Битва экономичных процессоров: выбираем основу для неттопа

Введение

Анонсируя весной этого года новую процессорную архитектуру Atom, компания Intel прогнозировала возникновение и бурное распространение нового класса устройств – сетевых компьютеров: нетбуков и неттопов. С первой разновидностью мы уже хорошо знакомы: типичными примерами нетбуков можно считать ASUS Eee PC. Эти и подобные им маленькие и лёгкие ноутбуки с небольшой вычислительной мощностью, но с продолжительным временем работы от батареи, оказались весьма востребованы и очень быстро завоевали широкую популярность. Неттопы же пока что не могут похвастать столь агрессивным проникновением на рынок. Тем не менее, такие небольшие экономичные недорогие персональные компьютеры, предназначенные в первую очередь для работы с различными интернет-сервисами, выглядят весьма перспективно.

Несмотря на то, что про неттопы активно заговорили только сейчас, эта концепция не является принципиально новой. Уже на протяжении нескольких лет разработкой экономичных процессоров и миниатюрных платформ занимается компания VIA, предлагая результаты своих инженерных усилий под маркой EPIA. Именно такие решения и следует считать родоначальниками новой формации экономичных платформ.

Однако подходящий момент для продвижения неттопов назрел только сейчас. Собственно, именно поэтому Intel начал популяризацию этой концепции только сейчас. Благодаря возросшей популярности социальных сетей, появлению интернет-приложений и развитию онлайн-игр, многие пользователи стали проводить время за компьютером, практически не покидая броузера. Для этой категории потребителей неттопы представляются идеальным вариантом. Тем более, что такие компьютеры имеют «одомашненный» дизайн, приближающий их к разряду бытовых устройств, небольшой размер и малошумную систему охлаждения, что даёт возможность устанавливать их хоть в спальне.

В настоящее время на рынке имеется несколько платформ, пригодных для использования в составе неттопов. К ним, естественно, следует отнести системы, построенные на базе новых процессоров Intel Atom в разновидности Diamondville, а также решения, предлагаемые компанией VIA, которая занимается разработкой экономичных платформ уже несколько лет. В настоящем материале мы с теоретической и с практической точек зрения сравним все современные варианты аппаратной начинки, ориентированные на построение неттопов. А заодно посмотрим, действительно ли специализированные экономичные процессоры могут предложить лучшее сочетание производительности и энергопотребления, чем уже имеющиеся на рынке решения.

Микроархитектура экономичных процессоров

Intel Atom

Традиционно, компания Intel старается использовать одну и ту же микроархитектуру для разных рыночных сегментов. Это снижает и стоимость разработки новых решений, и производственные расходы. Исключение из этого правила до недавнего времени было лишь одно – высокопроизводительный серверный процессор с микроархитектурой IA-64, Itanium. Однако желая в очередной раз расширить сферу своего влияния Intel столкнулась с тем, что имеющаяся микроархитектура Core, как и её предшественники, не слишком универсальна и применима далеко не во всех случаях. Например, микроархитектура Core оказалась далеко не лучшим вариантом для ультрапортативных вычислительных устройств, для которых используемые компоненты подбираются в первую очередь исходя из их высокой экономичности. И хотя процессоры Core 2 последнего поколения демонстрируют весьма неплохое соотношение производительности и энергопотребления, их производные всё-таки не могут широко использоваться в небольших мобильных устройствах.

Именно это подтолкнуло инженеров Intel на разработку принципиально новых x86 процессоров с микроархитектурой Atom, которые бы сочетали низкое энергопотребление, небольшие размеры и невысокую себестоимость. Именно процессоры семейства Atom помимо всего прочего продвигаются Intel и в качестве основы неттопов; для этого рынка предназначается специальная модификация, известная также под кодовым именем Diamondville.

Говоря об особенностях процессоров Atom, в первую очередь необходимо подчеркнуть, что по своему строению они не имеют ничего общего ни с микроархитектурой Core, ни уж тем более с микроархитектурой NetBurst. Именно поэтому к ним не применимы привычные методы оценки: по количеству ядер, тактовой частоте, размеру кэш-памяти. Atom среди предложений Intel стоит особняком, новая микроархитектура не допускает прямого сравнения ни с одним из известных до сих пор решений.

Весьма убедительной иллюстрацией приведённого утверждения выступает тот факт, что Atom – процессор с последовательным исполнением команд, в то время как все интеловские CPU, начиная с выпущенного в 1995 году Pentium Pro, наделяются механизмами внеочередного исполнения инструкций. Это «возвращение к истокам» произошло именно в результате стремления разработчиков Atom к максимизации соотношения «производительность на ватт». Поэтому при разработке нового CPU все те алгоритмы и микроархитектурные решения, которые увеличивают энергопотребление сильнее чем быстродействие, в Atom были искоренены. И хотя это, несомненно, нанесло ущерб производительности получившегося продукта, Intel не считает это серьёзной потерей: портативным устройствам вовсе не требуется столь высокая вычислительная мощность, как обычным ноутбукам и персональным компьютерам, в основе которых применяются традиционные CPU.

Конвейер процессора Atom имеет длину 16 стадий – это больше, чем длина конвейера Core. Однако проводить аналогии между микроархитектурами Atom и NetBurst тоже не следует, так как увеличение конвейера не всегда выливается в рост тепловыделения. В данном случае длинный конвейер необходим для достижения процессором сравнительно высоких тактовых частот, при которых CPU с упрощённой микроархитектурой способен показывать приемлемый уровень быстродействия. Что для Atom является достаточно сложной задачей, так как этот процессор ориентирован лишь на одновременное исполнение двух команд, в то время как современные x86 CPU могут выполнять три или четыре инструкции параллельно.

Впрочем, благодаря последовательному исполнению команд микроархитектура Atom позволяет обойтись без декомпозиции многих x86 инструкций на микрооперации, как в процессорах с внеочередным исполнением. Таким образом, в ряде случаев Atom могут одновременно исполнять более двух микроопераций в терминах Core. Иными словами, мы можем говорить о существовании в Atom некого аналога технологии macro-fusion.

Тем не менее, процессоры Atom имеют два декодера, два целочисленных исполнительных устройства и два исполнительных устройства для работы с SSE и FP инструкциями. Но ряд целочисленных операций, таких как умножение и деление, при этом выполняются FP блоками, что влечёт за собой их относительно невысокую скорость обработки. Таким образом, Atom плохо подходит для вычислений, этот процессор разрабатывался в первую очередь для обеспечения работы операционной системы, броузера и подобных несложных приложений.


Учитывая ограниченное количество исполнительных устройств и наличие всего лишь двух декодеров, их эффективное использование – одна из основных проблем, стоявшая перед разработчиками Atom. Тем более что последовательное исполнение команд может приводить к существенным простоям конвейера, вызванным ожиданием поступления из памяти необходимых для работы данных. Именно поэтому в Atom реализованы некоторые алгоритмы, способные частично обойти эту проблему. Так, в микроархитектуре заложен механизм Safe Instruction Recognition, позволяющий процессору пропускать вперёд по конвейеру быстроисполняемые команды, не требующие ожидания данных. Однако главным козырем Atom в этом ключе стала поддержка технологии Hyper-Threading, вернувшейся в них из процессоров семейства Pentium 4. Благодаря этой технологии одноядерный процессор Atom представляется в операционной системе двухъядерным CPU, способным выполнять два потока одновременно. И это значительно повышает эффективность работы его исполнительных устройств, ощутимо увеличивая итоговую производительность.


Тактовая частота нацеленных на использование в составе неттопов процессоров Atom 230 установлена на отметке 1,6 ГГц. При этом их типичное тепловыделение составляет лишь 4 Вт. Напомним, что типичное тепловыделение доступных сегодня наиболее экономичных одноядерных мобильных ULV процессоров Core 2 Solo почти на 4 0% выше – 5,5 Вт. Иными словами, Atom действительно понижает планку тепловыделения и энергопотребления для x86 процессоров Intel. Как же при этом обстоит дело с производительностью, мы увидим ниже.

Процессоры Atom производятся по самому современному имеющемуся в распоряжении Intel 45 нм технологическому процессу. Площадь ядра Atom составляет всего 25 кв. мм, это, естественно, означает весьма небольшую себестоимость выпуска этого процессора. Даже официальная цена на Atom 230 установлена равной 29 долларам, что намного дешевле любого другого современного ULV CPU. Всё это – результат внедрения простой и энергетически эффективной микроархитектуры. Урезание функциональных блоков процессора позволило получить CPU, состоящий всего лишь из 47 млн. транзисторов. Поэтому совершенно не удивительно, что результаты «оптимизации» можно видеть практически во всём. Сокращение коснулось даже кэш-памяти первого уровня, которая у Atom несколько меньше, чем у других современных процессоров. Её объём составляет 56 Кбайт, 24 Кбайт из которых отведены под кэширование данных и 32 Кбайта – под кэширование инструкций.

Впрочем, с точки зрения формальных характеристик Atom 230 выглядит вполне современно. Он использует 533-мегагерцовую системную шину, поддерживает набор инструкций SSE3 и даже 64-битные расширения Intel 64.

Помимо Atom 230 в модельном ряду процессоров для неттопов имеется и ещё один представитель этого семейства – Atom 330. Это – двухъядерный CPU, полученный путём размещения двух полупроводниковых кристаллов Diamondville на одной процессорной плате. Соответственно, характеристики Atom 330 повторяют спецификации Atom 230 с единственной оговоркой на увеличение количество ядер. Даже тактовая частота Atom 330 также равна тем же 1,6 ГГц. Типичное же тепловыделение, естественно, удвоено: для двухъядерного процессора оно установлено равным 8 Вт.



VIA Nano

После выхода на рынок процессоров для ультра-портативных устройств с x86 продуктом, компании Intel придётся конкурировать не с извечным соперником – AMD, а с компанией VIA, облюбовавшей эту нишу ещё несколько лет назад, после поглощения фирм-разработчиков процессоров «второго эшелона» Cyrix и Centaur. Самым современным предложением VIA, вполне способным стать достойной альтернативой Atom, является процессор Nano – первый представитель новой микроархитектуры Isaiah, разработанной с нуля инженерами Centaur Technology.

Хотя формально процессор Nano позиционируется VIA в качестве продолжения линейки C7, и даже совместим с ней по выводам, в основе этого CPU лежит принципиально новая микроархитектура. Так, Nano – это первый процессор VIA с внеочередным исполнением команд, от которого, как было сказано выше, ради улучшения экономичности отказалась Intel в микроархитектуре Atom. Тем не менее, несмотря на то, что Nano обладает всеми атрибутами современных x86 процессоров: механизмом предсказания переходов и упреждающим исполнением команд, его тепловыделение вполне проходит в рамки, устанавливаемые неттопами, нетбуками и даже ультра-портативными интернет-терминалами.

Обратная сторона относительно сложной микроархитектуры – более высокое, чем у Atom, типичное тепловыделение. Так, для вписывания в характерный для Atom 230 4-ваттный тепловой пакет частота VIA Nano должна быть ниже 1 ГГц. Но, работая на столь низкой частоте, даже процессор с внеочередным исполнением команд не может продемонстрировать приемлемый уровень производительности. Поэтому для неттопов VIA предлагает CPU со значительно более высоким, чем у симметричных предложений Intel, типичным тепловыделением 8, 17 и даже 25 Вт. Иными словами, прямое сопоставление Intel Atom и VIA Nano недопустимо – это CPU различных «весовых категорий».

В свете сказанного то, что микроархитектура Isaiah более похожа на микроархитектуру Core, чем на микроархитектуру Atom, удивления не вызывает. Впрочем, по количеству декодеров и исполнительных устройств Isaiah до Core всё-таки не дотягивает. Так, процессоры Nano способны исполнять до трёх инструкций одновременно и обладают семью исполнительными устройствами: двумя целочисленными, двумя – для SSE и FP операций и тремя – для работы с памятью. При этом особо следует отметить удачную реализацию вещественночисленных блоков: они способны исполнять многие распространённые операции сложения и умножения за меньшее число тактов, чем процессоры Intel Core 2. Вместе с этим микроархитектура Isaiah использует и ряд современных технологий, позволяющих дополнительно увеличить эффективность работы процессора. Например, процессоры Nano употребляют аналогичные macro- и micro-ops fusion подходы при декодировании инструкций, а также имеют поддержку технологии memory disambiguation, дающей возможность переупорядочивать операции работы с памятью.


Выводя на рынок новую микроархитектуру, инженеры VIA позаботились и о том, чтобы она соответствовала всем формальным требованиям, предъявляемым к современным процессорам. Поэтому, Nano стал не только первым суперскалярным процессором VIA с внеочередным исполнением команд, но и первым процессором компании, поддерживающим 64-битные расширения архитектуры x86. Также, в процессоре реализован набор инструкций SSE3. Вместе с этим не забытой оказалась и фирменная особенность CPU от VIA – дополнительный блок PadLock, аппаратно ускоряющий шифрование по алгоритму AES и расчёт криптографического хеширования SHA-1 и SHA-256.

Однако вместе с тем микроархитектура Isaiah осталась одноядерной и однопоточной. Линейка Nano не включает двухъядерных моделей, а сами процессоры не имеют никаких намёков на SMT. Впрочем VIA не исключает последующего обновления микроархитектуры с целью выпуска CPU с несколькими ядрами, однако произойдёт оно не ранее, чем компания начнёт осваивать очередной технологический процесс.

Пока же Nano выпускаются по не самой современной 65 нм технологии, что, впрочем, не противоречит сравнительно небольшим геометрическим размерам ядра, площадь которого составляет 63 кв. мм. Существенную часть полупроводникового кристалла процессора, состоящего из 94 млн. транзисторов, составляет кэш-память, которая у нового процессора VIA имеет относительно большие размеры. Так, ёмкость L2 кэша составляет 1 Мбайт, а L1 кэш имеет объём 128 Кбайт, разделяемый на инструкции и данные поровну. Следует заметить, что архитектура кэш-памяти у Nano – эксклюзивная, то есть хранимые в кэше первого уровня данные в L2 кэше не дублируются, что позволяет дополнительно увеличить эффективность работы CPU с памятью.

Что же касается тактовых частот, то линейка процессоров Nano включает несколько моделей, работающих на частотах от 1,0 до 1,8 ГГц и использующих 800- или 533-мегагерцовую системную шину VIA V4. При этом серия процессоров Nano L предназначается для массовых экономичных настольных и мобильных систем, а серия U с пониженным напряжением питания ориентирована на применение в компьютерах малого форм-фактора и ультрамобильных устройствах.


Следует заметить, что хотя Nano и производит впечатление обычного процессора для десктопов, при его проектировании немалое внимание уделялось и энергетической эффективности. И если по типичному тепловыделению он ощутимо проигрывает Intel Atom, то с точки зрения соотношения «производительность на Ватт» однозначность такой оценки оказывается под вопросом. Благодаря оригинальным технологическим решениям, поддержке широкого диапазона энергосберегающих состояний, а также управлению напряжением питания исходя из температуры ядра, Nano относится именно к категории экономичных решений. При этом следует иметь в виду и то, что дополнительное улучшение параметров тепловыделения и энергопотребления VIA сможет получить при переходе на использование технологического процесса с нормами производства 45 нм, запланированном на вторую половину следующего года.

Mini-ITX платформы для неттопов

Хотя свои платформы для создания миниатюрных компьютеров наверняка предложат многочисленные производители материнских плат, мы решили уделить внимание эталонным решениям, предлагаемым вместе со своими экономичными процессорами компаниями Intel и VIA. Соответственно, в сфере нашего внимания оказались две материнские платы от компании Intel со встроенными процессорами Atom и одна, с интегрированным процессором Nano, - разработки VIA. Давайте познакомимся с этими продуктами несколько подробнее.

Intel D945GCLF

Заинтересованность Intel в завоевании рынка нетбуков и неттопов выражается не только в разработке специализированной процессорной микроархитектуры. Вместе с выпуском Atom компания предложила и несколько платформ собственного производства, включающих материнские платы с уже распаянными на них процессорами Atom. При подготовке данного материала мы использовали пару таких плат, одна из которых, D945GCLF, снабжена процессором Atom 230.

Как уже было сказано выше, этот процессор, как раз ориентированный на использование именно в неттопах, работает на частоте 1,6 ГГц и использует 533-мегагерцовую системную шину. Напряжение питания этого CPU установлено равным 1,1 В, а типичное тепловыделение при этом равно 4 Вт.

Утилита CPU-Z может сообщить об этом CPU следующую информацию.

Благодаря поддержке Hyper-Threading этот одноядерный процессор представляется в системе двумя виртуальными ядрами.


Концепция неттопов предполагает использование в паре с процессорами Atom набора логики Intel 945GC, оснащённого встроенным графическим ядром Intel GMA950. Именно этот чипсет и лежит в основе материнской платы Intel D945GCLF. Однако его возможности на этой плате в полной мере не используются. Так, она не имеет графического слота PCI Express x16 и обладает единственным слотом для DDR2 SDRAM, хотя набор логики Intel 945GC позволяет использовать и внешние графические карты, и задействовать двухканальный доступ к памяти. Очевидно, таким образом Intel попытался сделать D945GCLF более дешёвой платформой. Что, надо сказать, ей определённо удалось. Стоимость данной платы с интегрированными CPU и GPU в розничных магазинах колеблется в районе двух тысяч рублей.

Графическое ядро GMA950, которым располагает предлагаемая Intel платформа, обладает совместимостью с DirectX 9.0 и прекрасно работает с Aero-интерфейсом операционной системы Windows Vista. Но, к сожалению, оно имеет очень ограниченный набор возможностей для ускорения проигрывания видео, и это не позволяет разгрузить процессор при воспроизведении HD контента. Что же касается 3D производительности, то GMA950 предлагает четыре пиксельных конвейера функционирующих на частоте 400 МГц, что очень неплохо для интегрированной графики начального уровня. Но использование в качестве видеопамяти части системной памяти, которая на Intel D945GCLF работает в одноканальном режиме, ставит крест практически на любом 3D использовании встроенного в набор логики Intel 945GC видеоускорителя.


Ещё один досадный момент – наличие на плате лишь аналогового D-Sub выхода. Подключение же к D945GCLF мониторов по цифровому интерфейсу невозможно.

Поддержка периферии и внешних устройств на Intel D945GCLF реализуется через южный мост ICH7. Благодаря этому чипу на плате имеется два порта SATA 3Gbps и порт PATA, а на заднюю панель выведен вполне исчерпывающий набор разъёмов. Среди них – четыре порта USB 2.0 (ещё два USB порта представлены pin-коннектором на плате), 100-мегабитный сетевой порт, параллельный и последовательный порты, PS/2 разъёмы для подключения мыши и клавиатуры и три аналоговых аудио-разъёма. Справедливости ради следует заметить, что в реализации звукового тракта также принимает участие и шестиканальный HD кодек Realtek ALC662.

Учитывая, что неттопы – это в первую очередь компьютеры очень небольшого размера, для D945GCLF инженеры Intel избрали прижившийся на рынке форм-фактор Mini-ITX, предложенный несколькими годами ранее компанией VIA. Таким образом, рассматриваемая плата имеет размер 17х17 см.

Число уместившихся слотов расширения при этом минимально. Помимо одного слота для DDR2 памяти на плате есть лишь единственный PCI слот. Впрочем, для высокоинтегрированного решения, к коим, несомненно, относится D945GCLF, этого вполне достаточно.

Для работы системы, основанной на платформе D945GCLF, требуется вполне обычный блок питания небольшой мощности. На плате присутствуют два стандартных розетки для подключения питания – 20-контактная и 4-контактная. Обе они должны быть подсоединены к блоку питания.

Система охлаждения компонентов, применённая на D945GCLF, примитивна. Тепло от процессора отводится миниатюрным игольчатым радиатором из алюминия. Северный мост же, выполненный по весьма старой 90 нм технологии и имеющий типичное тепловыделение 22 Вт, нуждается в активном, хотя и небольшом, кулере. Чип ICH7 при этом обходится без радиатора.

Intel D945GCLF2

Платформа Intel D945GCLF2 – это почти то же самое, что и рассмотренная выше Intel D945GCLF, за небольшими, но важными отличиями.

Хотя обе платформы используют совершенно одинаковые материнские платы, в D945GCLF2 впаян более новый процессор Atom 330. Отличие этого CPU от Atom 230 более чем существенно: он двухъядерный. При этом остальные характеристики процессора остались неизменны. Он работает на частоте 1,6 ГГц и использует 533-мегагерцовую системную шину.

Соответственно, показания идентификационной утилиты CPU-Z, запущенной на D945GCLF2 мало отличаются от того, что мы уже видели ранее.

Последняя версия CPU-Z знакома с двухъядерным Atom не в полной мере. Как мы видим, процессорный номер она определяет неверно.

Конструкция двухъядерного процессора Atom 330 чрезвычайно проста: Intel в данном случае использовала ту же тактику, что и при выпуске 65 нм Pentium D. Процессор состоит из двух независимых ядер, объединённых в общей упаковке. Иными словами, Atom 330 – это два Atom 230. Поэтому, такой двухъядерный CPU благодаря технологии Hyper-Threading представляется в системе четырьмя виртуальными ядрами.


Вполне логично, что типичное тепловыделение Atom 330 удвоено и установлено равным 8 Вт. Однако, система охлаждения этого CPU на Intel D945GCLF2 активной не стала. Соответствующий радиатор просто подрос в высоте.

Расположенный же по соседству небольшой радиатор с вентилятором охлаждает северный мост чипсета, греющийся почти втрое сильнее экономичного двухъядерного процессора.

Есть у материнской платы Intel D945GCLF2 и ещё одно, гораздо менее значительное отличие от D945GCLF. На ней распаян TV-выход. В остальном возможности обеих платформ остались идентичными.


Референсная платформа VIA Nano

Тестирование процессора VIA Nano стало возможным благодаря тому, что в нашей лаборатории была предоставлена эталонная плата с этим процессором. Плата оказалась ничем иным, как хорошо известной платформой EPIA SN в которой традиционный процессор VIA C7 был заменён на более новый Nano, что вполне допустимо благодаря полной совместимости по выводам между этими продуктами. Тем не менее, необходимо подчеркнуть, что сочетание EPIA SN и процессора Nano в виде серийного продукта доступно не будет, для нового CPU VIA разрабатывает новую материнскую плату. Однако для целей предварительного тестирования подобная комбинация вполне подходит.

Для испытаний компания VIA предложила платформу с наиболее быстрым из доступных CPU, рассчитанным на частоту 1.8 ГГц. Этот процессор использует 800-мегагерцовую системную шину, работает при напряжении питания 1.2 В и имеет типичное тепловыделение 25 Вт.

Диагностическая утилита представляют о нём достаточно полную информацию, забывая при этом сообщить номер модели – L2100.

Референсная плата основывается на комбинации из северного моста VIA CN896 и южного моста VIA VT8251. На северный мост возлагается поддержка процессорной шины VIA V4, одноканальной DDR2 SDRAM и шины PCI Express. Кроме того, северный мост содержит встроенное графическое ядро VIA Chrome9 HC IGP. Это ядро обладает двумя пиксельными конвейерами и работает на частоте 250 МГц. Для своих нужд оно способно использовать до 256 Мбайт памяти, динамически выделяемой из системной.


Несмотря на заявленную поддержку DirectX 9.0, встроенное в VIA CN896 графическое ядро с Vista Aero интерфейсом не совместимо. В штатном варианте рассматриваемая плата предлагает лишь аналоговый мониторный выход D-Sub, но на плате имеется разъём для установки дочерней карты, реализующей DVI интерфейс. Кроме того, платформа EPIA SN не запрещает использование и внешних видеокарт, для установки которых на ней предусмотрен слот PCI Express x16.

Южный мост VIA VT8251 отвечает за поддержку всей периферии. Так, EPIA SN позволяет подключение четырёх SATA 3Gbps жёстких дисков (с возможностью формирования RAID массивов), двух устройств с интерфейсом PATA и имеет шесть портов USB 2.0, четыре из которых выведены на заднюю панель. Также на задней панели можно обнаружить два Fast Ethernet порта, последовательный порт, разъёмы для подключения PS/2 клавиатуры и мыши, а также три аналоговых аудиоразъёма, работу которых обеспечивает шестиканальный HD кодек VIA VT1708A.

Референсная плата выполнена в форм-факторе Mini-ITX и имеет размеры 17х17 см.

Надо сказать, что по возможностям расширения EPIA SN выгодно отличается от интеловских плат с процессорами Atom. Так, помимо слота PCI Express x16 на плате имеется два DDR2 DIMM благодаря чему EPIA SN позволяет установку до 4 Гбайт памяти.

Кроме этого, на оборотной стороне PCB имеется ещё два интерфейса, характерные в первую очередь для мобильных систем – коннектор Compact Flash и слот Mini PCI.

Ещё одной особенностью платформы EPIA SN является то, что питается она от единственного 20-контактного ATX кабеля и не требует подключения дополнительных 12-вольтовых линий питания.

Отвод тепла от процессора и северного моста чипсета производится единым алюминиевым кулером с небольшим вентилятором по центру. По своей конфигурации этот кулер несколько напоминает системы охлаждения, использовавшиеся на слотовых процессорах семейств Pentium II и Pentium III. Южный же мост охлаждается примитивным алюминиевым радиатором.

Описание тестовых систем

Целью сегодняшнего тестирования стало исследование возможностей платформ, предлагаемых производителями в качестве основы неттопов – небольших недорогих и экономичных компьютеров, предназначенных в первую очередь для работы в интернет и с интернет-приложениями. В испытаниях приняли участие три описанные выше системы, основанные на процессорах Intel Atom 230, Intel Atom 330 и VIA Nano L2100.

Однако сравнение этих трёх платформ между собой не дало бы нам возможности составить полное впечатление о потребительских характеристиках CPU с новыми архитектурами. Поэтому в качестве соперников указанным платформам мы выбрали ещё две системы, основанные на самых дешёвых и самых медленных LGA775 процессорах семейства Celeron, основанных на микроархитектуре Core: Celeron 420 и Celeron E1200. Оба эти процессора работают на частоте 1,6 ГГц, аналогичной частоте процессоров Atom. Отличия между ними состоят в числе ядер: Celeron 420 – это одноядерный процессор, в то время как Celeron E1200 – двухъядерный CPU. При этом розничная стоимость Celeron 420 оказывается достаточно близка к заложенной Intel цене на Atom 230 ($29), в то время как официальная цена Celeron E1200 точно соответствует официальной стоимости Atom 330 ($43).

Для того чтобы сравнение между Atom и Celeron было более корректным, мы использовали LGA775 материнскую плату на базе набора логики Intel 945GC, который лежит и в основе платформ D945GCLF и D945GCLF2. Это платой стала ASUS P5GC-MX/1333, в которой для пущей корректности сравнения мы задействовали лишь один канал памяти.

В итоге, в тестовых системах использовались следующие комплектующие:

Материнские платы (платформы):

ASUS P5GC-MX/1333 (LGA775, Intel 945GC);
Intel D945GCLF2 (Intel Atom 330, Intel 945GC);
Intel D945GCLF (Intel Atom 230, Intel 945GC);
VIA EPIA SN (VIA Nano L2100, VIA CN896).

Процессоры:

Intel Celeron E1200 (1,6 ГГц, 80 МГц FSB, 512 кбайт L2, Allendale);
Intel Celeron 420 (1,6 ГГц, 800 МГц FSB, 512 кбайт L2, Conroe-L).

Память: 2GB DDR2-667 SDRAM (1 DIMM, 5-4-4-15).
Жёсткий диск: Western Digital Raptor WD1500AHFD.

В качестве операционной системы для проведения тестов была выбрана Microsoft Windows Vista x86 SP1. Вопреки распространённому мнению, мощности процессоров для неттопов вполне хватает для приемлемой работы этой системы. Например, для платформы Intel D945GCLF, основанной на Atom 230 – самом медленном из тестировавшихся процессоров, Vista выдаёт совершенно средний показатель Windows Experience Index.

Сравнительные характеристики процессоров

Производительность

Общая производительность – PCMark Vantage

Для получения представления о средневзвешенной производительности тестируемых платформ при нагрузке различного характера мы воспользовались тестом PCMark Vantage, который позволяет получить сразу несколько разнородных оценок.


Общий индекс считается на основании оценки производительности систем в однопоточных и многопоточных приложениях широкого профиля, свойственных для домашних компьютеров. Наивысшую производительность здесь демонстрирует двухъядерный Celeron E1200, а на втором месте оказывается двухъядерный Atom 330, который опережает по скорости все участвующие в тестировании одноядерные CPU. Процессор VIA Nano L2100 показывает быстродействие на уровне младшего Celeron 420 с микроархитектурой Core, ощутимо обгоняя при этом Atom 230. Учитывая, что все процессоры, за исключением Nano, работают на одной и той же тактовой частоте 1,6 ГГц, полученные результаты могут служить хорошей иллюстрацией к рассказу об упрощённости микроархитектуры Atom, рассчитанной на исполнение лишь двух команд одновременно.


Сценарий Memories посвящён оценке производительности систем при работе с цифровым медиа архивом, включающим любительские фотографии и домашнее видео. Такой характер процессорной нагрузки не вносит существенных корректив в расстановку сил. Обогнать младший одноядерный Celeron 420, использующий 65-нм ядро Conroe-L и основанный на микроархитектуре Core, из экономичных процессоров удаётся лишь двухъядерному Atom 330. Однако даже в этом случае уровень превосходства не превосходит и 10%, что ещё раз служит подтверждением тому, что для неттопов Intel и VIA предлагают микроархитектуры, не нацеленные на покорение высот производительности.


В тесте TV and Movies в качестве нагрузки на платформы используется воспроизведение и перекодирование видео высокого разрешения. И, надо отметить, в этом случае определяющее значение начинает играть способность процессоров к многопоточной обработке. Так, одноядерный VIA Nano L2100 скатывается на последнее место, его обгоняет даже работающий на более низкой тактовой частоте Atom 230, который хоть и имеет единственное ядро, но может похвастать поддержкой технологии Hyper-Threading. Однако до уровня Celeron 420 дотянуть он всё-таки не может, микроархитектура Core гораздо более прогрессивна. Зато двухъядерный Atom 330 выступает в этом тесте весьма успешно, проигрывая двухъядерному Celeron E1200 всего лишь 10%.


Тест Gaming измеряет пригодность платформ к работе в игровых 3D приложениях. Именно это и объясняет невысокие результаты. Вместе с процессорной нагрузкой здесь создаётся и нагрузка на графические ядра, которые являются слабым местом тестируемых платформ. Дело в том, что интегрированные видеоускорители используют системную память, которая в платформах, участвующих в тестах, работает в слишком медленном одноканальном режиме.


Сценарий Music посвящен главным образом перекодированию аудиофайлов различных форматов. Расклад сил в таком случае выглядит совершенно типично. Процессор для неттопов проигрывают даже самым младшим LGA775 процессорам. При этом скорость VIA Nano L2100 оказывается на весьма приличном уровне, он обгоняет Atom 230 на 16%, но проигрывает Atom 330 на 4%.


Эти результаты получены при характерной интернет-нагрузке, именно для которой и разрабатываются процессоры типа Intel Atom или VIA Nano. В тесте моделируется посещение веб-ресурсов, работа с электронной почтой и использование IP-телефонии. Полученные же результаты позволяют заключить, что системы, основанные на современных процессорах семейства Celeron, справляются с такой нагрузкой явно лучше новых решений для неттопов. Среди же новых экономичных решений лидером по скорости выступает Atom 330, от которого практически не отстаёт Nano L2100. Однако следует иметь в виду, что немаловажным фактором, по которому следует проводить оценку исследуемых платформ, является не только быстродействие, но и их энергопотребление, с которым мы ознакомимся далее. В реальной же работе все процессоры, включая и самый медленный Atom 230, показывают вполне приемлемый для комфортной работы с интернет-приложениями уровень быстродействия.


Productivity – это ещё один несложный сценарий, в котором моделируется работа с типичными офисными приложениями. Как видно из результатов, при такой нагрузке процессоры Atom и Nano успешно соперничают с частенько используемым в основе офисных компьютеров Celeron 420. Иными словами, неттопы вполне могут прийти не только в жилища, но и на рабочие столы.

Офисные приложения и Интернет

Кроме комплексных тестов, мы традиционно используем для измерения производительности и реальные приложения. Так, учитывая позиционирование неттопов, мы решили оценить скорость работы соответствующих платформ в популярном пакете Microsoft Office 2007. В качестве тестовых задач было выбрано сравнение версий документа в Word и расчёт таблицы в Excel.

Результаты получились совершенно разнородными. В Word с сильной стороны себя проявил процессор VIA, уверенно опередивший оба Atom и одноядерный Celeron. А вот при арифметических расчётах в Excel скорость VIA Nano оказывается ниже всякой критики, зато хорошие результаты (относительно Celeron) демонстрируют оба Atom.

Также, мы решили измерить скорость работы процессоров с Adobe Flash, ведь зачастую именно от способности процессоров воспроизводить Flash-ролики зависит степень загрузки CPU при сёрфинге веб-сайтов. Для этого мы использовали специализированный тест Powerflasher Powerbench.


Как видно по диаграмме, процессоры Celeron с микроархитектурой Core справляются с проигрыванием Flash явно лучше, чем Atom и Nano. Например, Celeron 420 демонстрирует на 60% более высокий результат, чем младший Intel Atom 230. Atom 330 при этом отстаёт от того же Celeron на 38%. Более менее сравнимую производительность с Celeron 420 показывает лишь процессор VIA Nano, который проигрывает ему лишь 12%.

Воспроизведение видео

Так как неттопы позиционируются в качестве домашних компьютеров, многие пользователи наверняка захотят попытаться возложить на них проигрывание видео. Именно поэтому мы заинтересовались вопросом, хватит ли мощности Atom и Nano для качественного отображения видео высокого разрешения.

В рамках тестирования мы замерили количество отображаемых кадров в секунду при проигрывании 720p и 1080p роликов, закодированных в форматах H.264/AVC и WMV3. Если количество fps достигает 24, значит, выпадения кадров не происходит, и процессор справлялся с нагрузкой в полной мере. В противном случае полученный показатель fps позволяет оценить то, насколько мощности CPU не хватает для полноценного воспроизведения видео. В качестве тестовых роликов использовался трейлер фильма «Тёмный рыцарь». При проигрывании видео мы применяли кодек ffdshow, как один из наиболее распространённых и производительных.

Предваряя результаты, остаётся только добавить, что применённые в чипсетах Intel 945GC и VIA CN896 графические ядра не имеют средств для аппаратного ускорения декодирования HD видео, поэтому вся нагрузка по воспроизведению ложится на мощности центрального процессора.

Отвечая на поставленный в начале этого раздела вопрос, необходимо признать, что быстродействия Intel Atom и VIA Nano недостаточно для качественного воспроизведения видео высокого разрешения. Однако к этому бескомпромиссному выводу необходимо дать некоторые комментарии. Так, производительности платформ для неттопов не хватает лишь для воспроизведения роликов с максимальным разрешением 1080p. Видео же в формате 720p нормально отображается при использовании любого из тестируемых CPU, для этого годится даже одноядерный VIA Nano L2100, не говоря уже о Atom 230. Например, график загрузки CPU при воспроизведении H.264/AVC ролика с разрешением 720p на системе с процессором Atom 230 выглядит следующим образом.


Наилучший же результат при воспроизведении видео, если не считать оба Celeron, которые с воспроизведением HD видео справляется практически без нареканий, показывает Atom 330, что ещё раз подчёркивает пользу многопоточности при декодировании видео. Именно по этой причине Atom 230 и обходит процессор VIA Nano L2100, с теоретических позиций обладающий более прогрессивной микроархитектурой.

Прочие приложения

Мы отказались от многочисленных тестов в приложениях, проводимых нами традиционно при тестировании процессоров, так как CPU для неттопов – несколько специфический продукт. Очевидно, что компьютеры такого рода вряд ли будут применяться для рендеринга изображений, 3D игр или мастеринга видео. Поэтому, мы выполнили лишь несколько наиболее типичных тестов.


Кодирование аудио в формат mp3 хорошо показывает вычислительную несостоятельность экономичных процессоров: все они с треском проигрывают даже Celeron 420. Тем не менее, весьма любопытно выглядит результат процессора Nano L2100: ему удаётся ощутимо обогнать даже двухъядерный Atom.


При кодировании видео ситуация немного меняется, здесь двухъядерный Atom 330 с поддержкой технологии Hyper-Threading отстаёт от одноядерного Celeron 420 всего лишь на 7%. Одноядерные же процессоры для неттопов не могут достойно соперничать даже с Celeron 420.


Примерно такая же картина наблюдается при измерении скорости архивации в WinRAR.


Шахматный тест, как и многие другие, выявляет ощутимое превосходство VIA Nano L2100 над процессором Intel Atom 230. Однако при этом более новая модель Atom 330 альтернативе VIA уже не проигрывает.


Тестирование в Half-Life 2 мы провели, что называется, для полноты картины. На самом деле, играть в современные игры на тестируемых платформах крайне проблематично из-за невысокой производительности графики. Полученные же цифры дополнительно показывают, что и экономичные процессоры подходят для игр не лучшим образом.

Синтетические тесты – SiSoftware Sandra 2009
Завершая тесты производительности, мы решили привести результаты популярного синтетического теста Sandra 2009. Они позволяют получить представление об относительной мощности тех или иных микроархитектур при работе с инструкциями определённого типа.

Энергопотребление

Низкое энергопотребление – основной козырь процессоров для неттопов, по крайней мере, если верить тому, что говорят о своих новых продуктах производители. Чтобы убедиться в справедливости этих заявлений, мы протестировали потребление всех платформ, участвовавших в тестах производительности. При этом измерению подвергалось энергопотребление полных систем без монитора при нагрузке различного характера. Но в первую очередь приведём данные по потреблению систем в состоянии покоя.


Системы, основанные на процессорах Atom, показывают превосходную экономичность. Несмотря на то, что в этих платформах используется набор логики Intel 945GC, который к энергетически эффективным решениям совсем не относится, платы Intel D945GCLF2 и Intel D945GCLF потребляют меньше, чем остальные платформы. Впрочем, и остальные варианты, включая и построенные на базе десктопных процессоров Celeron, смотрятся не так уж и блекло. Различие между системами на базе Atom с типичным тепловыделением 4 Вт и Celeron E1200 с типичным тепловыделением 65 Вт без нагрузки не превышает и 10 Вт. Более же выраженную картину можно получить, если нагрузить тестируемые системы работой.

Для следующего измерения мы запустили на платформах просмотр фильма, закодированного в формате H.264/AVC с разрешением 480p.


Хотя декодирование и отображение видео кажется относительно простой задачей, медленные процессоры, ориентированные на неттопы, оно загружает весьма ощутимо. Поэтому по сравнению с покоем платформы демонстрируют заметный рост потребления. Тем не менее, процессоры Atom продолжают подтверждать свою репутацию экономичных решений. С декодированием видео они справляются с наименьшими затратами энергии. При этом нельзя не отметить и хороший результат Celeron 420. Хотя этот процессор имеет вполне «ординарную» микроархитектуру Core, не предусматривающую никаких особых оптимизаций, направленных на снижение тепловыделения и энергопотребления, его результат всего лишь на 6 Вт хуже, чем у одноядерного Atom. И это позволяет Celeron 420 продемонстрировать даже лучшую эффективность, чем VIA Nano L2100.

Следующее измерение было сделано при отображении в Internet Explorer веб-сайта, в оформлении которого активно используется технология Flash, достаточно активно задействующая процессорные мощности.


Как видно по приведённым цифрам, Flash может загружать процессор посильнее видео. Однако в целом картина остаётся неизменной. Лидеры в экономичности – процессоры Atom, как в одноядерном, так и в двухъядерном варианте. Позиционирующийся как их конкурент VIA Nano L2100 сильно проигрывает им в экономичности, причём, лучший результат показывает, как ни странно, даже Celeron 420. Этот факт позволяет несколько усомниться в высоких потребительских качествах предложения VIA, которое в реальных задачах оказывается и медленнее, и прожорливее младшего процессора Intel для настольных систем.

В заключение - тесты максимального энергопотребления, которые, по традиции, выполняются при запуске утилиты Prime95.


Платформа на базе процессора Atom 230 вновь может похвастать минимальным энергопотреблением. При полной нагрузке она выигрывает у системы, основанной на Celeron 420 почти 12 Вт. Двухъядерный Atom 330 также оказывается весьма экономичен: его энергопотребление меньше энергопотребления младшего Celeron с микроархитектурой Core на 7 Вт. А вот результаты, показанные процессором Nano L2100, несколько расстраивают. Он не только не может соперничать по энергетической эффективности с новыми предложениями Intel, но и проигрывает в этом отношении Celeron 420. В результате, лидером по соотношению «производительность на ватт» среди CPU для неттопов оказывается новый процессор Atom 330.

Выводы

Первое знакомство с платформами для создания неттопов – небольших, недорогих, экономичных и тихих домашних компьютеров – состоялось. Мы получили представление о новых процессорных микроархитектурах и платформах, ориентированных на использование в персональных компьютерах этого класса. И в целом можно констатировать, что предложенные компаниями Intel и VIA высокоинтегрированные решения, сочетающие в себе не выходящее за 70-ваттную планку энергопотребление и неплохой уровень производительности, оказались применимы для решения широкого спектра задач, возникающих перед домашними пользователями. Экономичные платформы нового поколения способны не только без проблем работать с интернет-приложениями в операционной системе Windows Vista, но и решать более ресурсоёмкие задачи. Например, работать в офисных пакетах или проигрывать видео высокого разрешения (с некоторыми ограничениями). Всё это позволяет говорить о том, что у неттопов есть определённые перспективы, тем более что компьютеры такого рода вполне способны завоевать сердца некоторой части потребителей не только своей экономичностью, малошумностью и небольшим размерам, но и демократичной ценой, обуславливаемой низкой стоимостью используемых компонентов.


Какой же из существующих процессоров для неттопов следует предпочесть – вопрос достаточно сложный, ответ на него будет разным в зависимости от приоритетности тех или иных критериев. Так, если ставить на первое место дешевизну и малое энергопотребление, то наилучшим вариантом будет Atom 230, если же определяющим фактором выступает оптимальное соотношение «производительность на Ватт», то самым подходящим выбором станет двухъядерный Atom 330. Неплохо проявил себя и обычный Celeron 420, основанный на ядре Conroe-L. Конечно, он проигрывает процессорам с микроархитектурой Atom в экономичности, но зато он способен выдавать неплохую производительность при разумных энергетических затратах.

Есть сильные стороны и у процессора VIA Nano, который, казалось бы, уступил Atom 330 и Celeron 420 по всем основным ключевым характеристикам. Несомненный плюс решения VIA заключается во всесторонней продуманности платформ EPIA, которые предлагают гораздо лучшие возможности расширения и интеграции, нежели варианты, представленные Intel. При этом новая микроархитектура Isaiah предлагает вполне приемлемое быстродействие, так что списывать Nano со счетов явно не следует.

Впрочем, неттопы, основанные на Atom или Nano, в их сегодняшнем виде вряд ли смогут стать такими же хитовыми продуктами, как их собратья-нетбуки. Дело в том, что для того, чтобы стать полноценным домашним компьютером им, к сожалению, пока не хватает мощности. Эти процессоры не могут обеспечить проигрывание HD-фильмов с разрешением 1080p, и это наверняка остановит многих потенциальных покупателей. Тем не менее, выход следующих моделей экономичных процессоров не за горами, и вот тогда говорить о перспективности нового класса компьютеров можно будет с большей уверенностью.

Другие материалы по данной теме

Новый степпинг Wolfdale: обзор Core 2 Duo E8600
Wolfdale для умножадных: Core 2 Duo E7200
Celeron E1200: двухъядерный процессор за смешные деньги