Гоните их в шею!

Обзор изменений, которые дают процессорам Pentium 4 изменение тактовой частоты системной шины со 100 МГц до 133 МГц

6 мая корпорация Intel официально анонсировала процессоры Pentium 4, работающие на системной шине (Front Side Bus, или FSB) Quad Pumped Bus 533 МГц. То есть вместо тактовой частоты системной шины в 100 МГц, которая была у процессоров Pentium 4 до сих пор, в новых моделях используется 133 МГц. Причем если первоначально планировалось объявить в этот день лишь два процессора для новой системной шины - с частотой 2,26 и 2,40 ГГц, то в последний момент к ним прибавили еще один - на частоту 2,53 ГГц. Таким образом, сегодня мы являемся свидетелями выхода сразу трех новых высокопроизводительных процессоров линейки Pentium 4, один из которых на 0,13 ГГц обогнал появившийся в начале апреля Pentium 4 2,4 ГГц (см. наш обзор www.ferra.ru/online/system/16382). Чтобы не путать одночастотные процессоры на новой системной шине со старыми (например, при частоте 2,4 ГГц), первые будут иметь обозначение с буквой «В» на конце: 2,4B.

Необходимость в более быстрой системной шине для Pentium 4 назрела с выходом процессоров на ядре Northwood (www.ferra.ru/online/system/15067). Мы не раз возвращалась к этому вопросу, моделируя поведение процессоров на шине 533 МГц при помощи разгона стандартных моделей (см., например, www.ferra.ru/online/system/15065 и www.ferra.ru/online/system/15197) и везде получая хорошо видимый выигрыш от применения более быстрой FSB даже при неизменной частоте ядра процессора и памяти (www.ferra.ru/online/system/15484). А в недавнем обзоре масштабируемости процессоров на ядре Northwood (см. www.ferra.ru/online/system/16382) была предпринята попытка смоделировать рост производительности систем при росте частоты ядра до 3 ГГц и выше. В частности, мы обнаружили, что процессоры с FSB 400 МГц масштабируются хуже, чем с FSB 533 МГц, и особенно заметен выигрыш от применения новой FSB для систем с памятью DDR. Например, FSB 533 МГц помогла бы решить проблемы с насыщением масштабируемости для систем с DDR при частотах процессора выше 2,8-3 ГГц.

Впрочем, эти выводы не столь очевидны, поскольку сейчас даже при FSB 400 МГц пропускной способности процессорной шины (3,2 Гбайт/с) теоретически хватает, чтобы не тормозить работу с памятью для настольных систем (3,2 Гбайт/с для PC800 и 2,7 Гбайт/с для DDR333, уже не говоря о DDR266; см., например, таблицу www.ferra.ru/pubimages/23536.gif). То есть дальнейший рост пропускной способности процессорной шины до 4,27 Гбайт/с (FSB 533 МГц) вроде бы бесполезен, поскольку узким местом будет системная память (напомню, что применение более быстрой памяти RDRAM PC1066 и PC1200 еще только обсуждается). Тем не менее, на практике выигрыш есть, и во многом он обусловлен меньшими задержками в работе системной шины 533 МГц (меньшей латентностью), за счет чего ускоряется и работа с памятью в реальных задачах.

Новые процессоры Intel для FSB 533 МГц основаны на ядре Northwood и не имеют никаких архитектурных улучшений по сравнению с предшественниками, за исключением более быстрой FSB. Даже степпинги у новых и старых (январских) процессоров совпадают (судя по скриншотам программ типа WCPUid). У старшего процессора возросла и рассеиваемая мощность: 59,3 Вт по Thermal Design Power при максимальной температуре до 71 °С. Напряжение питания тоже не изменилось (как мы знаем, потенциально Northwood может работать на частоте до 3 ГГц при том же напряжении питания). Тем не менее, они не «просто разогнанные» прежние процессоры, поскольку имеют измененные внутренние тайминги для работы с новой шиной, то есть производительность «родного» и «разогнанного» до 533 МГц процессоров может немного отличаться. Кроме того, по утверждению сотрудников корпорации, часть процессоров для FSB 533 МГц может не стартовать на шине 400 МГц (и, разумеется, часть процессоров для FSB 400 МГц не заведется на 533 МГц). То есть для новых процессоров необходимы новые адаптированные и сертифицированные чипсеты и системные платы.

Одновременно с выходом новых процессоров Intel анонсировала и новый чипсет (пока один) для системной шины 533 МГц. Им стал i850E для системной памяти RDRAM PC800 (на фото слева), который, по сути, ничем, кроме частоты шины FSB, не отличается от своего удачного предшественника i850. Как мы помним (см., например, www.ferra.ru/online/system/15484), i850 нормально функционировал при FSB 533 МГц и стандартной частоте PC800, то есть разработка i850E практически свелась к подгонке прежнего чипсета к новой FSB. Попутно отмечу, что для совместной работы с системной шиной пригодны только модули PC800 со спецификацией 40 нс, тогда как 45-наносекундные RDRAM годятся только для систем с FSB 400 МГц. К сожалению, использование более быстрой памяти с этим чипсетом (PC1066 или PC1200) пока не предусмотрено, поскольку разработчики стремились не ужесточать требования к материнским платам на новом чипсете, дабы не усложнять их перепроектирование (нынешние платы на i850 потребуют минимальных изменений для использования i850E). Впрочем, особо ретивые «матерестроители» могут сами провести проектирование и сертификацию своих плат для работы с памятью PC1066 на чипсете i850E. Таким образом, хотя i850E официально не поддерживает PC1066, теоретически он вроде бы должен работать с такой памятью. По аналогичной причине «южный» хаб у нового чипсета остался прежний (ICH2), несмотря на то, что новый ICH4 с поддержкой USB 2.0 и других «вкусностей» уже практически готов к выходу (он будет объявлен в конце мая вместе с выходом чипсетов i845E/G/GL).

Одной из системных плат на новом чипсете i850E стала вышедшая одновременно с новыми процессорами Intel D850EMV2 (на фото). Полноразмерная, выполненная в традиционном интеловском стиле (разводка практически одинакова с вариантом одноплановой укороченной платы Micro АТХ) со «стоячими» аудиоразъемами, эта плата имеет на борту мощный и экономичный стабилизатор для питания процессора, добротный импульсный стабилизатор питания памяти, сетевой контроллер, звук на AC’97-кодеке AD1885 от Analog Devices и контроллер USB 2.0 на чипе от NEC (D720100AGM). То есть, не дожидаясь выхода нового моста ICH4, корпорация решила оснащать платы с прежним хабом ICH2 портами USB 2.0 при помощи других доступных способов. Два порта USB 1.1 (от ICH2) могут выводиться на переднюю панель системного блока. В лучших традициях Intel, плата имеет минимум джамперов и BIOS Setup с минимумом настроек.

Подробный отчет об испытаниях новых процессоров на новом чипсете и их сравнение с процессорами (на шине 400 МГц) на чипсете i850 вы найдете на сайте Ferra.ru (www.ferra.ru/online/system/17702), здесь же мы изложим лишь самые интересные выводы ^*.

• В «потоковом» тесте памяти из пакета Sandra 2002 все системы на шине 533 МГц равны и примерно на 12% обходят системы на «старых» процессорах с шиной 400 МГц, несмотря на то, что память везде одинакова (РС800).

• При переходе на FSB 533 МГц латентность заметно снижается, а это может очень помочь процессорам достигнуть лучшей производительности и в потоковых тестах памяти, то есть повлиять и на результаты Sandra, и на скорость записи в память. Еще отметим, что «родные» и «разогнанные» до 533 МГц процессоры имеют практически одинаковую латентность (с погрешностью на «разность» системных плат).

• В комплексных тестах SYSmark 2001 и 2002 разница между системами с разной FSB не столь ощутима (хотя и есть), но в ряде других тестов и приложений отличия более заметны: архивирование в WinRAR 2.90 идет на FSB 533 МГц быстрее на 4-9%, в комплексном тесте Video2000 прибавка составляет 1-1,5%, а при кодировании в WME 7 или MPEG4 во FlasK - до 3%. Конечно, это нельзя назвать выдающимся результатом, который удастся почувствовать «на своей шкуре», но, с другой стороны, капля камень точит.

• В тестах трехмерных задач (игровых и профессиональных) преимущество новой FSB также чувствуется. И если в 3Dmark 2001 оно не превышает 2%, то под OpenGL выигрыш больше - до 5% в «Quake III», около 3% в «Serious Sam» и 1-2% в Vulpine GLmark.

Таким образом, новая системная шина 533 МГц в процессорах Pentium 4 рассчитана скорее на будущие применения и модели процессоров с более высокой тактовой частотой, хотя и в нынешних системах с RDRAM она может дать несколько процентов прибавки в производительности, главным образом за счет уменьшающейся латентности при работе процессора с памятью. Возвращаясь к нашим недавним исследованиям масштабируемости Pentium 4, можно сказать, что если для систем с RDRAM новая FSB пока не столь важна (нужно дождаться PC1066, чтобы «почувствовать разницу»), то системам с памятью DDR FSB 533 МГц несет, как ни странно, куда большие дивиденды и способна заметно ускорить работу процессоров с частотой выше 2,5 ГГц. К этому мы еще вернемся, когда выйдут DDR-чипсеты Intel для новой FSB. В заключение отмечу, что существенной разницы в скорости равночастотных систем на «родных 533» и «разогнанных до 533» процессорах по нашим тестам не видно (учтем, что плата от ASUS все же пошустрее интеловской).