Во сколько раз Athlon FX быстрее Pentium 166MMX?

Задачи

Средний рост производительности, это хорошо, но, может быть, производительность не всех приложений так замечательно возрастает вместе с появлением новых процессоров? Spec выдаёт не только общую среднюю оценку производительности, есть возможность посмотреть расклад по отдельным приложениям, входящим в состав тестового набора. Так что рассмотрим, как масштабировалась производительность отдельных приложений, входящих в набор тестов Spec2000. Не для всех из приведённых выше процессоров есть результаты Spec2000, ограничимся процессорами, начиная с Pentium III.

Приведём краткое описание приложений, входящих в Spec2000.

Более подробное описание приложений можно найти на сайте.

Рассмотрим теперь степень роста производительности по отдельным приложениям.

Итак, практически все отдельные тесты показали хорошую масштабируемость. Некоторые, даже очень. Для Pentium 4 3200E это компиляция (gcc), математическая программа для работы с числовыми структурами (gap) и объектно-ориентированная база данных (vortex).

Что именно послужило причиной сверх линейного роста производительности, точно сказать сложно. Возможно, увеличившийся в современных процессорах размер КЭШа, то есть, большинство данных программы уже помещается в сверх быструю КЭШ память. Или же сыграло роль улучшение качества компиляторов.

Относительно плохо масштабируется лишь архивация больших объёмов данных (bzip2). Видимо, в данном случае, замедление вызвано отставанием роста скорости работы памяти от процессоров.

У процессоров AMD почему-то расчёт транспортной сети (mcf) плохо масштабируется. Судя по его результатам на различных процессорах, противный mcf очень критичен ко всему, в том числе, и к частоте, которая у процессоров AMD последнее время не росла.

Глядя на таблицу, можно увидеть интересные вещи. Например, в некоторых тестах Pentium III 1400 был быстрее Pentium 4 2000A. Например, в архивировании, несмотря на общее превосходство Pentium 4.

Процессоры AMD Athlon могли успешно соперничать в соответствии со своим рейтингом с процессорами Pentium4 даже с RDRAM до появления варианта "C" c 800MHz шиной, технологией HT и двухканальной памятью DDR400.

Процессор Pentium M вообще чемпион по соотношению производительность/частота. Идёт почти как Pentium 4 вдвое большей частоты.

После того, как процессоры перешагнули гигагерцовый рубеж, производительность по отдельным приложениям всё-таки начала разбалтываться относительно средней, чего не скажешь о более ранних процессорах. И некоторые процессоры получались сбалансированными, в том смысле, что прирост производительности отдельных приложений был близок к среднему, а некоторые - не очень. Процессоры Pentium 4 и Athlon XP до того, как вышли самые новые Pentium 4 Prescott и Athlon 64, были не очень сбалансированными. Производительность относительно старых процессоров сильно колебалась от приложения к приложению. Разброс мог достигать двух раз. Причём, за счёт провалов в производительности, а не за счёт всплесков.

Хотя, конечно это условное понятие сбалансированности относительно Pentium III, можно считать, что это они были не сбалансированными относительно новых процессоров. Таким образом, просто различные архитектуры по-разному проявляли себя на различных приложениях. Не смотря на примерное равенство по среднему показателю, в отдельных тестах разница производительности различных типов процессоров могла запросто колебаться плюс минус 50%.

Перейдём теперь к рассмотрению другой половины тестов, условно отнесённых к операциям с вещественными числами. Посмотрим, будет ли разброс результатов Spec FP аналогичен Spec Int.

Spec FP

Видно, что в целом приложения Spec FP относительно лучше выполняются на современных процессорах. Pentium 4 2400C во столько же раз быстрее Pentium III 500 в Spec FP, во сколько Pentium 4 3200E быстрее в Spec Int. Это объясняется характером приложений, входящих в группу FP. Они в целом осуществляют более регулярный доступ к памяти, то есть, память лучше кэшируется различными схемами предварительного кэширования и т.п. Это позволяет современным улучшенным процессорным ядрам проявить себя во всю мощь.

Другой немаловажный момент заключается в эффективном использовании во многих расчётных задачах, входящих в Spec FP, SIMD расширения SSE2. Это позволяет сверх линейно поднять производительность относительно соотношения частот.

Однако, разброс прироста производительности в этой группе тестов несколько больше. Рассмотрим Pentium 4 3200E Prescott, как самый производительный в этом наборе процессор. Прирост по отношению к младшему Pentium III колеблется от 5,2 и 5,3 в случаях соответственно art (распознавание образов) и amp (химические уравнения) до 10,7, 10,4 и, даже, 12,7 в тестах wupwise, galgel и equake. Эти три теста соответствуют решению математических уравнений, и, очень вероятно, в том числе и оптимизация вычислений при помощи SSE2 даёт такой прирост.

Кстати, процессоры без SSE2 в этом наборе тестов вообще не котируются. Все они показали гораздо более плохие результаты, чем в Spec Int. Если там младший Pentium4 проигрывал всем подряд, и малочастотным Pentium III и Athlon, то в данном случае он уже опережает всех своих предшественников. А о высокочастотных Pentium4 и говорить нечего.

Ещё относительно плохо, ниже среднего, масштабируются тесты messa - графическая библиотека, и apsi - метеорологическая программа. Но, всё равно, не меньше соотношения частот.

Интересные вещи можно наблюдать в более древней части таблицы. Процессор Pentium III 1100 неожиданно оказался медленнее, чем Pentium III 800. Дело в том, что частота шины у второго процессора составляет 133MHz, что гораздо выше, чем 100MHz шины Pentium III 1100. А частота шины очень важна для Pentium III, поскольку его ядро может выполнять много операций за такт и, таким образом, очень прожорливо. Это особенно интересно, если помнить, что Pentium III 800EB легко получался из Pentium III 600E разгоном по шине. Кстати, этот процессор за счёт архитектурных улучшений, той же шины, в некоторых тестах почти в два раза опережал Pentium III 500. Так вот и набегает сверх линейный прирост.

Собственно, довольно успешный и в этом тесте процессор Pentium M являет собой развитый Pentium III, с увеличенными КЭШами всех уровней, и имеющий широкую шину в 400MHz.

Имеющий память DDR, но это не главное, обычный Athlon значительно опережает обычные же Pentium III. Преимущество в некоторых вычислительных задачах достигает разов. Дело в новом для того времени многоконвейерном ядре Athlon против одноконвейерного ядра Pentium III. Только сильно улучшенный Pentium III 1400 на модифицированном ядре с большими кэшами и продвинутым механизмом предварительной выборки данных смог с ним соперничать.

Заключение

Итак, мы окинули взором развитие процессоров для персональных компьютеров за последнее десятилетие и убедились, что производительность процессоров росла гигантскими темпами, нарастала, как сходящий с горы снежный ком. И это ещё при некотором удешевлении компьютеров. Сейчас кажется, что производительность почти что некуда девать, не вспомним ли мы в будущем с большой ностальгией настоящий период времени?