей окажется выше.
На диаграммах, приведённых ниже, мы сравниваем энергопотребление процессора Pentium D 820 с энергопотреблением CPU семейств Pentium 4 и Athlon 64 аналогичной стоимости. Загрузка процессоров при измерении максимального уровня энергопотребления выполнялась специализированной утилитой S&M, которую можно скачать тут.


Поскольку процессоры Pentium 4, принимающие участие в этом тесте, поддерживают технологию C1E, то в моменты простоя их частота снижается до 2.8 ГГц. Поэтому, двухъядерный процессор Pentium D 820, работающий на такой же частоте (в любом состоянии), потребляет несколько больше своих одноядерных собратьев. Однако при этом энергопотребление Pentium D 820 в состоянии простоя лишь немного превышает энергопотребление Pentium 4.
Впрочем, процессоры Athlon 64 в состоянии простоя демонстрируют в разы меньшую прожорливость. А ведь их мы тестировали, даже не включая технологию Cool'n'Quiet!


При полной загрузке процессоры Athlon 64 (тестировались CPU на базе ядра Venice) также отличаются значительно меньшим энергопотреблением, нежели Pentium 4 и Pentium D. Хотя это и выглядит несколько забавным, но энергопотребление процессоров семейства Athlon 64 под полной нагрузкой оказывается сопоставимым с энергопотреблением Pentium 4 в состоянии простоя. Вот уж действительно, есть над чем задуматься.
Что же касается собственно энергопотребления Pentium D 820, то под нагрузкой этот процессор потребляет примерно столько же, сколько процессоры Pentium 4 аналогичной цены, работающие на частотах 3.0-3.4 ГГц. К слову, TDP этих CPU установлен в 84 Вт, так что, устанавливая TDP для Pentium D 820 в 95 Вт, Intel, очевидно, несколько перестраховался.

Проблемы совместимости

При тестировании процессора Pentium D 820 нами были выявлены совершенно неожиданные проблемы, связанные с его совместимостью с материнскими платами.
В первую очередь следует напомнить, что процессоры семейства Pentium D требуют специальной поддержки со стороны чипсета, который не только должен поддерживать двухпроцессорные конфигурации, но и иметь специальные оптимизации для работы с двухъядерными CPU. Будучи установленным в материнские платы на старых чипсетах, процессор попросту не запускается. К счастью, нанести какой-то вред процессору или материнской плате при этом невозможно.


Список чипсетов, которые поддерживают Pentium D, известен уже давно. Это новые наборы логики Intel 955X и Intel 945P/G, а также набор логики NVIDIA nForce4 (Intel Edition). Чипсеты же предыдущего поколения семейств i925/i915 с двухъядерными процессорами не работают. Однако, как показало подробное тестирование, с Pentium D 820 дело обстоит особым образом.
С материнскими платами на базе новых наборов логики i955X и i945P/G Pentium D 820 не испытывает никаких проблем. В этом, впрочем, нет ничего удивительного даже несмотря на тот факт, что материнские платы на базе i945P/G не работают с двухъядерным процессором Pentium Extreme Edition 840. Впрочем, очевидно, что это ограничение имеет маркетинговые корни.
Гораздо хуже дело обстоит с поддержкой Pentium D 820 со стороны набора логики NVIDIA nForce4 (Intel Edition). Как показали наши тесты, материнские платы на его основе с Pentium D 820 не совместимы в полной мере. При установке Pentium D 820 в системные платы на базе NVIDIA nForce4 (Intel Edition) (а мы проверили несколько наиболее популярных плат), система работает, мягко говоря, достаточно странно. В то время как платой детектируется два ядра и операционная система успешно загружается, запуск многих популярных приложений приводит либо к зависанию, либо к перезагрузке платформы. При этом отключение второго ядра в BIOS Setup проблему решает, но вряд ли использование двухъядерного процессора в одноядерном режиме кому-то покажется хорошей идеей.
Разъяснения NVIDIA по этому поводу ясности не добавляют. Представители компании, к которым мы обратились за комментарием, подтвердили, что Pentium D 820 c NVIDIA nForce4 (Intel Edition) действительно несовместим, и порекомендовали использовать более скоростные двухъядерные процессоры, поскольку чипсет разрабатывался для энтузиастов, не использующих младшие модели CPU.
Таким образом, с Pentium D 820 совместимы лишь новые чипсеты от Intel: i955X и i945P/G.
К слову, мы пока ещё не рассматривали анонсированный недавно массовый набор логики i945P/G, поэтому, привёдём таблицу с его характеристиками в сравнении с иными актуальными наборами микросхем от Intel:

Разгон

До сих пор мы не занимались разгоном двуядерных процессоров от Intel. Тем не менее, обойти стороной этот момент нельзя, поскольку наверняка найдутся энтузиасты, желающие выжать из двуядерных процессоров больше. Тем более, рассматриваемая младшая модель в линейке Pentium D сама просится в руки оверклокеру: она просто обязана разгоняться, по крайней мере, до уровня старшей модели, то есть до 3.2 ГГц. А кроме того, если принять во внимание тот факт, что Smithfield представляет собой два ядра Prescott ревизии E0 на одном полупроводниковом кристалле, то ждать от разгона можно и гораздо большего: последние процессоры на ядрах Prescott и Prescott-2M без проблем преодолевают при разгоне отметку в 4 ГГц. Впрочем, разгон двуядерных процессоров более специфичен, чем в случае с одноядерными CPU. Очевидно, что основная проблема будет заключаться в их высоком тепловыделении. В общем, без практических экспериментов тут не обойтись.

Для разгона тестового Pentium D 820 мы собрали платформу, в основе которой лежала материнская плата на чипсете i955X, ASUS P5WD2 Premium. Для охлаждения было решено использовать достаточно производительный по современным меркам кулер Zalman CNPS7700Cu. Напряжение на процессоре при разгоне мы не увеличивали, сам разгон же выполнялся путём увеличения частоты FSB: коэффициент умножения у Pentium D 820 зафиксирован, как и у одноядерных CPU от Intel. Частоты шин PCI и PCI Express фиксировались на штатных значениях, частота на памяти уменьшалась для того, чтобы используемые модули Corsair CM2X512A-5400UL не стали "узким местом" в процессе разгона.
Эксперименты по оверклокингу Pentium 4 820 начались достаточно неожиданно. Сразу же и без каких бы то ни было проблем нам удалось довести частоту FSB до 250 МГц. В таком состоянии частота процессора составила 3.5 ГГц:


В таком режиме система стартовала и загружалась нормально, а также позволяла беспроблемное выполнение разного рода небольших утилит (в особенности, однопоточных). Однако более пристальное тестирование показало, что полноценное использование Pentium D 820 при таком разгоне всё-таки невозможно. Выбранный нами кулер Zalman CNPS7700Cu при полной и длительной загрузке процессора с отводом тепла явно не справлялся:


Температура продолжала расти, и, в результате, процессор отключался. Поскольку Zalman CNPS7700Cu относится к достаточно мощным воздушным кулерам, вывод оказывается неутешителен. Для полноценного разгона двухъядерных процессоров нужна очень эффективная система охлаждения, например водяная. Мы же решили всё-таки установить, каких максимальных результатов можно достичь при разгоне с воздушным кулером, ведь именно такие системы охлаждения применяются в подавляющем большинстве компьютеров.
Снизив частоту FSB до 240 МГц, мы продолжили эксперименты по проверке стабильности. При такой частоте FSB частота процессора составила 3360 МГц.
Полученный в этом случае опыт оказался ещё более интересен. Дело в том, что система в таком состоянии функционировала стабильно, температура процессора оставалась в нормальных рамках, основные тесты проходили без проблем. Однако странности появлялись при запуске бенчмарков, задействующих многопоточность. Результат в таких случаях иногда получался подозрительно низким. Запуск двух независимых копий одного однопоточного приложения (в частности, использовался WinRAR), выявил очень интересный эффект: ядра Pentium D могут уходить в тротлинг независимо. То есть в нашем случае, в то время как первое ядро продолжало работать с нормальной производительностью, второе начинало активно пропускать такты, круто снижая свою производительность. Однако, весьма странно, что температура процессора при этом оставалась в нормальных пределах и составляла 75-78 градусов.

Как выяснилось, объясняется такой эффект достаточно просто. Та температура, которую сообщает процессор – это лишь температура первого ядра. К сожалению, процессоры Pentium D не позволяют следить за температурой обоих ядер, это свойство является прерогативой лишь двухъядерных серверных процессоров.


Так что понять, что происходит во время работы с температурой второго ядра, мы не можем. В нашем же случае при запуске многопоточных тестов перегревалось и уходило в тротлинг лишь второе ядро, в то время как первое из ядер продолжало функционировать нормально.
Поэтому, нам пришлось снизить частоту FSB до 230 МГц и продолжить исследования в таком режиме. Частота процессора в этом случае понизилась до 3220 МГц. При таком снижении частоты второе ядро перестало перегреваться, что, в общем-то, совершенно неудивительно: ведь эта частота близка к частоте старших моделей Pentium D.
Таким образом, по итогам наших экспериментов можно сделать вывод о том, что Pentium D разгонять можно лишь при условии наличия высокоэффективных систем охлаждения. Обычные же воздушные кулеры позволят использовать этот процессор без тротлинга обоих ядер лишь при небольшом разгоне до 3.2-3.3 ГГц.

Как мы тестировали

Как и было обещано в начале этой статьи, тестирование Pentium D 820 мы выполняли, сравнивая его показатели производительности с результатами других процессоров, аналогичных по стоимости. В их число попали Athlon 64 3200+ и 3500+, Pentium 4 540 и 550, а также Pentium 4 630 и 640, цена которых находится в пределах от $200 до $270. Такое тестирование позволит нам сделать выводы о целесообразности построения системы на базе именно двухъядерного процессора Pentium D 820.

В тестировании приняло участие несколько систем, состояли которые из перечисленного ниже набора комплектующих:

Процессоры:

AMD Athlon 64 3500+ (Socket 939, 2.2 ГГц, 512KB L2, ревизия ядра E3 - Venice);
AMD Athlon 64 3200+ (Socket 939, 2.0 ГГц, 512KB L2, ревизия ядра E3 - Venice);
Intel Pentium D 820 (LGA775, 2.8 ГГц, 2 x 1MB L2);
Intel Pentium 4 640 (LGA775, 3.2 ГГц, 2MB L2);
Intel Pentium 4 630 (LGA775, 3.0 ГГц, 2MB L2);
Intel Pentium 4 570 (LGA775, 3.4 ГГц, 1MB L2);
Intel Pentium 4 570 (LGA775, 3.2 ГГц, 1MB L2).

Материнские платы:

ASUS P5WD2 Premium (LGA775, Intel 955X);
DFI NF4 Ultra-D (Socket 939, NVIDIA nForce4 Ultra).

Память:

1024MB DDR400 SDRAM (Corsair CMX512-3200XLPRO, 2 x 512MB, 2-2-2-10);
1024MB DDR2-667 SDRAM (Corsair CM2X512A-5400UL, 2 x 512MB, 4-4-4-14).

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


Тестирование производительности Pentium D 820 в однопоточных офисных приложениях приводит к закономерному результату: двухъядерный процессор уступает в производительности своим одноядерным собратьям, имеющим более высокую тактовую частоту.

В многопоточной среде, формируемой параллельным исполнением тех же самых однопоточных офисных приложений, ситуация изменяется. В зависимости от серьёзности многопоточной нагрузки Pentium D 820 начинает показывать всё лучшие результаты, в последнем, самом сложном тесте значительно опережая всех своих одноядерных конкурентов от AMD и Intel.

Примерно то же самое можно видеть и в тестах семейства SYSmark 2004, поддерживающих многопоточность. Pentium D 820 в этих бенчмарках не на последнем месте, но и на первом. Он просто гармонично вписывается в ряд одноядерных процессоров аналогичной стоимости.

Создание цифрового контента


Хотя тест Multimedia Content Creation Winstone 2004 оценивает производительность процессоров, базируясь на измерении скорости работы типовых приложениях для создания цифрового контента, которые в большинстве своём поддерживают многопоточность, результат Pentium D 820 здесь не так уж и хорош.

Зато тесты SYSmark 2004, более точно передающие поведение пользователя при работе с цифровым контентом, практически всегда ставят двухъядерный процессор от Intel на первое место.

PCMark04, 3DMark 2001 SE, 3DMark05

Тест PCMark04 многопоточность поддерживает, поэтому результаты Pentium D 820 здесь весьма внушительны.

К сожалению, сказать это же в адрес бенчмарков семейства 3DMark невозможно, поскольку они, как и большинство современных игр, не используют второе ядро двухъядерных процессоров.

Впрочем, в составе пакета 3DMark05 есть два чисто процессорных теста, которые работают в два потока: одним считаются шейдеры, а второй занят расчётами физической модели среды. В этом случае Pentium D 820 показывает весьма впечатляющий результат, уступая процессору Athlon 64 3500+ лишь в единичном случае. При этом никакие CPU из семейства Pentium 4 той же ценовой категории с Pentium D 820 конкурировать оказываются не в состоянии.

Игровые приложения

С играми всё понятно уже давно. Разработчики этого типа программ используют исключительно однопоточные алгоритмы, поэтому толку от двухъядерных процессоров в игровых приложениях нет. И, похоже, ещё долгое время не будет.

Сжатие информации


Неутешительные результаты показывает Pentium D 820 и в WinRAR, так как данный архиватор при своей работе использует лишь одно ядро двухъядерного процессора. Соответственно, относительно низкая тактовая частота этого CPU, составляющая 2.8 ГГц, не позволяет ему составить конкуренцию ни процессорам Pentium 4 с частотами 3.0-3.4 ГГц, ни Athlon 64, обладающим эффективной подсистемой памяти с низкой латентностью.


Другой архиватор, 7-zip, хотя и поддерживает многопоточность, также ставит производительность Pentium D 820 на последнее место. Видимо, в данном случае реальная многоядерность не даёт большого эффекта, поскольку приложение оптимизировалось в первую очередь под "виртуальную" многоядерность, технологию Hyper-Threading.

Кодирование аудио и видео

При кодировании аудио- и видео- контента различными кодеками процессор Pentium D 820 показывает достаточно неплохие результаты. Во всех случаях он выигрывает у конкурирующих продуктов семейства Athlon 64 аналогичной стоимости, а в LAME, Windows Media Encoder и DivX опережает и одноядерные процессоры семейства Pentium 4.

Редактирование изображений и видео

Профессиональные приложения для обработки изображений и редактирования/монтажа видео от Adobe хорошо оптимизированы для использования в многопроцессорных системах. Посему, высокие результаты Pentium D 820 в этих программных продуктах удивления не вызывают.

Разработка программного обеспечения

Разработчики программного обеспечения не смогут извлечь выгоду при использовании платформ, в основе которых лежат двухъядерные процессоры, поскольку основные популярные компиляторы многопоточность при своей работе не задействуют.

Математические вычисления


Хотя в Sciencemark определённый положительный эффект от двухъядерности проявляется, Pentium D 820 в данном случае опережает лишь Pentium 4 630, частота которого лишь на 200 МГц выше.

3D рендеринг

В задачах 3D-рендеринга процессор Pentium D 820 выходит чистым победителем. Оно и неудивительно: подобные алгоритмы хорошо распараллеливаются.

Выводы

В этой статье мы попытались сравнить между собой процессоры среднего ценового диапазона, присутствующие на рынке. Изменения в этом сегменте произошли с анонсом компанией Intel двухъядерных процессоров Pentium D. Младшая модель в этой линейке, имеющая частоту 2.8 ГГц, стоит $241, а следовательно, по формальным признакам подходит для использования в основе типичных компьютеров среднего уровня. Таким образом, потребители теперь поставлены не только перед возможностью выбора между Athlon 64 и Pentium 4. В число возможных процессоров-кандидатов попадает и Pentium D 820, производительность которого мы и сравнили с быстродействием других CPU со стоимостью $200-$300.

Как показали наши тесты, появление на рынке недорогого двухъядерного процессора от Intel может существенно поколебать структуру пользовательских предпочтений. В достаточно большом количестве тестовых приложений процессор Pentium D 820 оказывается быстрее своих одноядерных конкурентов. Впрочем, касается это в основном Pentium 4. Процессоры же семейства Athlon 64 продолжают лидировать в тех областях, в которых они лидировали и раньше. Зато во многих задачах, где ранее более высокую производительность показывали процессоры семейства Pentium 4, Pentium D поднял планку быстродействия ещё выше.

В результате, для применения в многопоточных средах и приложениях, оптимизированных для многопроцессорных систем, мы можем рекомендовать свой выбор останавливать именно на процессорах Pentium D. В задачах такого типа этот CPU способен показать наивысшую производительность. Для геймеров же или пользователей, редко задействующих многопоточность, идеальным выбором продолжают оставаться процессоры Athlon 64.
Что же касается CPU семейства Pentium 4, то они нередко показывают более высокую производительность, нежели двухъядерный Pentium D, однако происходит это лишь в тех областях, где первые позиции удерживают CPU линейки Athlon 64. Впрочем, во внимание следует принять и некоторые факторы, играющие против Pentium D 820. Это – необходимость приобретения новых материнских плат. К сожалению, двухъядерная новинка от Intel совместима лишь с новыми платами, в основе которых лежат наборы логики i955/i945. А эти платы в настоящее время распространены мало и стоят дорого. Поэтому, списывать Pentium 4 со счетов пока явно рано: эти CPU проблем с совместимостью лишены.