Встречаем AMD Athlon 64 FX-51: обзор настольной high-end системы на базе архитектуры AMD64

Долгожданный выход архитектуры AMD64 для настольных и мобильных применений и процессоров AMD Athlon 64 состоялся. Первое знакомство многообещающе.

Это случилось. То, чего мы так долго ждали! Дня, который должен был наступить год назад! Представление двору нового фаворита. Но как всегда, мы простим опоздание, мы великодушны ко всем продуктам, выпушенным на рынок. А вот простит ли это сам Рынок, мы поймем еще позже. Тем не менее, получить какой-то намек можно уже из выводов этой статьи.

Итак, мы наконец получили тестовую систему на новой архитектуре. Первым делом мы решили, что этот обзор будет ориентирован на массового потребителя и не будет слишком углубляться в детали. Ведь, как многим уже известно, первым 64-битным продуктом AMD стало семейство процессоров Opteron для серверов и рабочих станций. В интернете, англо- и русскоязычном, уже существует множество обзоров первых представителей архитектуры AMD64 (есть среди них очень обширные и глубокие, как всегда на высоте Ace’s Hardware, Anandtech не подкачал и некоторые другие). Нашей же целью является дать обывателю представление о том, что это за новая рыбина и с чем ее едят, т.е. стоит ли присматриваться и/или покупать новинку.

Вначале о основных технологических нововведениях. Первое и самое очевидное: поддержка 64-х битной адресации памяти и расширение регистров общего назначения. Теперь снимается ограничение на выделение приложению максимум двух гигабайт памяти. X86 регистры общего назначения (GPR) стали вмещать 64 бита. В общем, от перехода с 286 на 386, происходящее сейчас отличается только тем, что также число GPR’ов вдобавок еще и удвоилось, что обеспечивает более эффективное выполнение даже старого 32-х битного кода и заметно облегчает код ассемблера.

То есть все существующие операционные системы и приложения должны работать, как минимум, настолько же быстро, как и на Athlon XP. А для того, чтобы они заработали еще быстрее, достаточно их просто перекомпилировать. В дальнейшем ожидается выход версий приложений, оптимизированных с учетом новых возможностей. Но не стоит ждать повсеместного роста производительности от 64-битности. Прирост скорости зависит от типа приложения, алгоритма реализации задачи. Можно привести аналогию с тем, что нам вполне хватает одной руки, чтобы нести сумку, хотя гвозди забивать гораздо проще двумя.

Следующее нововведение пока менее очевидно для обывателя, но на первых порах оно принесет больший вклад в производительность архитектуры, чем пресловутые 64 бита. Речь идет об интегрированном в процессор контроллере памяти. Да и вообще — здесь сразу надо упомянуть об изменениях в инфраструктуре систем. Теперь отпадает необходимость в доселе самом критичном компоненте чипсета — котроллере памяти. Благодаря этому, а также технологии высокоскоростной и низколатентной передачи данных HyperTransport, проектировка чипсетов и материнских плат заметно упрощается. В частности, это приведет к тому, что совсем скоро платы под Athlon 64 будут стоить менее ста долларов.

На самом деле, это далеко не главная заслуга HyperTransport. Именно эта технология межузловых соединений, на мой взгляд, определяет элегантность и красоту новой архитектуры. То, что дает ей возможность быть примененной везде  — от мощнейших суперкомпьютеров в мире до субноутбуков. Но об этом в следующий раз, сейчас нас интересуют настольные приложения.

В новый процессор встроена поддержка мультимедиа инструкций SSE2, что также должно помочь в приложениях, который были так оптимизированы под Pentium 4 с его сильным SIMD блоком, что не использовали ни аналогичный 3DNow! Professional у Athlon’а ни собственно сам FPU. Для достижения более высоких тактовых частот, основной конвейер удлинили с 10 до 12 стадий (у Р4 он составляет 20 стадий).

Кэш-память второго уровня увеличили в два раза, и теперь она составляет 1 Мбайт, что сумме с инклюзивным кэшем первого уровня дает 1152 килобайта. Кстати, хотя громогласно это не заявляется, быстродействие кэша было также улучшено по сравнению с Athlon’ом XP.

Для усовершенствования тепловых и механических характеристик процессора теперь используется аналогичный интеловскому интегрированный распределитель тепла (хитспредер), который защищает кристалл процессора от сколов при установке кулера. Естественным образом снижается тепловая плотность и исключаются локальные очаги перегрева кристалла при неправильном нанесении термопасты. Добавлена возможность многоступенчатого выключения системы при перегреве.

Итак, 23 сентября представлены три модельных ряда:

1. Athlon 64 FX — для любителей игр, пользователей-профессионалов и просто энтузиастам компьютерного железа;

2. Athlon 64 — ориентирован на массовый рынок, где важно сочетание производительности, эргономики и цены.

3. Для мобильного сегмента предлагается Mobile Athlon 64, с тепловым конвертом, подходящим пока только для desktop replacement ноутбуков.

Первенцами каждого семейства стали модели Athlon 64 FX-51, Athlon 64 3200+ и Mobile Athlon 3000+. Для high-end модели (FX) применятеся новая двухзначная маркировка. В AMD решили что поскольку производительность зависит не только от тактовой частоты, а для Athlon 64 FX — от все большего количества параматров, они дадут ему абстрактную маркировку. Тоже самое было сделано с Opteron’ом и, по-моему, вполне правильно. Рынок, на который нацелен Athlon 64 FX, достаточно просвещен, и лучше многих продавцов знает что ему нужно. Для Opteron’а такой подход себя оправдал, с FX’ом проблем возникнуть не должно вовсе. Остальным двум семействам был оставлен привычный рейтинг, доставшийся в наследство от Athlon XP.

Принципиальные различия между ними указаны в этой таблице:

Как видите главное отличие Athlon 64 FX заключается в типе используемой памяти и подходом к ней. Дифференцирование продукта лишило массовый сегмент рынка вкуснейшей двухканальной памяти, но зато избавило от необходимости покупать вроде бы немного более быструю и надежную, но заметно более дорогую регистровую память.

Тактовую частоту представленные сегодня модели будут иметь следующую:
Athlon 64 FX-51 — 2,2 ГГц,
Athlon 64 3200+ —  2 ГГц,
Mobile Athlon 3000+ — 1,8 ГГц.
То, что последние два оправдают свои рейтинги можно не сомневаться, а вот станет ли Athlon 64 FX самым быстрым процессором в мире, мы это сегодня и посмотрим.

Впрочем, сами цены на новые процессоры низкими не будут. AMD вообще изменяет ценовую политику, теперь топовые модели процессоров не будут стоить менее 600 долларов (впрочем,  как и у Intel). FX-51 оценивается в 733 доллара в партиях от 1000 штук, Athlon 64 3200+ — по 413 у.е., так же, как и Mobile Athlon 64 3000+. Как говорят в AMD, пора зарабатывать деньги. Тоже правильно, я об этом писал еще полтора года назад. Чудес на рынке не бывает, и чтобы сохранить конкуренцию, надо иметь капитал. В конце концов, не шибко помогало AMD то, что ее продукция всегда была заметно дешевле конкурента — более 80% покупателей все равно предпочитали Intel.

Другим шагом навстречу потребителю стала реализация технологии PowerNow! в настольном варианте Athlon 64, отлично зарекомендовавшей себя ранее в мобильных процессорах. Здесь она будет называться Cool&Quiet и заключаться в том же — адаптивное динамическое изменение тактовой частоты и напряжения питания процессора в зависимости от нагрузки. Забегая вперед, отмечу, что себе я бы купил именно обычный Athlon 64 — за возможность работать в Word’е с остановленным кулером (взгляните на CPU Time в Task Manager — у меня процессорное время, занимаемое офисными программами, не превышает 5 минут в час, остальное время процессор простаивает!).

Хватит слов, переходим к делу. Московским офисом AMD нам была предоставлена для тестирования система на базе Athlon 64 FX-51-ой модели. Ею оказался алюминиевый корпус от Cooler Master в люксовой оснастке. Несколько слов о платформе. Материнская плата ASUS SK8N построена вокруг чипсета nForce3 с добавлением Serial ATA контроллера Promise 378. Сам чипсет, что показательно одночиповый. Внутри него умещается южный мост nVidia MCP 2 с мощнейшим DSP процессором и так называемый туннель на AGP порт — большего и не надо. Как мы уже писали, этот чипсет был представлен уже в начале года, и, как и все чипсеты для архитектуры AMD64, благодаря гибкости HyperTransport совместим с любым процессором этого поколения.

В тестовую машину установлен 1 Гбайт регистровой оперативной памяти DDR400 двумя модулями с таймингами 2,5-3-3-5 (при повышении напряжения питания памяти до 2,6 В). В качестве системного диска использовался Western Digital 400JB (7200 об/мин, буфер 8 Мбайт). В системном блоке также распологался RAID массив на Raptor'ах — SATA десятитысячниках от WD, но его использовать мы не стали из-за того, что не успели бы повторить все тесты на конкурирующих платформах с таким же RAID массивом. А для сравнения мы возьмем рузультаты из обзора плат на чипсетах Intel 865/875 с аналогичными конфигурациями, см. www.terralab.ru/system/28980 и www.terralab.ru/system/25250.

Для начала немного экзотический тест Queen на предсказание переходов. Этот синтетический тест напрягает блок прогнозирования ветвлений гораздо сильнее, чем это происходит в обычной жизни, но зато мы будем иметь представление who is who. Мы использовали вариант расстановки 32 ферзей на шахматной доске 32 на 32. Время засекалось средствами операционной системы (командная строка Windows XP) от начала до завершения исполнения программы, погрешность измерения времени для варианта n=32 составила менее половины процента. Хотя тест проводился на процессорах с разной частотой, мы вправе сравнить архитектуры потому, что программа помещается в любой кэш первого уровня, то есть результат идеально масштабируется с частотой.

Итак, хотя конвейер Athlon 64 был удлинен на 20 процентов, штрафное время за ошибку предсказания увеличилось лишь на одну десятую. Оптимизация для высоких частот не была однобокой. Сильно углубляться в анализ на этот раз мы не будем, и теперь пройдемся по тестам памяти и чисто вычислительной части..

Ну здесь и сомневаться не приходилось. Эффективность контроллера памяти составляет 87%! Хотя ранее у платформы AMD имелся чипсет nForce2 с такой же теоритической (6,4 Гбайт/сек) пропускной способносью, на практите ее ограничивала вдвое более узкая системная шина. Зато теперь поставлен новый рекорд для пропускной способности настольных систем.

Опять же налицо результаты интеграции контроллера памяти на кристалле процессора. Если ваши задачи включают интенсивную работу с памятью, то у бывшего фаворита наметился сильный соперник.

Перейдем к тестам вычислительной мощи процессоров. Здесь существует огромный выбор бенчмарков. Для начала, набирающий популярность MetaBench.

По общей сумме баллов в Метабенче Атлоны заметно проигрывают, но я бы не стал всецело полагаться на этот тест. Первое, что сразу вызывает сомнения — слишком малый размер пакета, около мегабайта, при том, что тест выдает 54 различных результатов. При этом туда входят обработка аудиофайла, сжатие и другие тесты, где казалось бы нужны бОльшие куски данных, хотя бы для "статистической" правильности результатов.

IMHO более предпочтительным является пакет ScienceMark. На фоне другой синтетики его выделяет "жизненость" теста. Здесь ясно видны выполняемые задачи, да и вид у него серьезный, с консолью, общепризнаными алгоритмами и продолжительным временем теста.

В задачах, напрягающих связку процессор+память, Athlon 64 FX ожидаемо на высоте.

Тоже самое с шифрованием:

Теперь ответы на главные вопросы на сегодня: насколько быстр он в реальным приложениях. Для выяснения этого мы попробовали применить самым объективный на данный момент пакет Winstone 2002/2003. Однако приложение LightWave 3D из мультимедиа части выдало одну из ошибок, описанных на сайте разработчиков. И хотя она была известна еще с прошлого года, частичное решение (перезагрузка) не помогло, а полного приведенно не было, и как я ни старался урезонить драйвер Sentinel, ответ на вопрос, обгонит ли Athlon 64 всегда сильного в этом тесте Pentium 4, на сегодня у нас нет.

В отличии от мультимедиа, пакет офисных приложений, прошел на ура, поставив новый рекорд активной работы.

Ситуация с играми и некоторыми другими приложениями рассматривается нами более подробно в отдельном обзоре на www.terralab.ru/system/29365.

Выводы относительно производительности нового процессора AMD Athlon 64 FX model 51. Здесь мнения редакции расходятся. Полного превосходства над Pentium 4 (Extereme Edition) нет. Но в тех задачах которые IMHO важны: научные приложения, большенство современных игр, набор приложений Business Winstone — он заметно быстрее. И перед тем, как поставить точку в этом обзоре (но далеко не точку в обзорах Athlon 64 вообще), сделаю небольшое лиричиское дополнение к цифрам производительности по поводу субъективного фактора, который становится все более важным: о системе охлаждения предоставленной тестовой платформы.

Cool&Quiet для Athlon 64 FX не обещали, и холодным осенним утром мне был преподнесен сюрприз. Пробудившись, одной рукой я включаю питание тестовой системы, другой вывожу из сна мой настольный компьютер (полностью отключать тестовый приходится из-за совместного шума кулеров GeForce FX, процессора и корпуса). Во время проверки утренней почты у меня промелькнула мысль о том, что не так уж сильно они и шумят, и я сразу повернулся к ним. Точно — два из них стояли неподвижно: вентилятор выдува из корпуса и процессора! «Хм, интересно, надо же, столько хвалились решением термальных проблем, а тут на тебе, останов кулеров тщательно валидированной системы прямо на руках у обозревателя. Что же, посмотрим, что будет дальше, может снять свой экстремальный ролик :) » щупаю радиатор процессора,  «Пока что теплый. Windows XP только загрузилась, несколько минут стоит в простое. Старшие модели Athlon XP или Pentium 4 уже давно бы раскалили радиатор». Прошло еще пару минут, и к моему сожалению, любопытная ситуация прекратилась: завертелись оба вентилятора.

Как только идиллия разрушилась, я полез перезагружаться в BIOS, чтобы зафиксировать температуру феномена. После reset’а стало ясно, что это была не случайность — они опять остановились. Захожу в настройки Power Management’а — температура процессора 40 градусов по Цельсию. Взглянул на настройки еще раз и все становится понятным. При первом же знакомстве с ними я включил опцию управления кулерами. Как мне тогда показалось, это был обычный для плат Asus Q-Fan, который может понижать на треть напряжение питания кулера. На самом же деле, теперь можно выставить еще и нижнюю температуры, ниже которой кулер отключается полностью. По дефолту она установлена в 40 градусов, и после ночи с открытой форточкой процессор не сразу до них согрелся (уже упоминалось о том, что даже после часа 3DMark’а, он не нагревался выше 57). Что же, новички хорошо воспитаны. Сюрприз оказался приятным.

Как и знакомство в общем. Читайте продолжение наших исследований нового процессора на www.terralab.ru/system/29365.