Pentium 4: под крылом пингвина

Последнее достижение фирмы Intel - процессор Pentium за нумером 4 - с первого же дня своего появления вызывал противоречивые чувства: при высочайшей производительности в так называемых потоковых приложениях на обычных задачах офисного и креативного плана он в лучшем случае оказывался на уровне Athlon’а с меньшей тактовой частотой.

Кстати, все известные мне оценки производительности P4 основывались на тестах под всякого рода Windows. Как поведет он себя под Linux (или, скажем, FreeBSD) - можно было только догадываться. Хотя из-за специфики Linux- (и вообще Unix-) программ - обычно небольших монофункциональных утилит, во-первых, и типичной сферы использования Unix-подобных ОС (вряд ли кто всерьез рассматривает их как мультимедиа-платформу), во-вторых, - ожидать от P4 рекордных результатов заведомо не приходилось.

Тем не менее этот вопрос заслуживал экспериментального изучения. И потому, когда назрела необходимость во втором домашнем компьютере, я решил собрать машину на P4: в случае неудачи эксперимента ее можно было бы отдать детям под игровую станцию - достоинства Р4 в этом качестве неоспоримы…

В итоге была создана следующая конфигурация:

• процессор Pentium 4/1,9 ГГц под сокет 478, в боксовом исполнении, то есть со штатным кулером;

• материнская плата Soltec Sl-SD+ на чипсете i845;

• память SDRAM PC-133, Kingston, один модуль о 256 мегабайтах;

• корпус InWin S-508 с блоком питания ATX 2.03 на 300 Вт.

Прочие компоненты были, в целях сопоставимости, теми же самыми, что и в машине на Athlon/1,13 ГГц, имевшей системную плату ASUS A7V133 на чипсете VIA KT133A и тот же объем памяти PC-133 производства SEC ¹. А именно:

• видеокарта Matrox G450 с 16 Мбайт DDR;

• винчестер Fujitsu 30 Гбайт, ATA/100, 5400 об./мин.;

• CD-R/RW Panasonic 8x4x32 (IDE).

Следует заметить, что в обеих «мамах» контроллер IDE-RAID был построен на одном и том же чипе (Promise PDC20265R). Однако в ASUS’овой плате он мог работать и как стандартный контроллер ATA/100, на что «мама» товарища Soltek’а оказалась неспособной. Поэтому в первом случае винчестер подсоединялся к разъему, контролируемому Promise, а во втором - к первому IDE-разъему. Прочие мелкие различия в конфигурации полагаю несущественными.

Были, впрочем, различия и в настройках систем. На ASUS’овой «маме» в BIOS были выставлены минимальные тайминги обращения к памяти, тогда как Soltek’ова «мама» имела установки памяти по умолчанию (при снижении таймингов система отказывалась запускаться). Вполне возможно, что это сказалось на результатах: как показывает опыт, быстродействие памяти - один из самых критичных моментов для Linux-приложений.

Естественно, возникает вопрос, насколько правомерно сопоставлять процессоры с тактовой частотой, различающейся более чем в полтора раза. В свое оправдание могу только повторить слова товарища Сталина: других процессоров у меня не было. К тому же я не ставил целью получить точные количественные характеристики сравниваемых камней, а хотел лишь уловить качественную тенденцию.

Операционная система - ASPLinux 7.1 с ядром версии 2.4.2, сконфигурированным по умолчанию (при установке системы). От сравнения оптимизированных для конкретного процессора ядер я отказался - что это дает для Athlon’а, говорилось выше. А сборка и тестирование ядра для P4 вызывает пока вопросов больше, чем дает ответов…

В качестве тестов, призванных сравнить рассмотренные платформы, выступали следующие действия, типичные для любого пользователя Linux:

• архивирование и компрессия массива данных общим объемом около 340 Мбайт (последовательностью команд tar cvf …; gzip …);

• конвертация (посредством программы bladeenc) wav-файлов в формат mpeg для одной и десяти дорожек, захваченных с аудио-CD;

• перекомпиляция ядра при идентичных параметрах конфигурационного файла;

• манипуляции в GIMP с растровым изображением формата TIF (данный файл размером 11,6 Мбайт) - вращение на 90 градусов и на произвольный угол, а также гауссово размытие (RLE) с радиусом 10 пикселей.

Архивирование, конвертация и компиляция осуществлялись в консольном режиме (при стандартной видеомоде и регистрации на первой виртуальной консоли). Тесты в GIMP проводились, разумеется, в XFree (версии 4.01), запущенной командой xinit, чтобы устранить влияние разного рода графических сред и оконных менеджеров.

Результаты измерений приведены на диаграммах 1 (тесты консольного режима) и 2 (тесты в GIMP). В подробных комментариях они не нуждаются. В большинстве тестов консольного режима P4 оказался на 10-15% быстрее Athlon’а, хотя необъяснимым образом отстал от него почти на 25% при компиляции ядра. Графические тесты - вращение на 90 градусов и гауссово размытие - показали ощутимое превосходство «четверки», хотя при вращении на произвольный угол она (опять же по непонятным причинам) отстала процентов на десять.

Мне показалось интересным сравнить машины в многозадачном режиме, для чего сначала в виде единой последовательности команд были выполнены все тесты консольного режима (плюс копирование файлов как фоновая задача), а затем - тесты в GIMP из XFree, притом что в другой виртуальной (текстовой) консоли проходила компиляция ядра. К сожалению, результаты этих тестов оказались абсолютно невоспроизводимыми и потому здесь не приводятся. Качественно же наихудшие показатели P4 превышают лучшее достижение Athlon’а примерно на 10%, максимальный же отрыв составил более 30%.

В общем, можно констатировать, что в однозадачном режиме Р4 не настолько опередил Athlon в производительности, чтобы оправдать 1,7-кратное превосходство в тактовой частоте и на 250 долларов большую цену. При реальной многозадачности P4 выглядит более выигрышно, хотя я затрудняюсь подтвердить свое ощущение цифрами.

И это при том, что для оценки использовались приложения, казалось бы, дающие фору P4. Можно только гадать, каков был бы расклад в офисных тестах типа Sysmark, созданных, например, на основе StarOffice. Однако редкий StarOffice простоит до середины серьезного теста… ²

Все вышеизложенное я написал отнюдь не ради поношения Pentium 4, а для обоснования того факта, что развитие микропроцессорной индустрии вплотную подошло к порогу, за которым повышение производительности систем будет определяться не ростом гигагерц тактового генератора, а оптимизацией софта. Первая ласточка - предлагаемые Intel компиляторы для Linux, оптимизирующие код под P4. Они отнюдь не свободны и далеко не бесплатны, но если своей цели достигнут - аналоги от содружества Open Source не заставят себя ждать.

Результатом такого развития событий может быть разделение платформы PC на две самостоятельные линии - Intel- и AMD-based: вряд ли программы, собранные с учетом архитектуры «четверки», будут сносно функционировать на Athlon’ах (и будут ли вообще?). Зато у последних есть резерв для чисто программного апгрейда - оптимизация с использованием большого и быстрого эксклюзивного кэша. Впрочем, на звание пророка не претендую, поживем - увидим.

[i41845]