Взгляд в будущее: шестиядерный процессор AMD Istanbul в десктопе

Введение

В течение нескольких последних лет многоядерные процессоры всё активнее проникают в наши компьютеры. Маркетинговые усилия AMD и Intel не пропали даром: они сумели убедить покупателей и производителей программного обеспечения в том, что именно увеличение числа процессорных ядер — один из наиболее оптимальных путей наращивая производительности вычислительных систем на современном этапе. Знаковым периодом оказалась первая половина 2009 года, когда процессоры с двумя ядрами были практически полностью вытеснены в сектор недорогих решений, а в верхних ценовых сегментах прочно обосновались четырёхъядерные процессоры. Однако не следует думать, что появление и широкое распространение сначала двухъядерных, а потом и четырёхъядерных моделей — процесс, имеющий конечную точку. Хотя далеко не все задачи, ложащиеся на плечи современных компьютеров, хорошо распараллеливаются для решения силами нескольких процессорных ядер, наиболее ресурсоёмкие алгоритмы, и в первую очередь обработка и создание медиаконтента, прекрасно масштабируют свою производительность при увеличении количества параллельно исполняемых потоков. В результате пространство для увеличения скорости работы распространённого программного обеспечения путём внедрения процессоров с большим числом ядер сохраняется, что и служит предпосылкой скорого появления процессоров потребительского уровня с числом ядер больше четырёх.

Фактически, в данный момент удерживает производителей от выпуска процессоров с числом ядер более четырёх лишь производственные ограничения: современные полупроводниковые технологии не позволяют получать столь большие процессорные кристаллы с приемлемой для рынка персональных компьютеров себестоимостью. Однако вытеснение четырёхъядерных моделей из числа высокопроизводительных решений явно не за горами. Прекрасным индикатором надвигающихся перемен можно считать появление таких процессоров среди предложений для высокопроизводительных серверов и рабочих станций. Шестиядерные серверные процессоры на данном этапе могут предложить оба ведущих производителя. Компания AMD имеет в своём арсенале шестиядерные Opteron, известные под кодовым именем Istanbul, базирующиеся на монолитном 45-нм полупроводниковом кристалле, аналогичном по микроархитектуре кристаллам, используемым в процессорах серии Phenom II. У Intel же имеются шестиядерные процессоры Xeon, относящиеся к семейству Dunnington, также основанные на 45-нм монолитном кристалле, представляющем собой склейку из трёх ядер процессоров типа Core 2 Duo и дополненную объёмной кэш-памятью третьего уровня. По мере удешевления производства подобных полупроводниковых кристаллов, число транзисторов в которых доходит до 1—2 млрд., шестиядерные процессоры должны будут появиться и в виде решений для настольных компьютеров.

Собственно, про соответствующие планы Intel известно достаточно давно. Первый десктопный шестиядерный процессор этой компании, Gulftown, должен будет появиться во второй половине 2010 года. Это будет LGA1366 продукт, обладающий монолитным 32-нм ядром с микроархитектурой Westmere (следующее поколение Nehalem). Некоторое время тому назад стало известно и о подобных планах компании AMD. Несмотря на то, что переход на использование для производства своих продуктов более прогрессивного технологического процесса с 32-нм нормами эта компания запланировала лишь на 2011 год, выпуск первого шестиядерника состоится также в 2010 году, ориентировочно во втором квартале. Соответствующий процессор на данный момент фигурирует в планах под кодовым именем Thuban, а представлять собой, скорее всего, он будет адаптированный для настольных компьютеров серверный Istanbul.

Впрочем, для построения настольной системы, основанной на шестиядерном процессоре, дожидаться следующего года совершенно не обязательно. Достаточно найти односокетную материнскую плату, совместимую с существующими шестиядерными серверными процессорами, возможности которой соответствуют требованиям, налагаемым на платы для обычных компьютеров. Иными словами, такая плата должна обладать как минимум слотами PCI Express x16 для установки высокопроизводительных графических карт. К счастью, нашей лаборатории удалось достать подобную материнскую плату с процессорным гнездом типа Socket F, позволяющую собрать и протестировать однопроцессорную систему, основанную на Istanbul. Благодаря этому мы получили возможность заглянуть в будущее и сформировать представление о том, как сможет работать шестиядерный процессор, если основной сферой его применения станут типично десктопные задачи.

Кроме того, тестирование Istanbul в составе настольной системы интересно ещё и тем, что мы можем предварительно оценить уровень производительности перспективных процессоров Thuban. Ведь именно они должны стать следующим оплотом AMD в конкурентной войне с компанией Intel. Тем более что, откровенно говоря, существующие четырёхъядерные процессоры Phenom II выглядят достаточно слабой альтернативой процессорам Core i7. Так может быть именно Istanbul (который в недалёкой перспективе получит десктопную реинкарнацию в виде Thuban) за счёт своих дополнительных ядер сможет поколебать позиции флагманских предложений Intel? Как было установлено в наших прошлых исследованиях, процессоры Core i7 показывают непревзойдённую производительность при хорошо распараллеливаемой вычислительной нагрузке в первую очередь благодаря поддержке технологии Hyper-Threading, добавляющей к четырём «честным» ядрам четыре виртуальных ядра. Istanbul же против четырёх виртуальных ядер может предложить два настоящих дополнительных ядра, поэтому его сопоставление c Core i7 обещает быть весьма интересным.

Istanbul — серверный процессор с «настольной» родословной

Успешно внедрив технологический процесс с нормами производства 45 нм, компания AMD запустила в производство сразу несколько процессорных ядер, нацеленных на применение в массовых моделях для настольных компьютеров. С ними мы уже хорошо знакомы, это: Deneb, служащее основой процессоров Phenom II X4; Propus, применяющееся в процессорах Athlon II X4; и Regor, использующееся в Athlon II X2. Для создания серверных процессоров компания AMD обычно использует аналогичные десктопным ядра, лишь незначительно отличающиеся внешними интерфейсами: в них увеличивается количество шин HyperTransport, а контроллер памяти ориентируется на работу с регистровыми модулями памяти. По такому принципу, например, построено ядро Shanghai, служащее основой современных процессоров серий Opteron 2300 и 8300. Его можно считать ближайшим родственником десктопного ядра Deneb.

Однако ядро Istanbul выбивается из этого правила — у него пока что нет десктопного аналога. Хотя то, что по микроархитектуре и принципам строения Istanbul, как и Shanghai, близок к Deneb, отрицать бесполезно. Но отличия в данном случае не ограничиваются контроллером памяти и количеством шин HyperTransport. В Istanbul число вычислительных ядер, размещённых на едином процессорном кристалле, доведено до шести. И это делает эти процессоры самыми дорогими представителями серии Opteron: их цены начинаются от 450 долларов США. Ничего удивительного: площадь кристалла Istanbul составляет 346 кв. мм, что примерно на треть больше площади кристалла Shanghai. Количество же транзисторов шестиядерного процессора доведено до 904 млн. Всё это умещается на монолитном полупроводниковом кристалле, на котором помимо шести вычислительных ядер, каждое из которых обладает 512-килобайтным L2 кэшем, имеется и общий L3 кэш объёмом 6 Мбайт.

Процессоры Istanbul обладают тремя шинами HyperTransport, что делает возможным их использование в двух-, четырёх- и восьмипроцессорных системах. Что же касается контроллера памяти, то в целях сохранения совместимости с имеющимися Socket F платформами Istanbul работает с регистровой двухканальной DDR2-800/667/533 памятью с поддержкой ECC или без неё. В совместимости, кстати, заключается ещё одно особо подчёркиваемое преимущество серверных процессоров AMD: платформа Socket F была введена три года назад, но даже самые свежие Istanbul прекрасно уживаются с любыми Socket F материнскими платами после обновления BIOS.

Значительным усовершенствованием процессоров с шестью ядрами по сравнению с их предшественниками стала технология HT Assist, направленная на уменьшение простоев процессора в многопроцессорных системах при интенсивной работе с памятью. В таких системах кэш-память различных процессоров может содержать копии одних и тех же данных из системной памяти разной степени актуальности, поэтому при необходимости обращения к любым данным, процессоры прежде всего опрашивают все остальные процессоры на предмет наличия в их кэшах более свежих вариантов необходимой информации. Это создаёт большой паразитный трафик по шине HyperTransport и вызывает ощутимое снижение скорости работы с памятью. Для предотвращения данного негативного эффекта в процессорах Istanbul реализована возможность выделения специальной области в L3-кэше, в которой хранится непрерывно обновляемый каталог данных, закэшированных всеми процессорами в системе. Благодаря этому при необходимости запроса информации из памяти каждый процессор заранее знает, к кэш-памяти которого из CPU в многопроцессорной системе ему следует обращаться. Именно в этом и заключается сущность технологии HT Assist, эффективность которой в полной мере проявляется в четырёх- и восьмипроцессорных системах.

Впрочем, если подходить к Istanbul как к возможному варианту для создания однопроцессорной системы, то технология HT Assist и три шины HyperTransport оказываются явно ни к чему. Однако и в этом случае Istanbul может предложить определённые преимущества по сравнению с Deneb и Shanghai, даже если не принимать во внимание возросшее число процессорных ядер. Во-первых, Istanbul поддерживают увеличенную до 2,4 ГГц частоту шины HyperTransport (в современных десктопных процессорах AMD частота этой шины не превышает 2,0 ГГц). Во-вторых, разогнан в Istanbul и встроенный в процессор L3 кэш: он работает на частоте не 2,0, а 2,2 ГГц.

Что же касается тактовых частот шестиядерных процессоров, то они, естественно, несколько ниже частот процессоров с четырьмя ядрами. Так, предлагаемые компанией AMD старшие модели Opteron с шестью ядрами работают на частоте 2,8 ГГц. Причём эти модели относятся к классу SE, включающему в себя процессоры с повышенным энергопотреблением и тепловыделением. Общеупотребительные же шестиядерные процессоры Opteron с расчётным средним тепловыделением 75 Вт имеют максимальную частоту 2,6 ГГц, что на 30 % меньше частоты старших четырёхъядерных процессоров в серии Phenom II X4. Именно в этом, по всей видимости, состоит ещё одна причина, по которой компания AMD не торопится выводить свои шестиядерники в десктопный сегмент: в данный момент их частоты не дадут продемонстрировать убедительное превосходство над старшими четырёхъядерными CPU даже при решении хорошо параллелизуемых задач.

Для нашего тестирования мы выбрали шестиядерный процессор Opteron 2435, имеющий тактовую частоту 2,6 ГГц. Полностью спецификации этого процессора выглядят следующим образом:

Выбранный нами для проведения тестов Opteron 2435 — это старшая модель Istanbul из широко доступных в розничной продаже. Стоимость этого процессора составляет порядка тысячи долларов, однако когда подобные предложения будут доступны в качестве решений для настольных компьютеров их цены, очевидно, окажутся значительно ниже. Процессор же Opteron 2435 относится к серверным предложениям, а потому имеет 1207-контактное LGA исполнение и сильно отличается от привычных Socket AM2/AM3 процессоров даже по внешнему виду.

В свете приведённых спецификаций, хочется обратить внимание ещё на одну особенность шестиядерных Opteron, помимо поддержки регистровой DDR2 памяти и увеличенных частот работы встроенного в процессор северного моста и шины HyperTransport. В приведённой выше таблице в графе «тепловыделение» указана сравнительно невысокая величина 75 Вт, что кажется весьма удивительным на фоне того, как наиболее быстрые процессоры для настольных компьютеров имеют расчётное максимальное тепловыделение на уровне 125—140 Вт. Однако это несоответствие легко объяснимо. Во-первых, серверные процессоры используют более низкое напряжение питания — это сознательная политика AMD, направленная на снижение электрических и тепловых характеристик продуктов, предназначенных для использования в стоечных корпусах небольшого объёма, где применение высокопроизводительных систем охлаждения несколько затруднительно. Во-вторых, физический смысл величины, используемый AMD в качестве характеристики тепловыделения серверных процессоров, несколько отличается от величины TDP (Thermal Design Power), указываемой для «настольных» моделей. Дело в том, что для процессоров класса Opteron AMD придумала специальную величину ACP (Average CPU Power), рассчитываемую не как максимальное, а как среднее тепловыделение процессора. Иными словами, тепловыделение Istanbul меньше тепловыделения старших Phenom II X4, но насколько — сказать невозможно, так как числа ACP и TDP напрямую не сравнимы.

Редкий вид: материнская плата с одним разъёмом Socket F

Компания AMD придерживается чёткой дифференциации своих серверных продуктов. Процессорный разъём Socket F, обладающий 1207 контактами и позволяющий реализацию нескольких шин HyperTransport, позиционируется исключительно в качестве решения для двух- и многопроцессорных систем. Присутствующие же в ассортименте AMD процессоры Opteron, ориентированные на применение в качестве основы односокетных систем, выпускаются в Socket AM3 упаковке, предполагающей существование в процессоре лишь одной шины HyperTransport. В результате, производители материнских плат не производят односокетные платформы, имеющие процессорный разъём Socket F, в то время как шестиядерные процессоры Intanbul на данный момент существуют лишь в Socket F исполнении. В этом-то и состоит основная трудность построения однопроцессорной системы, в основе которой использовался бы шестиядерный процессор Opteron.

К счастью, исключения можно найти практически из любых правил. Нам повезло, и мы всё-таки сумели раздобыть материнскую плату, оборудованную единственным разъёмом Socket F. Эта плата — MSI K9NU Speedster.

Данная материнская плата позиционируется производителем в качестве основы для однопроцессорных серверов и быстродействующих рабочих станций, именно поэтому она и получила возможности, вполне подходящие для её применения и в обычных настольных компьютерах.

Справедливости ради надо заметить, что новой эту модель материнской платы назвать никак нельзя. MSI K9NU Speedster была спроектирована производителем ещё в 2007 году, однако культивируемая компанией AMD преемственность поколений процессоров Opteron делает возможным беспроблемное использование этой материнской платы в том числе и с самыми новыми шестиядерными моделями. Единственное, что требуется для достижения совместимости MSI K9NU Speedster и Istanbul — это обновление прошивки.

MSI K9NU Speedster основывается на наборе логики NVIDIA nForce Professional 3400 MCP — аналоге хорошо известного чипсета NVIDIA nForce 570 SLI. Благодаря этому набору логики плата оборудована двумя графическими слотами PCI Express x16 (правда, лишь версии 1.1), которые даже позволяют использование пар видеокарт, объединённых в SLI-системы по схеме 8x+8x.

Впрочем, многие особенности MSI K9NU Speedster всё же выдают в ней серверную ориентацию. В первую очередь в глаза бросается наличие интегрированного на плату графического чипа XGI Z7 с 16 Мбайтами видеопамяти, который позволяет обойтись без установки внешней видеокарты при построении, например, стоечного сервера. Вместе с этим на плате нет такой привычной вещи, как интегрированного звукового кодека. Зато MSI K9NU Speedster снабжается двумя гигабитными сетевыми контроллерами и оборудована специализированным микроконтроллером Renesas H8S/2168V для удалённого сервисного обслуживания системы.

Нехарактерной для настольных систем особенностью следует признать и наличие на плате восьми слотов для установки DDR2 SDRAM. Платой поддерживаются только регистровые модули с поддержкой ECC или без неё. В результате, MSI K9NU Speedster позволяет установку значительных объёмов оперативной памяти, достигающих 32 Гбайт.

Надо сказать, что использование в основе MSI K9NU Speedster достаточно старого набора логики NVIDIA nForce Professional 3400 MCP, выпущенного ещё в 2006 году, не позволяет раскрыть все возможности современных Opteron в полной мере. Например, при установке в эту плату современных процессоров, способных тактовать шину HyperTransport на частоте 2,4 ГГц, из-за ограничений чипсета реальная частота этой шины составляет лишь 1,0 ГГц. Впрочем, данный недочёт оказывает крайне слабое влияние на итоговую производительность в однопроцессорных системах.

Ещё одно разочарование, которое может принести рассматриваемая плата пользователям настольных систем — достаточно бедные настройки BIOS Setup. Плата напрочь лишена привычных возможностей, позволяющих разгонять процессор. Так что MSI K9NU Speedster вынуждает использовать устанавливаемые в неё процессоры исключительно в штатном режиме. Именно поэтому в нашем тестировании процессоры Opteron не разгонялись.

Описание тестовых систем

В течение первого знакомства с системой, построенной на базе шестиядерного процессора AMD, мы бы хотели сосредоточиться в первую очередь на целесообразности использования процессоров с таким числом ядер в настольных компьютерах. Поэтому первая часть тестирования будет посвящена сравнению системы, построенной на базе процессора Istanbul, с системой, использующей процессор Phenom II X4, работающий на аналогичной тактовой частоте.

Вторая часть тестов будет посвящена сравнению производительности Opteron 2435 со скоростью четырёхъядерных процессоров среднего ценового диапазона. В качестве конкурентов для этой модели мы выбрали старшего представителя из модельного ряда Phenom II X4 и младший LGA1366 процессор Intel, поддерживающий технологию Hyper-Threading.

Для сборки тестовых систем мы использовали компоненты из следующего списка:

1. Платформа Socket F:

Процессоры:

AMD Opteron 2435 (Istanbul, 2,6 ГГц, 6 x 512 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);
AMD Opteron 2431 (Istanbul, 2,4 ГГц, 6 x 512 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);

Материнская плата: MSI K9NU Speedster (Socket F, NVIDIA nForce Professional 3400, DDR2 SDRAM).
Память: 2 x 2 Гбайта, регистровая DDR2-667 SDRAM, 5-5-5-15 (Hynix HYMP125P72CP4-Y5).

2. Платформа Socket AM2+:

Процессоры:

AMD Phenom II X4 965 (Deneb, 3,4 ГГц, 4 x 512 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);
AMD Phenom II X4 910 (Deneb, 2,6 ГГц, 4 x 512 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);

Материнская плата: Gigabyte MA790GP-UD4H (Socket AM2+, AMD 790GX + SB750, DDR2 SDRAM).
Память:

2 x 2 Гбайта, DDR2-800 SDRAM, 5-5-5-15 (Geil GX24GB8500C5UDC);
2 x 2 Гбайта, DDR2-667 SDRAM, 5-5-5-15 (Geil GX24GB8500C5UDC).

3. Платформа LGA1366:

Процессор: Intel Core i7-920 (Nehalem, 2,66 ГГц, 4,8 ГГц QPI, 4 x 256 Кбайт L2, 8 Мбайт L3);
Материнская плата: Gigabyte GA-EX58-UD5 (LGA1366, Intel X58 Express);
Память: 3 x 2 Гбайта, DDR3-1333 SDRAM, 7-7-7-18 (Mushkin 998679).

Помимо перечисленных комплектующих, все тестируемые платформы включали также:

Графическую карту ATI Radeon HD 4890.
Жёсткий диск Western Digital WD3000HLFS.
Операционную систему Microsoft Windows 7 Ultimate x64.
Драйверы:

Intel Chipset Software Installation Utility 9.1.1.1015;
NVIDIA nForce Driver 15.16;
ATI Catalyst 9.9 Display Driver.

Также, поскольку материнская плата MSI K9NU Speedster не снабжена интегрированным аудио кодеком, в Socket F системе дополнительно использовалась звуковая карта Creative Audigy SE SB0570.

Описание тестовой системы, основанной на шестиядерном процессоре Istanbul, хочется снабдить снимком экрана, содержащим изображения диагностических программ и описывающим особенности этой системы.

Шесть ядер против четырёх: а есть ли смысл?

Системы, построенные на базе четырёхъядерных процессоров, набирают популярность не так уж и быстро. Многие пользователи считают, что наиболее оптимальным соотношением цены и производительности на данный момент обладают процессоры с двумя вычислительными ядрами. И они отчасти правы. Большое количество современных общеупотребительных приложений, в первую очередь значительная доля игр, не способна задействовать все ресурсы четырёхъядерных процессоров. Поэтому многим пользователям возможность ещё более широкого распараллеливания нагрузки на шесть процессорных ядер совершенно обоснованно представляется явно избыточной. И в этих условиях перспективы «настольных» шестиядерных процессоров выглядят достаточно спорно, из-за чего такие модели, скорее всего, станут узкоспециализированным решением, по крайней мере, в первое время после своего появления на рынке.

Однако есть и иная точка зрения. В защиту многоядерных процессоров следует напомнить, что практически все ресурсоёмкие задачи, связанные с созданием и обработкой медиаконтента, давно и неплохо оптимизированы под многопоточные среды. И в этом случае очередное увеличение числа процессорных ядер может оказаться отнюдь не лишним, тем более что различного рода обработкой видео начинает интересоваться всё большее число обладателей персональных компьютеров.

Чтобы увидеть всю пользу от увеличения количества процессорных ядер с четырёх до шести воочию, перед сравнением производительности Istanbul и старших четырёхъядерных процессоров мы решили задаться вопросом — насколько серьёзный прирост быстродействия в существующих приложениях способны дать два дополнительных ядра. Для ответа на него было проведено тестирование, в рамках которого сопоставлялась скорость работы двух систем с четырёхъядерным и шестиядерным процессорами, работающими на одинаковой тактовой частоте.

Иными словами, мы сравнили систему, основанную на шестиядерном Opteron 2435, работающем на частоте 2,6 ГГц, с системой, использующей четырёхъядерный процессор Phenom II X4 910, который также имеет штатную частоту 2,6 ГГц. Для того чтобы обеспечить близкие условия тестирования, DDR2 память в обеих системах тактовалась на частоте 667 МГц. Следует отметить, что, как показала практика, при использовании DDR2 SDRAM с одинаковой скоростью Socket F система способна обеспечить такую же производительность подсистемы памяти, как и Socket AM2+ платформа, несмотря на то, что в одном случае используются регистровые, а в другом — нерегистровые модули памяти.

В целом, процессор, обладающий шестью вычислительными ядрами, действительно способен поднять планку производительности системы. Два дополнительных ядра дают весьма заметное преимущество при обработке и перекодировании видео, а также при финальном рендеринге. Рост результатов прослеживается и в синтетических тестах компании Futuremark, измеряющих комплексную производительность систем. Другими словами, добавление в «настольный» процессор дополнительных ядер — совсем не бессмысленное предприятие. Но, к сожалению, радость от появления шестиядерных процессоров для настольных компьютеров вряд ли испытают игроки. Большинство игр пока что не могут отреагировать ростом производительности на увеличение числа процессорных ядер. Но, конечно, можно привести и обратные примеры.

И хотя в данном тесте мы практически не видим отрицательных чисел среди относительных показателей производительности Istanbul, по этому поводу не следует особенно обольщаться. В данном случае мы сравнивали шестиядерный и четырёхъядерный процессор, работающие на одинаковых тактовых частотах. В реальности же частоты шестиядерных процессоров AMD для настольных компьютеров, для производства которых будет применяться существующий техпроцесс с 45-нм проектными нормами, окажутся ниже частот старших четырёхъядерников. И это сделает шестиядерные предложения AMD куда менее привлекательными. В этом плане подход Intel выглядит несколько выигрышнее: выпуск «настольных» шестиядерников у этой фирмы будет запущен по новому 32-нм технологическому процессу, что позволит им конкурировать с четырёхъядерными собратьями по тактовой частоте и, соответственно, по производительности и в плохо параллелизуемых задачах.

Впрочем, давайте повременим с окончательными выводами и посмотрим, как смотрится быстродействие Opteron 2435 в сравнении со скоростью Phenom II X4 965.

Производительность

PCMark Vantage: Общая производительность

Для оценки средневзвешенной производительности систем мы выбрали синтетический тест PCMark Vantage, который, тем не менее, использует алгоритмы, реально применяющиеся в составе популярного программного обеспечения.

К сожалению, шестиядерные процессоры Opteron в PCMark Vantage уступают и Phenom II X4 965, и Core i7-920. Но в данном случае это нисколько не удивляет, ибо используемый тест моделирует работу общеупотребительных алгоритмов, которые в настоящее время достаточно редко оптимизируются под многопоточные среды. Иными словами, результаты, полученные в данном тесте, дают нам понять, что шестиядерные процессоры пока что не могут стать хорошим решением для универсальных «настольных» систем.

3DMark Vantage: 3D производительность

Тест 3DMark Vantage даёт представление о том, какую производительность можно получить в игровых приложениях. При этом следует иметь в виду, что процессорная составляющая этого теста хорошо параллелизуется, что несколько отличает получаемые результаты от скорости в реальных играх.

Полученные показатели производительности систем в 3DMark Vantage дают несколько иную картину, нежели в PCMark Vantage. Качественная оптимизация процессорного теста из данного приложения, который рассчитывает игровую физику и элементы искусственного интеллекта для большого количества компьютерных соперников, позволяет шестиядерным процессорам Istanbul с частотами 2,4 и 2,6 ГГц показать более высокую производительность, чем, например, Phenom II X4 965, работающий на гораздо большей тактовой частоте — 3,4 ГГц. Впрочем, при этом шестиядерные Opteron всё же проигрывают четырёхъядерному Core i7-920, который удерживает позиции как благодаря более прогрессивной микроархитектуре, так и поддержке технологии Hyper-Threading, которая в данном случае оказывается как нельзя более кстати.

Кодирование, перекодирование и обработка видео

Эта часть нашего тестирования представляется наиболее интересной, так как работа с медиаконтентом с одной стороны является достаточно распространённой задачей, решаемой при помощи домашних компьютеров, а с другой стороны — требует привлечения мощных вычислительных ресурсов.

Тестирование скорости кодирования видео с помощью распространённых кодеков позволяет процессорам Istanbul продемонстрировать сравнительно неплохое быстродействие. Особенно хочется подчеркнуть тот факт, что шестиядерным процессорам AMD с относительно невысокой тактовой частотой удаётся на равных соперничать с процессором Core i7-920, который не только представляется в операционной системе как восьмиядерный (благодаря поддержке технологии Hyper-Threading), но и имеет более высокую тактовую частоту.

Впрочем, при банальном перекодировании видео в программе Cyberlink MediaShow 5 (для теста мы преобразовывали HD-трейлер фильма «2012» в формат, пригодный для «заливки» на сайт youtube.com) преимущества многоядерной архитектуры процессоров Opteron видны не столь явно. В результате даже четырёхъядерный Phenom II X4 справляется с поставленной задачей быстрее, выигрывая, очевидно, благодаря своей более высокой тактовой частоте.

Зато при нелинейном видеомонтаже в программе Adobe Premiere Pro использование шестиядерных процессоров оказывается весьма уместно. Оба процессора семейства Istanbul, участвующие в тестировании, опережают Phenom II X4 965. Однако при этом даже старший Opteron 2435 отстаёт от Core i7-920, несмотря на то, что оба эти процессора имеют близкие тактовые частоты. Иными словами, даже добавление двух дополнительных ядер не может дать процессорам AMD преимущество над четырёхъядерными конкурентами: их возвращения в сегмент высокопроизводительных решений можно ждать не ранее ввода в строй новой микроархитектуры Bulldozer.

Рендеринг

Финальный рендеринг — хорошо распараллеливаемая задача, поэтому шестиядерные процессоры AMD оказываются быстрее четырёхъядерных процессоров этого же производителя. Но, к сожалению, полноценную конкуренцию для Core i7-920 они составить не в состоянии. Поэтому и исход предстоящего противостояния перспективных шестиядерных процессоров AMD и Intel для настольных систем, фактически, можно считать предрешённым.

Прочие приложения

Обработка изображений в графическом редакторе Adobe Photoshop, очевидно, не относится к тем видам нагрузки, для которых целесообразно использование многоядерных процессоров. Многие операции в этом редакторе, фактически, используют однопоточные алгоритмы, в результате чего более значимой для быстродействия оказывается тактовая частота, а не количество ядер.

При архивации шестиядерные процессоры AMD обгоняют четырёхъядерный, несмотря на его более высокую тактовую частоту, однако их отставание от Core i7-920 оказывается более чем значительно. Очевидно, причина такого положения дел состоит в относительно медленной подсистеме памяти, используемой в данном тестировании в платформах, основанных на процессорах AMD. С появлением же «настольных» аналогов Istanbul следует ожидать некоторый прирос производительности, поскольку эти перспективные процессоры будут совместимы с Socket AM3 и, следовательно, будут поддерживать более скоростную DDR3 память.

Клиент проекта распределённых вычислений Folding@Home умеет эффективно задействовать возможности многоядерных процессоров, поэтому Opteron 2435 смотрится здесь вполне достойно. По уровню быстродействия он вплотную приближается к Core i7-920.

Игровые приложения

От тестирования производительности в играх мы не ждали ничего хорошего, поэтому перенесли соответствующий раздел в заключительную часть статьи. Мало того, что современные игровые приложения в большинстве своём не могут похвастать оптимизацией под многоядерные архитектуры. Кроме этого, платформа Socket F не может демонстрировать хорошее быстродействие в такого рода применениях из-за использования в её составе медленной по современным меркам DDR2-667 памяти.

И, тем не менее, в Resident Evil 5 процессору Opteron 2435 всё-таки удаётся обойти Phenom II X4 965, что говорит об имеющемся игровом потенциале шестиядерных процессоров. К сожалению, раскрыть его можно лишь в небольшом числе приложений такого рода. В большинстве же случаев более высокую скорость будут демонстрировать системы, оснащённые процессорами с меньшим числом ядер, но более высокой тактовой частотой.

Энергопотребление

Серверные процессоры Istanbul имеют достаточно низкие показатели расчётного среднего энергопотребления (ACP), что позволяет надеяться на их высокую эффективность с точки зрения соотношения производительности на ватт. Для проверки мы провели тестирование реальных энергетических характеристик участвовавших в тестах систем. Приводимые далее цифры представляют собой полное энергопотребление тестовых платформ в сборе (без монитора) «от розетки». Во время измерений нагрузка на процессоры создавалась 64-битной версией утилиты LinX 0.6.3. Кроме того, для правильной оценки энергопотребления в простое мы активировали все имеющиеся энергосберегающие технологии: C1E, Cool'n'Quiet 3.0 и Enhanced Intel SpeedStep. При этом следует иметь в виду, что хотя используемая нами Socket F материнская плата MSI K9NU Speedster и спроектирована сравнительно давно, она поддерживает раздельное питание для процессорных ядер и встроенного в процессор северного моста, так что опасаться завышения потребление построенной на её основе системы в состоянии покоя не следует.

В простое система с Istanbul потребляет несколько больше, чем платформа Socket AM2. Объясняется это в первую очередь тем, что набор логики NVIDIA nForce Professional 3400, лежащий в основе системы с Socket F, нельзя отнести к энергетически эффективным решениям. Впрочем, даже несмотря на это, система с шестиядерным процессором AMD при отсутствии нагрузки потребляет меньше, чем LGA1366 платформа с процессором компании Intel.

При стопроцентной нагрузке энергетическая эффективность Istanbul заслуживает только похвалы. При том, что в целом ряде приложений, оптимизированных под многоядерные архитектуры, шестиядерные процессоры Opteron не уступают по производительности старшему представителю линейки Phenom II X4, их энергопотребление оказывается существенно ниже. Выигрышно шестиядерные процессоры смотрятся и по сравнению с Core i7-920, но здесь не следует упускать из вида и их заметно более высокое быстродействие.

Для получения более полной и разносторонней картины было проведено и отдельное исследование энергопотребления протестированных процессоров и материнских плат под нагрузкой, в отрыве от остальных компонентов компьютера. Точнее говоря, измерению подверглось потребление по 12-вольтовой линии питания, подключаемой непосредственно к преобразователю напряжения процессора на материнской плате, и по линиям питания материнской платы.

Как видим, в реальной жизни шестиядерные процессоры Opteron, работающие на частотах 2,4—2,6 ГГц, потребляют примерно на треть меньше электроэнергии, чем четырёхъядерные модели с аналогичной микроархитектурой, но работающие на частоте 3,4 ГГц.

Энергопотребление материнских плат интересно для нас в первую очередь потому, что низкие цифры потребления, демонстрируемые процессорами с микроархитектурой Nehalem, отчасти объясняются конструкцией их схемы питания. Дело в том, что к выделенной 12-вольтовой линии питания подключаются лишь процессорные ядра. Uncore же часть процессора питается от материнской платы, через 24-контактный ATX-разъём. Следовательно, суммируя числа на этой и предыдущей диаграмме, можно заключить, что с точки зрения энергопотребления шестиядерные Opteron выигрывают и у процессора Core i7-920. Так что, похоже, именно увеличение производительности в пересчёте на ватт станет главным козырем будущих процессоров AMD, ориентированных на использование в настольных компьютерах и обладающих шестью процессорными ядрами.

Выводы

Несмотря на то, что и AMD, и Intel, планируют выпустить свои шестиядерные процессоры для настольных систем только во втором квартале следующего года, это не означает, что настольную систему с шестиядерным процессором нельзя собрать прямо сейчас. Компания AMD уже примерно полгода имеет в своём ассортименте процессоры Opteron семейства Istanbul, обладающие шестью процессорными ядрами. Поэтому, взяв такой процессор и односокетную Socket F материнскую плату, можно получить платформу, основанную на шестиядерном процессоре, которую вполне возможно сделать базисом для настольного компьютера. Именно это и было проделано нами в рамках настоящего тестирования.

Другое дело, а есть ли реальный смысл в создании такой системы? Ведь существующие шестиядерные Opteron имеют сравнительно невысокие тактовые частоты, а Socket F материнские платы требуют использования неудобной и небыстрой регистровой DDR2 памяти. Тем не менее, оказывается, определённый резон в этом есть. Даже работающий на частоте 2,6 ГГц процессор Opteron 2435 в ряде приложений оказывается более производительным решением, нежели старший представитель серии Phenom II X4. К таким приложениям относятся хорошо оптимизированные под многопоточность программы для обработки и создания видеоконтента, системы автоматизированного проектирования и трёхмерного моделирования и т.п. И что особенно приятно, вместе с тем, что Opteron 2435 обгоняет Phenom II X4 965, его можно считать и существенно более экономичным решением.

Впрочем, не следует особенно переоценивать потребительские качества шестиядерных процессоров AMD с точки зрения пользователей десктопов. Эти процессоры хороши для ресурсоёмких приложений, но при типичной повседневной нагрузке или, что ещё хуже, в играх, они не могут раскрыть весь свой потенциал. Именно поэтому в настоящее время производители процессоров и не торопятся с предложением шестиядерных процессоров на рынке настольных систем.

Тем не менее, до официального появления десктопных шестиядерников остаётся не так уж и много времени: и Intel Gulftown, и AMD Thuban, появятся примерно в одно и то же время: во втором квартале следующего года. Думается, за оставшийся до этого рубежа период ситуация на рынке программного обеспечения существенно измениться не успеет. А значит, шестиядерные процессоры смогут претендовать лишь на роль нишевых продуктов. Причём, интеловский Gulftown выглядит в этом ключе несколько более многообещающе, поскольку для его производства будет использован 32-нм техпроцесс, который, вполне возможно, даст возможность установить тактовые его частоты на уровень, не уступающий частотам существующих четырёхъдерных процессоров. Компании же AMD, которая будет использовать для производства Thuban тот же 45-нм технологический процесс, что применяется сегодня для выпуска Phenom II, очевидно, придётся добиваться привлекательности своих решений, оперируя в первую очередь ценами.

Более того, мы ожидаем, что частоты процессоров AMD Thuban составят порядка 3,0 ГГц. И это, как мы видели на примере сегодняшнего тестирования, не даст им возможности превзойти по производительности не только шестиядерные процессоры конкурирующего производителя, но и старшие четырёхъядерные процессоры с микроархитектурой Nehalem, которые вполне успешно справляются со сложной многопоточной нагрузкой благодаря реализованной в них технологии Hyper-Threading. Кроме того продуктам компании AMD явно не хватает какого-нибудь аналога технологии Turbo Boost, позволяющей многоядерным процессорам Intel демонстрировать высокий уровень производительности и в тех случаях, когда нагрузка ложится не на все ядра из имеющихся в процессоре. Иными словами, десктопные шестиядерные процессоры Thuban не станут для AMD путёвкой для возвращения в рыночный сегмент высокопроизводительных решений, но, тем не менее, они, по всей видимости, будут обладать вполне достаточным набором интересных свойств для того, чтобы стать весьма заманчивым предложением среднего ценового диапазона.

Другие материалы по данной теме

Четыре ядра за 100 долларов: обзор Athlon II X4 630 и Athlon II X4 620
Второе пришествие Nehalem: платформа LGA1156 и процессоры Core i7-870 и Core i5-750
AMD Phenom II X4 965 Black Edition: вершина эволюции Deneb