Intel Pentium 4 2.8 ГГц против Athlon XP 2600+

Введение

Прошедшая неделя вновь обострила конкурентную борьбу между двумя микропроцессорными гигантами – AMD и Intel. Несмотря на то, что доля рынка, занимаемая процессорами от AMD значительно меньше доли рынка, занимаемой процессорами Intel, вопрос технологического лидерства в соперничестве этих компаний решать с такой же очевидностью нельзя. Тем не менее, за последнее время, как раз после перевода процессорной линейки Pentium 4 на новое 0.13-микронное ядро Northwood, Intel удалось несколько вырваться вперед и по этому параметру, благодаря чему компания получила полное право именовать себя производителем наиболее быстрых x86 CPU. Еще совсем недавно частота верхней модели в линейке Pentium 4 равнялась 2.53 ГГц, против чего AMD могла противопоставить лишь Athlon 2200+. По производительности же при таком раскладе, естественно, выигрывал первый, о чем мы написали, например, в нашем последнем обзоре Athlon XP 2200+. Такое положение дел на процессорном рынке, судя по всему, могло бы оставаться и в дальнейшем. Intel собирался наращивать частоты и дальше, а Athlon XP отставали бы от верхних моделей Pentium 4 по быстродействию все сильнее и сильнее.

Однако прошедшая неделя внесла существенные коррективы в ситуацию на рынке. Неожиданно, в рамках празднования третей годовщины со дня выхода первого процессора Athlon, AMD совершила рывок и объявила о выходе двух новых CPU – Athlon XP 2400+ и Athlon XP 2600+. Благодаря этому, AMD удалось выбиться в лидеры, пусть и на несколько дней. Сегодня же состоялся планировавшийся анонс от Intel – компания вернула себе утраченную несколькими днями ранее пальму первенства благодаря выпуску нескольких моделей Pentium 4, верхняя частота которых достигла 2.8 ГГц.

Таким образом, теперь верхними моделями в конкурирующих линейках Athlon XP и Pentium 4 стали процессоры Athlon XP 2600+ и Pentium 4 2.8 ГГц. И прежде чем перейти собственно к их сравнению, которому и будет посвящена сегодняшняя статья, хотелось бы отметить один факт. Хотя AMD и анонсировала Athlon XP 2400+ и Athlon XP 2600+ официально, анонс этот оказался «бумажным». Возвращаясь к практике прошлых лет, когда и Intel, и AMD прибегали к анонсам продуктов в момент начала поставок их образцов, а не в момент начала продаж, AMD в официальном пресс-релизе о выпуске новых CPU пообещала начать широкомасштабные поставки новых Athlon XP только лишь в сентябре. В то же время Pentium 4 2.8 ГГц уже начал поступать в продажу. Поэтому, не забывайте, пожалуйста, что в нашем сравнении Athlon XP 2600+ и Pentium 4 2.8 ГГц есть некоторая доля лукавства. Впрочем, до того момента, когда новые Athlon XP все же доберутся до магазинов, Intel вряд ли выпустит какие-то новые модели CPU.

Новые Athlon XP

Выход новых Athlon XP 2400+ и Athlon XP 2600+ знаменателен по нескольким причинам. Во-первых, с появлением этих CPU AMD изменила формулу расчета своего процессорного рейтинга. Во-вторых, новые Athlon XP используют несколько модифицированное ядро Thoroughbred со степпингом 1, в то время как степпинг ядра, использовавшегося в Athlon XP 2200+ был равен 0. Ну и, в-третьих, по всей видимости, Athlon XP 2400+ и Athlon XP 2600+ - последние процессоры семейства Athlon XP, которые рассчитаны на использование шины 266 МГц. Поговорим обо всех этих особенностях несколько подробнее.

Основное правило для вычисления процессорного рейтинга, используемого AMD для маркировки своих Athlon XP ранее казалось совершенно прозрачным. Каждое 66-мегагерцовое приращение частоты вызывало увеличение рейтинга на 100 единиц. Если бы так продолжалось и дальше, то новые Athlon XP 2400+ и Athlon XP 2600+ имели бы частоты 1.93 ГГц и 2.06 ГГц соответственно. Однако же, AMD стала использовать свой рейтинг в первую очередь для обозначения производительности своих процессоров, поэтому, величина рейтинга на самом деле зависит вовсе не от частоты, а от того уровня быстродействия, которое показывают процессоры Athlon XP в наборе распространенных бенчмарков. Очередное изменение новых процессоров показало, что из-за неизменности скорости процессорной шины 66-мегагерцовое приращение частоты уже не дает такого же прироста быстродействия, как ранее. Поэтому, частоты Athlon XP 2400+ и Athlon XP 2600+ вовсе не такие, как можно было бы предвидеть. Они больше. Athlon XP 2400+ работает на частоте 2 ГГц, а Athlon XP 2600+ - на частоте 2.13 ГГц.
В итоге, мы имеем следующую таблицу пересчета частоты процессора в процессорный рейтинг:


Когда мы исследовали первый процессор, основанный на 0.13-микронном ядре Thoroughbred, Athlon XP 2200+, мы заметили, что он достаточно плохо разгоняется. Это было явным признаком того, что старый степпинг ядра Thoroughbred навряд ли сможет стать основой для процессоров с большими тактовыми частотами.
Поэтому, для того чтобы Athlon XP смог работать на частоте 2.13 ГГц AMD пришлось несколько перекроить ядро. Следует понимать, что речь здесь идет лишь об изменении внутренней структуры старого 0.13-микронного ядра Thoroughbred, его архитектура при этом осталась неизменной. Усовершенствования коснулись лишь добавления дополнительного металлического слоя в кристалл и небольшого увеличения количества транзисторов для реализации некоторого числа дополнительных емкостей для понижения электромагнитной индукции.

В результате проделанной работы новый степпинг ядра позволяет теперь беспрепятственное увеличение тактовой частоты Athlon XP до 2.33-2.4 ГГц. Это означает, что в недалеком будущем AMD сможет выпустить даже процессоры с рейтингом 3000+, используя все то же 0.13-микронное ядро Thoroughbred.

Однако AMD намеревается в дальнейшем не просто тупо наращивать частоты своих процессоров. Уже следующий Athlon XP, предположительно имеющий рейтинг 2700+, будет помимо возросшей тактовой частоты иметь и 333-мегагерцовую процессорную шину, взамен использующейся в данный момент 266-мегагерцовой. Использование этой шины позволит процессорам семейства Athlon XP задействовать пропускную способность DDR333 памяти в полной мере, и это, по идее, должно дать некоторый прирост в быстродействии, что, собственно, и подтвердили проведенные нами ранее тестовые испытания.

Новые Pentium 4

Вышедшие сегодня процессоры Intel Pentium 4 2.66 ГГц и 2.8 ГГц не могут похвастать такими же усовершенствованиями, как их соперники от AMD. Однако кое-что сказать необходимо и про них.
Во-первых, ядро новых Pentium 4 уже совершенно точно имеет на 10% уменьшившуюся площадь. Анонсированный Intel в момент выпуска Pentium 4 2.4 ГГц плавный переход на использование 300-миллиметровых подложек для изготовления старших моделей Pentium 4 привел к необходимости перепроектирования ядра Pentium 4. Именно эти усовершенствованные ядра с уменьшенной площадью и используются в анонсированных сегодня процессорах. Очевидно, что налицо некоторая аналогия с AMD: новые ядра должны позволить Intel достижение больших частот без перехода на применение нового 0.09-микронного ядра Prescott. Благодаря новым ядрам, имеющим степпинг С1, частота Pentium 4 с ядром Northwood дорастет до 3.2 ГГц.
Вторым важным моментом, касающимся вышедших сегодня Pentium 4, следует считать то, что Pentium 4 2.8 является последним процессором в линейке, не поддерживающим технологию Hyper-Threading, а также последним процессором, позволяющим установку в материнские платы, произведенные до настоящего момента.
Выходящие в дальнейшем процессоры Pentium 4 будут отличаться возросшим энергопотреблением, в результате чего их использование потребует применения более мощных стабилизаторов питания, которые на современных материнских платах встречаются все еще очень редко. Поэтому владельцам Pentium 4 материнских плат мы советуем морально готовиться к тому, что без апгрейда платы использовать CPU с частотами выше 3 ГГц у них не получится.

Сравнительные характеристики процессорных ядер

Подводя итог всему вышесказанному, хочется привести таблицу, включающую параметры старших моделей Athlon XP и Pentium 4, анонсированных к сегодняшнему дню.


* Приблизительное, не указываемое официально значение

Глядя в таблицу, можно подытожить отличия новых степпингов процессоров и от Intel, и от AMD.
В частности, Pentium 4 2.8 ГГц имеет меньшую площадь ядра, нежели предшественники. В то же время на 0.025 В увеличилось напряжение питания ядра этих процессоров. Видимо это было сделано для улучшения устойчивости работы процессора на столь высоких частотах.
Что же касается новых Athlon XP, то тут мы констатируем увеличившееся ядро как по площади, так и по количеству транзисторов. Зато AMD не пришлось поднимать напряжение питания, а тепловыделение процессоров к тому же ощутимо снизилось по сравнению с Athlon XP с ядром Thoroughbred степпинга 0.

Как мы тестировали

В рамках данного тестирования мы попробуем установить, как на данный момент соотносится производительность старших моделей линеек AMD Athlon XP и Intel Pentium 4.
Чтобы поставить процессоры в равные условия, они тестировались на платформах с DDR333 SDRAM системной памятью. Платформа для Athlon XP использовала самый быстрый на сегодня набор логики VIA KT333, а Pentium 4 работал на плате, основанной на чипсете i845G, который, согласно данным предыдущих исследований, обладает наилучшей производительностью среди DDR333 наборов логики для Socket 478 процессоров.
В итоге, состав тестовых систем можно описать следующей табличкой:


Все тесты выполнялись в операционной системе MS Windows XP Professional, материнские платы настраивались на максимальную производительность (были установлены минимальные тайминги).
Поскольку количество тестов, проведенных в рамках исследования новых процессоров значительно превосходит обычное, результаты разбиты на несколько групп по характеру тестовых задач.

Производительность: Офисные приложения и кодирование данных

Измерение производительности тестом SYSmark 2002 процессорам от AMD не сулит ничего хорошего. Все они начисто проигрывают линейке Pentium 4.

Компания AMD решила разобраться в причинах такого исхода, тем более что в тесте SYSmark 2001 процессоры Athlon XP выступали вполне достойно. Результаты проведенного расследования оказались весьма интересны. SYSmark 2002 использует примерно тот же самый набор приложений, что и SYSmark 2001. Фактически, отличие состоит лишь в обновившихся версиях программ Adobe Photoshop, Windows Media Encoder, Microsoft Access, Microsoft Outlook, Microsoft Power Point, Microsoft Excel и Microsoft Word. Вряд ли столь незначительные изменения в составе программ могут повлечь за собой капитальное отставание Athlon XP от конкурирующей линейки. Так оно и оказалось. Дело даже не в изменявшихся весовых коэффициентах, которые характеризуют вклад скорости работы каждой задачи в общий результат.

Как выяснилось, виноваты изменившиеся алгоритмы работы в некоторых приложениях. Например, SYSmark 2001 запускал в Photoshop 13 различных фильтров. SYSmark 2002 запускает только три фильтра из старого набора и еще три новых фильтра, но зато повторяет этот процесс несколько раз. При этом по странному стечению обстоятельств в числе фильтров, используемых в Photoshop, оказались лишь те, в которых Pentium 4 действительно превосходит Athlon XP. Фильтры же, в которых ситуация была обратной, из теста исключили. Подобным образом поменялись тестовые алгоритмы работы в Macromedia Flash, Microsoft Excel и в Microsoft Access – в них большее внимание стало уделяться операциям, выполняемым на Pentium 4 быстрее. Я не берусь утверждать, что за всем этим стоит какой-то заговор, но то, что в четырех приложениях, в которых раньше Athlon XP показывал большую скорость, чем Pentium 4, алгоритмы измерения скорости были изменены таким образом, чтобы вперед вышел процессор Pentium 4, налицо.


Сжатие звука в формат mp3 на Athlon XP выполняется достаточно быстро. Как видим, даже новым Pentium 4 с частотой 2.8 ГГц не удается обогнать в этом тесте Athlon XP 2600+, работающий на частоте 2.133 МГц. Заметим, что скорость mp3-кодирования показывает небольшую зависимость от пропускной способности шины, соединяющей процессор и память, поэтому все упирается в вычислительную производительность процессоров. При кодировании же более сложного медиа-потока, например, видео, ситуация будет уже не такой.


Действительно, при компрессии видео кодеком DivX на высоте оказываются процессоры семейства Pentium 4. Дело тут не только в поддержке SSE2 инструкций пятой версией кодека DivX, но и в том, что обработка видео – алгоритм, чувствительный к пропускной способности магистрали процессор-память. По этому параметру платформы на базе Pentium 4 явно превосходят Athlon XP из-за более скоростной процессорной шины, позволяющей задействовать им пропускную способность применяемой при тестах DDR333 SDRAM в полной мере.


При архивировании ситуация аналогичная. Впрочем, и причины этого следует искать примерно там же.



Хотя PCMark2002 и является синтетическим тестом, его результаты помещены именно в этот раздел, так как алгоритмы, используемые им для оценки скорости CPU, включают декомпрессию JPEG, компрессию и декомпрессию по алгоритму LZ77, текстовый поиск и преобразование аудиопотока.
Согласно полученным результатам в бенчмарке CPU, производительность Athlon XP 2600+ оказывается немного выше производительности Pentium 4 2.53 ГГц, но ниже скорости Pentium 4 2.66 ГГц. Так что AMD вполне бы могла принять и этот тест в качестве эталонного для вычисления своего процессорного рейтинга.
Что же касается измеренного быстродействия подсистем памяти, то Pentium 4 обгоняют Athlon XP ввиду более скоростной процессорной шины, даже, несмотря на одинаковую память, используемую в платформах. Хотя в Athlon XP системе пропускная способность памяти равна 2.7 Гбайт в секунду, пропускная способность процессорной шины в 2.1 Гбайт в секунду в ней не дает процессору утилизировать шину памяти полностью. У процессоров Pentium 4 пропускная способность шины памяти гораздо больше – 4.2 Гбайт в секунду, а поэтому выше оказывается и скорость работы с памятью, измеренная практически.

Производительность: 3D-игры

Хотя 3DMark 2001 – не совсем игра, с результатов этого теста мы начнем рассказ о скорости работы протестированных процессоров в игровых приложениях. Как можно заметить, лидируют тут вновь процессоры семейства Pentium 4. Посмотрим теперь, как же будет обстоять дело в реальных игровых приложениях


Return to Castle Wolfenstein является продолжателем дела Quake3 во всех отношениях. Скорость Pentium 4 тут несомненно выше, однако ничего другого ожидать от игры, использующей движок Quake3 не приходится.


Comanche 4 также выводит линейку Pentium 4 вперед. Например, процессор Intel Pentium 4 в этой игре работает быстрее Athlon XP 2600+ на 15%.


Вновь мы можем констатировать лидерство процессоров семейства Pentium 4. Однако, на этот раз Athlon XP 2600+ все же удается обойти Pentium 4, работающий на частоте 2.4 ГГц.


Вторая версия Serious Sam имеет все шансы стать самой любимой игрой поклонников продукции AMD. Athlon XP 2600+ удается обогнать здесь даже Pentium 4 2.8 ГГц. Однако ж, это превосходство весьма незначительно и составляет менее 2 fps.


Для тестирования в этот раз я также решил задействовать и появившуюся в сети демо-версию будущего хита Unreal Tournament 2003. Правда, пока это демо, к сожалению, не содержит ни ботов, поэтому к его результатам относиться следует с некоторой долей скептицизма. Что касается результатов, то свежие Pentium 4 2.66 ГГц и 2.8 ГГц обгоняют Athlon XP 2600+, но в то же время остальным моделям линейки от Intel догнать старший процессор от AMD не удается.

Производительность: 3D рендеринг

Скорость 3D рендеринга мы исследовали в трех популярных пакетах – 3ds max 4.26, Maya 4.0.1 и новой версии Lightwave 7.5. Во всех тестах хронометрировалось время рендеринга различных сцен, поэтому на диаграммах меньшее значение соответствует лучшему результату. Для тестирования в 3ds max была использована сцена islands, измерение скорости в Maya 4.0.1 проводилось по методике Maya-Testcenter rendertest, а в Lightwave нами были использованы сцены Sunset и Raytrace.


После выхода апдейта к 3ds max версии 4.26 этот пакет получил качественную поддержку набора инструкций SSE2. Поэтому Pentium 4 здесь оказываются на высоте. Впрочем, мы пока еще не пробовали применять в тестах более новую версию 3ds max 5.0. А по утверждению иных источников, эта версия получила неплохую оптимизацию и под Athlon XP.


Maya специальной оптимизации под какие бы то ни было процессоры не имеет, поэтому результат в ней таков, что скорость нового Athlon XP 2600+ оказывается примерно равной быстродействию флагмана интеловской линейки, Pentium 4 2.8 ГГц.



Как уже отмечалось ранее, при тестировании в Lightwave 7.5 можно получать совершенно противоположные результаты. Все решает выбранная для целей тестирования сцена.

Производительность: CAD

В этот раз для тестирования в AutoCAD стал использоваться OpenGL драйвер с настройками на максимальное качество. Поэтому результаты, полученные сегодня, сравнивать с показателями предыдущих тестирований нельзя.






В графических режимах AutoCAD 2002 Pentium 4 превосходит Athlon XP. Однако при вычислительной работе равных Athlon XP нет. Впрочем, удивляться тут нечему, высокопроизводительный FPU – одна из сильных черт у процессоров от AMD. Однако для хорошего общего результата в данном тесте одного лишь производительного FPU Athlon XP оказывается недостаточно. В целом, результат Athlon XP 2600+ оказывается в промежутке между показателями Pentium 4 2.4 ГГц и Pentium 4 2.53 ГГц.

Производительность: Научные и профессиональные OpenGL приложения

Для тестирования скорости новых CPU от AMD в научных расчетах был использован пакет ScienceMark 2.0. Подробности об этом тесте можно получить тут, я же просто хочу отметить, что данный бенчмарк независимо оптимизировался как под Athlon XP, так и под Pentium 4. На диаграммах, относящихся к результатам ScienceMark, показано время решения различных задач, поэтому меньший результат означает более высокую производительность.




Вполне естественно, что семейство Athlon XP при решении задач математического моделирования, не требующих работы с большими объемами данных, показывает себя с лучшей стороны. То же самое касается и криптографического теста Cipher. А вот при моделировании взаимодействия молекул, где от систем требуется высокая пропускная способность магистрали процессор-память, Pentium 4 платформам удается взять реванш у Athlon XP систем.







В бенчмарках, входящих в состав пакета SPECviewperf 7.0, процессоры Athlon XP достаточно сильны. Причины те же: используемые в тестах алгоритмы достаточно стары и не используют SSE2 инструкций. Ну а при выполнении интенсивной вычислительной работы равных Athlon XP все еще нет.
Также, мы протестировали CPU и еще в одном бенчмарке – SPECapc for 3ds max 4.26. Этот новый тест позволяет оценить скорость работы во viewports в пакете 3ds max 4.26. Тест использует четыре различных сцены и выполняет их анимацию в оболочке программы. Подробнее о тесте можно прочитать тут.




Результаты по своей сути очень похожи на то, что мы уже наблюдали в другом профессиональном приложении, использующем OpenGL, AutoCAD. Вычислительный рейтинг Athlon XP чрезвычайно высок, однако при визуализации высокая пропускная способность магистрали процессор-память и поддержка SSE2 инструкций выводит Pentium 4 вперед.

Выводы

Итак, подводя итог, следует сказать, что ничего сверхъестественного не произошло. Intel сумел отстоять свое звание производителя наиболее скоростных x86 CPU благодаря выпуску процессора Pentium 4 2.8 ГГц. AMD же, хотя и совершила значительный рывок, выпустив Athlon XP 2400+ и Athlon XP 2600+, вновь оказалась в позиции догоняющего.

Гораздо интереснее будет понаблюдать за предстоящими релизами CPU от Intel и AMD. Обе микропроцессорные компании намереваются вскоре выпустить процессоры, отличающиеся от предшественников не только возросшими частотами. AMD переведет свою линейку Athlon XP на шину 333 МГц, а Intel выпустит процессоры Pentium 4 c реализованной технологий Hyper-Threading. Как в этой ситуации будет происходить соперничество между Pentium 4 и Athlon XP предсказать сейчас, пожалуй, невозможно.

Ну а пока все остается по-старому: Pentium 4 лидирует по производительности, а Athlon XP предлагает наиболее выгодное сочетание цены и быстродействия.