Обзор процессора Athlon XP на ядре Barton

Введение

Планы компании AMD в последнее время меняются слишком часто. За последние полгода эта компания смогла как приятно удивить нас, выпустив новую ревизию процессорного ядра Thoroughbred со значительно подросшими частотами, так и огорчить, отодвинув сроки выхода долгожданного Athlon 64 (Clawhammer). В итоге, очередной процессор для рынка настольных систем с новой архитектурой x64-86 появится в продаже только осенью этого года, а до его появления основным игроком от AMD в этом сегменте рынка останется старый знакомый Athlon XP. Впрочем, для того, чтобы соперничество Athlon XP с Pentium 4 продолжалось на равных на фоне введения в процессоры Intel технологии Hyper-Threading и их предстоящего перевода на 800-мегагерцовую процессорную шину, AMD также внесла определенные доработки в свой Athlon XP. Теперь процессоры от AMD будут содержать увеличенную с 256 Кбайт до 512 Кбайт кеш-память второго уровня. Кодовое имя процессорного ядра Athlon XP с увеличенным кешем – Barton, о нем и пойдет рассказ сегодня.
Однако в первую очередь хочется немного подробнее остановиться на текущих планах AMD. Итак, выход Athlon 64 перенесен на сентябрь. Причин такого шага видится несколько. Во-первых, AMD все еще продолжает испытывать определенные трудности с производством процессорных ядер с x86-64 архитектурой. Сходящие с конвейера Fab30 в Дрездене процессоры не могут похвастать способностью работать на таких частотах, чтобы их производительность значительно превосходила скорость как верхних моделей Pentium 4, так и Athlon XP. В этой связи особого смысла представлять Athlon 64 в ближайшее время нет, этот процессор может «убить» продажи Athlon XP, но не создать серьезной конкуренции будущим CPU от Intel, например Pentium 4 3.2 ГГц с 800-мегагерцовой шиной, который появится на рынке уже во второй половине апреля. Во-вторых, на данный момент нет того программного обеспечения, которое могло бы задействовать все преимущества x86-64 архитектуры, то есть Athlon 64 лишается еще одного своего плюса. Ну и в-третьих, у AMD заготовлено ядро Barton, которое вполне может позволить компании сохранить свои позиции на рынке еще некоторое время, по крайне мере до того момента, когда Athlon 64 станет гораздо более конкурентоспособным CPU.
Впрочем, серверная версия x86-64 процессора, Opteron, выйдет на рынок уже в апреле. На серверном рынке «чистая» производительность не играет столь большой роли, и Opteron с частотой порядка 1.8 ГГц вполне может оказаться популярным и востребованным продуктом. Более того, серверные операционные системы, поддерживающие x86-64, уже существуют, поэтому двухпроцессорные сервера на базе Opteron имеют все шансы на успех.
Что же касается дальнейшего развития линейки Athlon XP, а именно нового ядра Barton, то сегодня процессоры на его основе и рейтингами 3000+, 2800+ и 2500+ наконец-то анонсированы. Вместе с анонсом новых CPU, AMD объявляет и о смене старого черно-зеленого логотипа «Athlon XP» на новый, выполненный в едином стиле с логотипами других процессоров компании:


Означает ли переделка логотипа то, что Barton коренным образом отличается от предшественника, ядра Thoroughbred? Отнюдь нет, подробности – ниже.

Новое ядро: Barton

Как было уже сказано выше, представленные сегодня компанией AMD новые процессоры Athlon XP 3000+, 2800+ и 2500+ основываются на новом ядре Barton. Это новое ядро обязано своим появлением тому факту, что частоты процессоров Athlon XP, выпускаемых с использованием 0.13-микронного технологического процесса, достигли своего максимума. Например, Athlon XP 2800+, анонсированный в октябре прошлого года, так и не стал массовой моделью по сегодняшний день. В то же время, более совершенные технологические процессы, которые могут позволить AMD наращивать тактовые частоты своих CPU дальше, пока не готовы. 90-нанометровый техпроцесс будет запущен только лишь в 2004 году, а технология SOI пока все еще недостаточно отлажена. Таким образом, AMD была вынуждена прибегнуть к иным путям увеличения производительности своих процессоров. А учитывая то, что принципиально новая архитектура x86-64 будет внедрена лишь в процессорах Athlon 64, при создании Barton инженеры компании использовали те возможности, которые лежат на поверхности и не требуют серьезной переделки существующего и вполне удачного ядра Thoroughbred.
Таких возможностей предоставляется две. Увеличение частоты процессорной шины, что уже было проделано один раз в моделях Athlon XP, начиная с 2600+, и наращивание кеш-памяти второго уровня. В тех процессорах Athlon XP на новом ядре Barton, которые увидели свет сегодня, использована лишь вторая возможность. L2 кеш в них увеличился с 256 Кбайт, которыми располагали Athlon XP до сегодняшнего дня, до 512 Кбайт. Что же касается дальнейшего наращивания частоты шины, то пока об этом говорить рано. Слухи о внедрении 400-мегагерцовой шины в будущих Athlon XP на ядре Barton периодически возникают, и, похоже, они имеют под собой определенные основания. Однако окончательного решения о 400 МГц шине в AMD пока не принято. Инженеры компании только лишь исследуют возможность такого увеличения частоты шины. Если в результате этого исследования AMD посчитает, что применять 400 МГц шину возможно без ущерба для стабильности и целесообразно с точки зрения производительности, то вполне вероятно, в будущих Socket A CPU компании на ядре Barton мы сможем увидеть и 400 МГц процессорную шину.
Увеличение кеша второго уровня подняло производительность процессоров Athlon XP. Поэтому, частоты новых CPU на ядре Barton с более высокими рейтингами не выросли по сравнению с частотами верхних моделей Athlon XP на ядре Thoroughbred. Так, новый Athlon XP 3000+ работает на частоте 2.167 ГГц, то есть на той же частоте, что и Athlon XP 2700+ на ядре Thoroughbred. Новый Athlon XP 2800+ имеет частоту 2.083 ГГц, а Athlon XP 2500+ тактуется на 1.833 ГГц. Все новые процессоры на ядре Barton используют шину 333 МГц.
Для того чтобы внести некоторую ясность в рейтинговую систему процессоров Athlon XP, которая, надо сказать, потеряла былую стройность, приведем таблицу соответствия частот шины, размеров кеша и рейтингов этого семейства процессоров:


Никаких иных отличий Barton от Thoroughbred, кроме увеличенного кеша второго уровня, нет. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на фотографию структуры ядер Thoroughbred степпинга B и Barton.


Как видим, отличия Barton и Thoroughbred-B состоят только лишь в добавленных транзисторах, необходимых для реализации интегрированного L2 кеша большего размера. Даже структурно оба кристалла выглядят абсолютно одинаково (кроме кеша, конечно).
Расширение L2 кеша повлекло за собой и увеличение размера кристалла процессора. На приведенном фото слева – Athlon XP на ядре Thoroughbred, а справа – Athlon XP на базе Barton:


Обобщая сказанное, приведем таблицу, в которой сравниваются ключевые характеристики ядер Barton и Thoroughbred ревизии B:


Учитывая похожесть Barton и Thoroughbred, совершенно не удивительно, что и организация кеша второго уровня в Barton не изменилась. Он, как и в Athlon XP на ядре Thoroughbred, остался ассоциативным с 16 областями и строкой данных в 64 байта. Соответственно, в Barton и Thoroughbred не отличается и скорость работы L2 кеша. Результаты измерения скорости кеша Athlon XP 3000+ на ядре Barton приведены ниже:


А вот, для сравнения, скорость работы кеша в Athlon XP 2700+ на ядре Thoroughbred, функционирующего на той же тактовой частоте:


Оба процессора тратят одинаковое число циклов при обращении к кеш-памяти, а показатели пропускной способности расходятся только в пределах погрешности. Поэтому, подводя итог вышесказанному, возьмемся утверждать, что Barton – это тот же Thoroughbred-B, но с расширенным L2 кешем.

Совместимость

Проблема совместимости процессоров Athlon XP на ядре Barton со старыми материнскими платами волнует многих. AMD старается поддерживать максимально возможный срок жизни Socket A платформ, поэтому неудивительно, что большинство Socket A материнских плат будет нормально работать и с Barton. Фактически, требования, накладываемые процессорами Athlon XP на базе ядра Barton на материнские платы, сводятся к необходимости поддержки 333-мегагецовой системной шины и наличию на плате стабилизатора питания процессора, который способен выдавать токи до 45 А. Сама AMD говорит о том, что более половины плат, поддерживающих Athlon XP 2700+ смогут работать и с Athlon XP 3000+.
Естественно, для того, чтобы новые процессоры правильно опознавались материнскими платами, потребуется обновление кода BIOS. Список материнских плат, проверенных в AMD на предмет поддержки Athlon XP 3000+, включает в себя на сегодняшний день следующие модели:

Abit KD7 (VIA KT400);
ASUS A7S333 (SiS 745);
ASUS A7V333 v1.04 (VIA KT333);
ASUS A7V333 v2.0 (VIA KT333);
ASUS A7N8X (NVIDIA nForce2);
ASUS A7V8X v1.04 (VIA KT400);
Biostar M7VIP (VIA KT333);
Biostar M7VIK (VIA KT400);
Epox EP-8K5A2 (VIA KT333);
Epox EP-8K9A2 (VIA KT400);
Gigabyte GA-7VR v2.0 (VIA KT333);
Gigabyte GA-7VAXP v1.0 (VIA KT400);
Gigabyte GA-7VAX v1.1 (VIA KT400);
Gigabyte GA-7VA v1.0 (VIA KT400);
Jetway V333DA (VIA KT333);
Jetway V333U (VIA KT333);
MSI KT4 Ultra (VIA KT400);
MSI MS-6596 (VIA KT400);
MSI MS-6712 (VIA KT400);
MSI MS-6382E (VIA KT333);
MSI MS-6561 (SiS 745);
MSI MS-6593 (VIA KT333).

Тепловыделение. Температурный режим и S2K Bus Disconnect

Поскольку число транзисторов и площадь ядра в Barton по сравнению с предыдущим ядром, возросли, несколько больше стало и тепловыделение новых процессоров. В то же время в этом нет ничего катастрофичного, при росте площади ядра на 20% количество выделяемого тепла в Barton (на одинаковых тактовых частотах) выросло всего лишь на 9% по сравнению с Thoroughbred:


Примечание: в таблице приведены данные по процессорам Athlon XP с 333-мегагерцовой шиной.

Максимальное тепловыделение процессоров с ядром Barton и рейтингами 2800+ и 2500+ не отличается от тепловыделения старших Thoroughbred вовсе. Зато Athlon XP 3000+ - более «горячий» процессор, догоняющий по своему тепловыделению Thoroughbred c рейтингом 2800+. Именно поэтому, процессоры Barton с рейтингами 2800+ и 2500+ не требуют никаких особенных кулеров и могут довольствоваться теми же самыми системами охлаждения, что и старшие процессоры с ядром Thoroughbred. Что же касается Athlon XP 3000+, то этот CPU требует более серьезных кулеров с тепловым сопротивлением не более 0.57 град/Вт.
AMD в настоящий момент для использования с Athlon XP 3000+ рекомендует пять моделей кулеров:

Ajigo MF034-032;
AVC 112C86FBH01;
Dynatron DC1206BM-L/610-P-Cu;
Fannertech Spire SPA07B2;
Taisol CGK760172.

Впрочем, указанные кулеры представляют собой вовсе не монстров с огромным радиатором и высокооборотным вентилятором. Вот, например, фото кулера Dynatron DC1206BM-L/610-P-Cu, который AMD будет, по всей видимости, использовать и в составе боксовых поставок Athlon XP 3000+:




Ключевые характеристики этого кулера – отнюдь не большой размер, а медное основание и большое количество тонких ребер.
Более того, в связи с появлением процессоров на ядре Barton, компания AMD решила серьезно взяться за наставление на путь истинный производителей материнских плат. В свое время AMD потребовала от производителей реализации схемы термозащиты процессора, использующей встроенный термодиод. Без выполнения этого требования платы попросту не сертифицировались в AMD. Как видим, результат налицо. Большинство материнских плат, присутствующих на рынке сегодня, имеют схему термальной защиты CPU.
Второй шаг AMD на этом пути направлен уже не на защиту процессора от сгорания, а на понижение его температуры во время работы. Теперь компания AMD при прохождении новыми материнскими платами сертификации будет требовать поддержку ими функции S2K Bus Disconnect, благодаря которой средняя потребляемая мощность и тепловыделение процессора в большинстве Windows-приложений будет снижено без потерь в производительности. Смысл реализации S2K Bus Disconnect состоит в следующем. При выполнении команды HALT, означающей остановку процессора в связи с отсутствием инструкций для выполнения, CPU может переключаться в соответствующий "ждущий" режим (Halt и Stop Grant) с пониженным энергопотреблением и тепловыделением. Однако Athlon XP для перехода в состояние пониженного энергопотребления требует также и отключения от системной шины (Bus Disconnect), что, по идее, должно реализовываться средствами набора системной логики и BIOS материнской платы. Однако до недавнего времени BIOS практически всех материнских плат был сконфигурирован таким образом, что Athlon XP никогда не входил в состояние пониженного энергопотребления. В результате, температура процессоров Athlon XP даже во время их бездействия оставалось высокой.
Теперь же ситуация должна измениться, и процессоры Athlon XP станут значительно холоднее на материнских платах, где S2K Bus Disconnect будет поддерживаться. Многие современные чипсеты, в частности VIA KT400, VIA KM400, SiS 746 и NVIDIA nForce2 поддерживают S2K Bus Disconnect безо всяких проблем. Уже появились и первые материнские платы, где функция Bus Disconnect может быть активирована в BIOS. Пока таких плат только пять: ASUS A7V8X v1.04, EPoX EP-8K9A2, Gigabyte GA-7VAXP v1.0, Gigabyte GA-7VAX v1.1 и Gigabyte GA-7VA v1.0. Однако, поскольку новые платы, не поддерживающие Bus Disconnect, больше сертифицироваться не будут, этот список должен быстро разрастись.
Для того чтобы проиллюстрировать вышесказанное, а также, чтобы понять, насколько процессоры с ядром Barton горячее Athlon XP с ядром Thoroughbred, мы протестировали температурный режим нового Athlon XP 3000+ и Athlon XP 2700+ с ядром Thoroughbred. Напомним, что оба эти процессора работают на одной и той же тактовой частоте 2167 МГц.
Температура процессоров измерялась на материнских платах ASUS A7V8X двух ревизий: 1.02 без поддержки Bus Disconnect и 1.04, поддерживающей эту технологию. Тесты проводились в операционной системе Windows XP. Показания температуры снимались с термодатчика, встроенного в ядро всех процессоров семейства Athlon XP.
В первую очередь была измерена температура процессоров в «режиме холостого хода» (Idle).


Как видим, включение функции S2K Bus Disconnect дает огромный эффект. Температура процессоров как с ядром Barton, так и с ядром Thoroughbred от активизации Bus Disconnect падает на 15 градусов. При этом Barton, имеющий большее число транзисторов, оказывается, тем не менее, на 6 градусов горячее своего предшественника.
Посмотрим теперь, как поведут себя процессоры под нагрузкой. Для прогрева использовалась известная утилита BurnK7.


В этом случае эффекта функция Bus Disconnect не дает. Это и неудивительно. BurnK7 нагружает процессор работой настолько, что операционная система не успевает подать команду HALT, во время которой CPU может остыть. То есть, под постоянной нагрузкой эффекта от Bus Disconnect никакого. Впрочем, это – гипотетическая ситуация. Большинство компьютеров, используемых в офисных задачах, простаивают в ожидании данных для обработки более 95% времени. Что же касается различия в температуре Barton и Thoroughbred под BurnK7, то она составляет 8 градусов.
Для того чтобы каким-то образом оценить среднюю температуру процессоров во время обычной работы, мы изучили состояние испытуемых процессоров во время прохождения теста SYSmark 2002. Этот тест как раз моделирует работу обычного пользователя в типовых офисных приложениях и задачах для создания цифрового контента. Перечень приложений, задействованных в SYSmark 2002, включает в себя Microsoft Word 2002, Microsoft Excel 2002, Microsoft PowerPoint 2002, Microsoft Outlook 2002, Microsoft Access 2002, Netscape Communicator 6.0, NaturallySpeaking v.5, McAfee VirusScan 5.13, WinZip 8.0, Macromedia Dreamweaver v4.0, Adobe Photoshop 6.0.1, Adobe Premiere 6.0, Macromedia Flash v5 и Microsoft Windows Media Encoder 7.1. Средняя температура процессоров во время выполнения SYSmark 2002 представлена на диаграмме:


И вновь выигрыш от функции Bus Disconnect налицо. Ее активизация приводит к падению температуры на 15-17 градусов. И это во время реальной работы! Однако ядро Barton во время этого теста показало себя более горячим, чем Thoroughbred. Разница в температурах этих ядер, работающих при одинаковой тактовой частоте, составляет от 6 до 9 градусов в зависимости от режима Bus Disconnect. Для тех наших читателей, кому интересно посмотреть на динамику изменения температуры во время теста SYSmark 2002, приведем полный график, построенный на основе лога измерений температуры:


Таким образом, поддержка функции Bus Disconnect дает возможность незаметно для пользователя и без падения в производительности значительно понизить температуру процессора. Если производители материнских плат поддержат эту инициативу и дополнят поддержку этой технологии реализацией регулировки скорости процессорного кулера в зависимости от температуры CPU, в скором времени мы вполне можем ожидать появление тихих платформ на базе производительных процессоров AMD.

Цена и доступность

Новые процессоры Athlon XP на ядре Barton будут стоить значительно дороже своих предшественников. Так, официальная цена Athlon XP 3000+ будет установлена в $588, Athlon XP 2800+ - в $375, а Athlon XP 2500+ - в $239. Однако это свидетельствует отнюдь не о трудности в производстве процессоров с ядром Barton. Простой подсчет показывает, что при использовании 200-миллиметровых пластин, применяющихся на заводе AMD в Дрездене, себестоимость производства кристаллов Barton увеличивается по сравнению с Thoroughbred-B всего лишь на 20% при условии одинакового выхода годных кристаллов. Ожидать же того, что выход годных кристаллов Barton будет ощутимо ниже, чем в случае с Thoroughbred-B, не следует, поскольку в обоих случаях используется совершенно одинаковый технологический процесс, да и сами кристаллы сильно похожи друг на друга, на что мы уже обращали внимание ранее в этом материале. Так что высокая стоимость Athlon XP на ядре Barton продиктована только лишь маркетинговыми соображениями и, следовательно, при изменении рыночной ситуации может быть легко снижена. Именно поэтому AMD вполне может начать выпуск моделей Athlon XP на базе ядра Barton и с рейтингами меньше, чем 2500+ без особого ущерба. Впрочем, произойдет это или нет, в данный момент говорить пока рано.
Все мы помним, что анонсы последних процессоров семейства Athlon XP, основанных на ядре Thoroughbred-B, носили «бумажный» характер. Объявления новых процессоров от AMD вовсе не означали их появление в магазинах. Между анонсом и появлением CPU в продаже проходил достаточно солидный срок, достигающий порой нескольких месяцев. Не повторится ли эта же история и с новыми Athlon XP на ядре Barton? Этот вопрос волнует многих.
К счастью, мы можем утверждать, что сегодняшний анонс подкреплен не только желанием AMD не сильно отставать в соревновании с Intel, но и реальной возможностью производить процессоры на ядре Barton в достаточном количестве. Так что процессоры Athlon XP 3000+ и Athlon XP 2800+ появятся в магазинах в ближайшие дни. Что же касается процессора Athlon XP 2500+ на базе ядра Barton, то он по маркетинговым соображениям станет доступен в магазинах несколько позже – к концу первого квартала текущего года.

Разгон

Для того чтобы оценить потенциал ядра Barton в части наращивания тактовых частот, мы попробовали разогнать старшую модель Athlon XP на этом ядре, имеющую рейтинг 3000+. Напомню, что штатная частота этого процессора равна 2167 МГц. При этом необходимо не упускать из вида тот факт, что AMD в середине года собирается выпустить еще одну модель процессора, основанную на ядре Barton, с рейтингом 3200+. Поэтому, это ядро просто обязано иметь некий «запас» в плане наращивания тактовых частот. Именно этот «запас» мы и попытаемся обнаружить.
Перед тем, как перейти непосредственно к описанию практических экспериментов по разгону, хочется отметить еще один факт. Поскольку ядро Barton во многом повторяет в своей архитектуре и структуре Thoroughbred-B, то, очевидно, разгоняться оно должно до подобных частот. То есть, учитывая, что максимальная частота, на которой работают процессоры Athlon XP с ядром Thoroughbred-B, составляет 2.25 ГГц, то примерно таких же частот должны достигать при разгоне и CPU с ядром Barton.
Что же касается коэффициента умножения новых процессоров Athlon XP на ядре Barton, то он устроен похожим образом. На полученных нами для тестирования экземплярах множитель был зафиксирован, но соединение последнего мостика в группе L3 снимало блокировку. Более того, те материнские платы, которые умеют сами разблокировать коэффициент умножения у процессоров с ядром Thoroughbred (к ним в первую очередь относятся платы на основе набора логики NVIDIA nForce2), успешно справляются и с разблокированием CPU с ядром Barton. То есть, никаких технических различий в процессах разгона Thoroughbred и Barton не наблюдается.
Разгон Athlon XP 3000+ мы проводили, наращивая частоту FSB. Частота FSB, которую нам удалось достичь в результате, при небольшом увеличении напряжения процессорного ядра до 1.75 В, составила 175 МГц. Дальнейшее увеличение частоты приводило к нестабильности системы во время выполнения основных тестов.


Достигнутая нами частота составила 2280 МГц, то есть всего лишь на 30 МГц больше, чем частота старшей модели Athlon XP с ядром Thoroughbred–B, имеющей рейтинг 2800+. Таким образом, прогноз полностью оправдался – максимальные частоты ядер Thoroughbred-B и Barton близки друг к другу.

Как мы тестировали

В рамках данного тестирования мы ставили перед собой цель сравнить скорость новых моделей Athlon XP, основанных на ядре Barton со скоростью старых Athlon XP с ядром Thoroughbred, а также с быстродействием конкурирующей линейки процессоров от Intel, Pentium 4. В качестве платформы для измерения скорости Socket A процессоров была выбрана материнская плата на чипсете NVIDIA nForce2 и двухканальной DDR333 SDRAM памятью, поскольку именно этот чипсет с такой памятью является на сегодня самой быстродействующей конфигурацией. Что касается процессоров Pentium 4, то они испытывались на материнской плате с чипсетом E7205, работающем с двухканальной DDR266 SDRAM. Данная комбинация обеспечивает высокую производительность без использования постепенно отмирающей RDRAM.
В итоге, наши тестовые системы выглядели следующим образом:


Все тесты выполнялись в операционной системе MS Windows XP Professional SP1, а BIOS Setup материнских плат был настроен на максимальное быстродействие.

Производительность в офисных приложениях и приложениях для создания контента

В первую очередь по сложившейся традиции мы измерили скорость процессоров в офисных приложениях и приложениях, работающих с цифровых контентом. Для этого мы воспользовались тестовыми пакетами семейства Winstone.


В Business Winstone, включающем в себя типовые офисные бизнес-приложения, на высоте оказываются процессоры семейства Athlon XP, производительность которых значительно превосходит скорость процессоров конкурирующего семейства. Ядро Barton также демонстрирует свои сильные стороны. Благодаря увеличенному кешу второго уровня производительность Barton оказывается выше скорости Thoroughbred, даже работающих на более высоких тактовых частотах.


В этом тестовом пакете, в который входят более серьезные приложения, главным образом работающие с потоковыми мультимедиа-данными, Pentium 4 напротив превосходит процессоры семейства Athlon XP. Это и неудивительно. NetBurst архитектура, реализованная в Pentium 4, ориентирована именно на обработку потоковых данных.
Однако в результатах Multimedia Content Creation Winstone 2003 есть гораздо более интересная закономерность. Процессор Athlon XP 2800+, основанный на ядре Thoroughbred, обгоняет по своему быстродействию процессор Athlon XP 3000+ c ядром Barton. То есть, в данном случае рейтинговая система, используемая AMD, не отражает реальной относительной производительности процессоров. Почему это происходит? Ответ прост – Athlon XP 2800+ с ядром Thoroughbred работает на более высокой тактовой частоте, чем Athlon XP 3000+ с ядром Barton. Производительность же в приложениях, которые входят в состав Multimedia Content Creation Winstone, оказывается более сильно зависящей от частоты процессора, а не от размера кеша второго уровня.

Производительность при обработке потоковых данных

В первую очередь в этом разделе мы приведем результаты синтетического теста PCMark2002. Такой выбор объясняется тем, что алгоритмы, которые используются в PCMark2002 для оценки производительности систем, включают декомпрессию JPEG, компрессию и декомпрессию по алгоритму LZ77, текстовый поиск и преобразование аудиопотока.




По результатам теста производительности CPU, входящего в PCMark2002, старшие процессоры линейки Pentium 4 превосходят по скорости старшие модели Athlon XP. Более того, Athlon XP 3000+ в данном случае вновь не смог обогнать Athlon XP 2800+ со старым Thoroughbred. Дело в том, что PCMark2002 не использует больших объемов данных, и результаты этого теста не столь критичны к объему кеша второго уровня.


А вот при сжатии данных архиватором WinRAR объем кеша второго уровня оказывает достаточно весомое влияние на получаемый результат. Причем даже больший, чем заложено в рейтинговой системе Athlon XP. Так, Athlon XP 2500+, основанный на ядре Barton, работает с такой же скоростью, как и Athlon XP 2800+ на ядре Thoroughbred, несмотря на то, что тактовая частота последнего выше почти на полгигагерца. Впрочем, даже увеличенный кеш второго уровня не дает возможности старшим моделям Athlon XP обогнать Pentium 4 3.06, усиленный технологией Hyper-Threading.


При кодировании звукового потока в формат mp3 с большим отрывом лидирует Pentium 4 3.06, очевидно, благодаря реализованной в нем технологии Hyper-Threading. При этом результаты, полученные в этом тесте, говорят о том, что скорость работы алгоритма, используемого в нем, вновь гораздо сильнее зависит от частоты процессора, чем от размера L2 кеша. В результате, процессоры с ядром Thoroughbred повсеместно обгоняют процессоры с ядром Barton, несмотря на их меньший процессорный рейтинг.


Кодирование видео в формат MPEG-4 – еще один пример задачи, где технология Hyper-Threading демонстрирует свои сильные стороны. Pentium 4 3.06 сильно оторвался от своих преследователей.
Что же касается скоростей Barton и Thoroughbred, то картина похожа на предыдущую: и в данном случае частота для производительности оказывается более важной, нежели размер кеша второго уровня.
Таким образом, ни в одном тесте, измеряющем скорость работы кодирования потоковых данных, Athlon XP 3000+ не смог превзойти Pentium 4 3.06 ГГц.

Производительность в игровых приложениях

Посмотрим теперь, как же будет обстоять ситуация со скоростью новых Athlon XP с увеличенным кешем второго уровня в игровых приложениях.


Поскольку 3DMark2003 выйдет только завтра, нам приходится довольствоваться старой версией этого тестового пакета. В 3DMark2001 SE же ситуация для новых Athlon XP складывается не столь катастрофично. Athlon XP 3000+ даже слегка обгоняет Pentium 4 3.06 ГГц. При этом производительности остальных процессоров семейства Athlon XP вполне укладываются в модель рейтингов. Athlon XP 3000+ с ядром Barton обгоняет Athlon XP 2800+ с ядром Thoroughbred, а Athlon XP 2800+ c ядром Barton оказывается быстрее Thoroughbred с рейтингом 2700+.


Игра Return to Castle Wolfenstein, построенная на движке Quake3, выводит на первое место Pentium 4 3.06 ГГц. Впрочем, его превосходство над Athlon XP 3000+ не столь велико. Относительная же производительность различных Athlon XP находится в прямой зависимости от процессорных рейтингов, как и в предыдущем случае.


Unreal Tournament 2003 – игра, сильно нагружающая FP блок процессора. Совершенно неудивительно, что в этом случае процессоры Athlon XP показывают себя гораздо более производительными, чем Pentium 4. Кроме того, Unreal Tournament 2003 извлекает определенные бонусы и из увеличенного кеша ядра Barton, а посему Athlon XP 3000+ можно считать самым быстрым CPU для игры в Unreal Tournament 2003 на сегодняшний день.
Подводя промежуточный итог, можно сказать, что новые Athlon XP показывают себя в современных играх более чем достойно. Реванш за поражение в задачах кодирования потоковых данных взят.

Производительность при 3D-рендеринге

Посмотрим, как же ведут себя новые процессоры AMD при рендеринге изображений в популярных пакетах. На этот раз мы несколько расширили список используемых в этом разделе приложений.


Поскольку 3ds max хорошо использует многопоточность, Pentium 4 3.06, умеющий исполнять два потока одновременно, с большим отрывом оказывается лидером. Athlon XP 3000+ не может составить ему никакой конкуренции. Более того, для скорости рендеринга в 3ds max гораздо большее значение имеет тактовая частота процессора, а не размер кеша второго уровня. Результат этого нам уже знаком – Athlon XP 2800+ на ядре Thoroughbred обгоняет Athlon XP 3000+ с ядром Barton.




Как видим, в зависимости от характера сцены при рендеринге в Lightwave можно получать различные результаты. Однако, благодаря тому, что в последней версии этого пакета есть оптимизация под набор инструкций SSE2, который не поддерживается в Athlon XP (поддержка SSE2 появится только в Athlon 64), а также из-за того, что увеличение L2 кеша в новых Athlon XP не дает практически никакого эффекта, Pentium 4 3.06 оказывается наиболее быстрым CPU во всех случаях. Что же касается новых Athlon XP с 512-килобайтным кешем второго уровня, то смысла использовать их при рендеринге в Lightwave нет никакого. Их результаты практически такие же, как и у Athlon XP на ядре Thoroughbred с аналогичной тактовой частотой.


Наибольшую скорость рендеринга в пакете Cinema 4D, измеренную при помощи специального теста CINEBENCH 2000, демонстрирует, благодаря поддержке технологии Hyper-Threading, процессор Pentium 4 3.06. Что же касается быстродействия различных Athlon XP, то вновь в споре «частота против кеша» выигрывает более высокая частота.


Абсолютно аналогичная ситуация наблюдается и в POV-Ray 3.5.
В итоге можно сказать следующее. Если раньше в задачах 3D рендеринга процессоры от AMD показывали превосходные результаты, то теперь период их первенства прошел. Теперь, благодаря поддержке технологии Hyper-Threading, значительно ускоряющей рендеринг, Pentium 4 3.06 является бесспорным лидером в этом классе приложений. Более того, новый Athlon XP 3000+ в задачах рендеринга показывает примерно такую же производительность, что и Athlon XP 2700+, который, имея в два раза меньший L2 кеш, работает на той же частоте 2.167 ГГц.

Производительность в CAD

В AutoCAD процессоры семейства Athlon XP демонстрируют более высокую производительность, чем Pentium 4. Технология же Hyper-Threading, ранее выручавшая старшую модель Pentium 4 во многих случаях, в данном приложении не дает ничего хорошего, а кое-где даже и наоборот. Кроме того, на производительности в AutoCAD благотворно сказывается и увеличенный L2 кеш процессоров на ядре Barton. В итоге самым быстрым CPU в данном профессиональном приложении оказывается Athlon XP 3000+.

Производительность при научных расчетах

Для тестирования скорости новых CPU от AMD при научных расчетах был использован пакет ScienceMark 2.0, подробности об этом тесте можно получить тут (http://www.sciencemark.org). Этот бенчмарк поддерживает многопоточность, а также все наборы SIMD-инструкций, включая MMX, 3DNow!, SSE и SSE2.




То, что в задачах математического моделирования или криптографии процессоры семейства Athlon XP показывают себя с наилучшей стороны, известно давно. Здесь мы видим еще одно подтверждение этого факта.
Увеличение кеша второго уровня также может дать некий прирост производительности в этом классе задач. Однако все в данном случае зависит от характера решаемых задач.
Кроме теста ScienceMark в этом разделе мы решили протестировать и скорость работы новых процессоров в клиенте проекта распределенных вычислений TSC. Этот проект имеет достаточно обоснованную научную часть, а его клиент занимается моделированием взаимодействия химических реакций при помощи известного среди специалистов пакета AutoDock. Подробнее о проекте можно прочитать тут.


Сомнений больше нет – в научных расчетах Athlon XP остается непревзойденным. Конечно, увеличение кеша второго уровня – сомнительное усовершенствование в данном случае, но, благодаря трехконвейерному FPU, процессоры AMD продолжают обгонять Pentium 4, несмотря на то, что новые модели не обладают повышенными тактовыми частотами.

Производительность в профессиональных OpenGL приложениях

В бенчмарках, входящих в состав пакета SPECviewperf 7.0, процессоры Athlon XP достаточно сильны. Причины уже не раз обсуждались нами: используемые в тестах алгоритмы относительно стары и не используют SSE2 инструкций. Ну а при выполнении интенсивной вычислительной работы равных Athlon XP все еще нет.
Что же касается ядра Barton, то его преимущество над Thoroughbred вновь можно считать достаточно спорным. Athlon XP 3000+, работающий на более низкой частоте, нежели Athlon XP 2800+ с ядром Thoroughbred, достаточно часто оказывается не быстрее, несмотря на свой увеличенный кеш второго уровня.

Выводы

Выводы напрашиваются достаточно неоднозначные. Действительно, компания AMD смогла улучшить свои процессоры Athlon XP архитектурно, добавив им дополнительные 256 Кбайт кеша второго уровня. Однако при этом технология производства этих процессоров не усовершенствовалась. В результате, тактовые частоты Athlon XP с новым ядром не могут быть подняты выше тактовых частот процессоров Athlon XP с 256-килобайтным кешем. Таким образом, мы не можем говорить о том, что новое ядро будет более производительным во всех без исключения приложениях, несмотря на то, что AMD присваивает процессорам с ядром Barton более высокие рейтинги.
К сожалению, частота старшей модели Athlon XP 3000+ на ядре Barton не превосходит частоту Athlon XP 2700+ на ядре Thoroughbred. В результате, достаточно часто Athlon XP 3000+ оказывается лишь чуть быстрее, чем Athlon XP 2700+. Более того, в относительно большом числе тестов Athlon XP 2700+ превосходит в быстродействии Athlon XP 2800+ с ядром Barton. Вне всякого сомнения, такая чехарда может дискредитировать рейтинговую систему, используемую AMD для маркировки своих процессоров.
Что касается соперничества в производительности между старшими моделями Athlon XP и Pentium 4, то и тут положение складывается для AMD не лучшим образом. Увеличение кеша второго уровня без поднятия тактовой частоты не дает возможности Athlon XP сделать существенный скачок в скорости. В результате, число задач, где Athlon XP работает быстрее конкурирующей линейки от Intel, постепенно сокращается. На данный момент Athlon XP может похвастать более высоким быстродействием только лишь в некоторых играх, CAD и научных задачах. Технология Hyper-Threading, которая нашла применение в Pentium 4 3.06, существенно улучшила скоростные показатели этого процессора. Появление же ядра Barton, к сожалению, нельзя назвать адекватным ответом на Hyper-Threading.
Однако впереди предстоят еще более сложные времена для AMD. В конце апреля компания Intel объявит Pentium 4 3.2 ГГц c 800-мегагерцовой процессорной шиной и технологией Hyper-Threading. Единственным ответом на анонс этого процессора, который сможет предъявить AMD, станет выход Athlon XP 3200+ на ядре Barton, который вряд ли сможет оказаться серьезным соперником для этого нового Pentium 4.
Таким образом, до выхода Athlon 64 ситуация на рынке высокопроизводительных процессоров для настольных систем будет складываться явно не в пользу AMD.