Процессоры Core 2 Duo: шок и трепет

Авторы: Владимир Романченко, Андрей Кузин, Дмитрий Софронов

Вступление

Сегодняшний день можно считать официальной точкой отсчёта эпохи нового поколения процессоров семейства Intel Core 2 Extreme и Intel Core 2 Duo для настольных ПК на базе ядра Conroe. Да, именно с сегодняшнего дня новая процессорная архитектура Intel, о которой все неустанно говорят как минимум последние полгода, получает официальный статус розничного товара и начнёт занимать своё законное место в наших настольных системах. Впрочем, нельзя говорить исключительно о процессорном дебюте ядра Conroe, поскольку по традиции компания Intel представила комплексное решение – новые процессоры в сочетании с новым семейством чипсетов Intel 965, на базе которых будут выпускаться различные платформенные решения в виде игровых ПК, развлекательных систем, офисных компьютеров и т.д. Тем не менее, наш сегодняшний материал посвящён сугубо практическому исследованию реальных возможностей нового поколения процессоров – для начала, в сочетании с флагманским "десктопным" чипсетом Intel 975X. Фактически, этим обзором мы открываем череду исследований возможностей процессоров Core 2 Duo в различном "окружении" – с разными системными платами на разных чипсетах, с разными видеокартами и другими компонентами. Благо, как показали первые же тесты новых процессоров, исследовать есть что. Даже заголовок сегодняшний статьи акцентирован отнюдь не ради красного словца: в кои веки производитель процессоров, выпуская новое поколение своей продукции, порадовал нас не традиционным десятком-двумя процентов, а 2-кратным приростом производительности, да ещё и на фоне реального снижения температуры кристалла. Надеемся, читатели простят нам столь эмоциональное вступление, особенно когда увидят результаты тестовых испытаний. И всё же позвольте до перехода в лабораторию несколько подробнее ознакомить вас с характеристиками сегодняшних тестов. Хотя бы ради того, чтобы затем понять, каким образом получаются впечатляющие показатели в бенчмарках. Впервые детальные подробности об архитектуре процессоров Core 2 Duo были озвучены на весенней сессии Форума Intel для разработчиков - IDF Spring 2006. Именно тогда мы узнали о новых усовершенствованиях архитектуры Core. Впрочем, названия новых процессорных брендов Intel для настольных ПК - Core 2 Duo и Core 2 Extreme, стали известны несколько позже, в мае 2006. Как только стала известна исчерпывающая информация о чипах с рабочим названием Conroe, появился смысл опубликовать сводный теоретический материал о новом поколении микроархитектуры Core. Пропустившим по каким-то причинам статью Эволюция многоядерной процессорной архитектуры Intel Core: Conroe, Kentsfield, далее по расписанию или уже позабывшим её основные тезисы советуем освежить информацию, с ней вам будет гораздо легче осмыслить тестовые результаты. Сегодня же будет достаточно упомянуть ключевые характеристики новых процессоров Core 2 Duo и Core 2 Extreme, унаследованные у предшественников Intel Pentium M, обогащённые лучшими наработками архитектуры NetBurst и рядом совершенно новых технологий:

• Intel Wide Dynamic Execution - технология выполнения большего количества команд за каждый такт, повышающая эффективность выполнения приложений и сокращающая энергопотребление. Каждое ядро процессора может выполнять до четырех инструкций одновременно с помощью 14-стадийного конвейера
• Intel Intelligent Power Capability - технология, с помощью которой для исполнения задач активируется работа отдельных узлов чипа по мере необходимости, что значительно снижает энергопотребление системы в целом
• Intel Advanced Smart Cache - технология использования общей для всех ядер кэш-памяти L2, что снижает общее энергопотребление и повышает производительность, при этом, по мере необходимости, одно из ядер процессора может использовать весь объём кэш-памяти при динамическом отключении другого ядра
• Intel Smart Memory Access - технология оптимизации работы подсистемы памяти, сокращающая время отклика и повышающая пропускную способность подсистемы памяти
• Intel Advanced Digital Media Boost - технология обработки 128-разрядных команд SSE, SSE2 и SSE3, широко используемых в мультимедийных и графических приложениях, за один такт

К этому также стоит добавить использование современного 65 нм техпроцесса при производстве новых 2-ядерных чипов, что дополнительно позволило снизить энергопотребление и повысить граничную тактовую частоту чипов (разумеется, относительно "ближайших родственников" со схожей микроархитектурой – процессоров семейства Intel Core Duo). При этом тактовые частоты системной шины процессоров Core 2 Duo составляют 800 или 1066 МГц, объём кэша L1 каждого ядра – по 32 Кб для данных и инструкций соответственно, объём общего распределённого кэша L2 - 2 Мб или 4 Мб. Наконец, осталось разобраться лишь с прикладными вопросами. С цоколёвкой новых процессоров всё ясно – это привычный и хорошо знакомый LGA775. Зато маркировка процессоров значительно изменилась. Нельзя сказать, что сочетание буквенного префикса и следующего за ним 4-значного цифрового индекса так уж неожиданно, тем более, что мобильные процессоры Core и Core Duo уже почитай полгода маркируются именно так. И всё же для настольных платформ такие обозначения процессоров внове. Вот как в целом рекомендуется правильно расшифровывать новую 5-символьную маркировку процессоров Intel для настольных и мобильных систем. Буквенный индекс в начале маркировки классифицирует TDP процессора, без всякого соотношения с форм-фактором:

• X - TDP более 75 Вт
• E - TDP от 50 Вт и выше
• T - TDP в пределах 25 Вт – 49 Вт
• L - TDP в пределах 15 Вт – 24 Вт
• U - TDP порядка 14 Вт и менее

В свою очередь 4-значный цифровой индекс также несёт смысловую нагрузку. В общем случае, чем большее 4-значное число представлено маркировкой процессора, тем большей производительностью и энергопотреблением он характеризуется. В то же время первая цифра означает принадлежность чипа к определённому семейству продуктов, вторая цифра – соответствующий расклад чипов внутри семейства. Соответственно, чем больше цифра, тем производительнее чип. Вот несколько примеров того, как выглядят маркировки современных процессоров и как они расшифровываются:

• Core 2 Extreme X6800 – 2,93 ГГц, 4 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB
• Core 2 Duo E6600 – 2,4 ГГц, 4 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB
• Core 2 Duo E6400 – 2,13 ГГц, 2 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB
• Core Duo T2500 – 2 ГГц, 2 Мб кэша L2, 667 МГц FSB
• Core Duo U2500 – 1,06 ГГц, 2 Мб кэша L2, 533 МГц

Разумеется, такой метод маркировки чипов не имеет никакой связи с PR-рейтингами процессоров AMD, претендующих на какое-то условное соответствие каким-то условным мегагерцам какого-то условного процессора, всё гораздо проще: чем больше число, тем производительнее чип. Вероятно, после бесславного финала окончательно дискредитировавшей себя системы оценки производительности лишь по тактовой частоте чипа это единственный способ оперативной оценки суммарных свойств чипа "на глазок", без копания в подробных спецификациях. Что касается нового характера маркировки чипов Intel взамен применявшейся ранее комбинации из 3 цифр, то здесь наконец-то можно вздохнуть с облегчением: теперь как графика, так и процессоры от всех основных игроков рынка обладают схожей структурой названий, вопрос лишь в том, у кого первого не выдержат нервы, кто первый "сорвётся" на 5-значные числа. ;-) Вот, собственно, и всё вступление, теперь переходим к описанию стенда и непосредственно тестированию. Авторы: Владимир Романченко, Андрей Кузин, Дмитрий Софронов

Как и что мы тестировали

Оно конечно заманчиво – свести в одно тестирование все актуальные в настоящее время типы процессоров и сравнить их реальные возможности. Однако сегодня мы приняли решение ограничиться лишь наиболее характерными чипами производства Intel – тем более, что "топовый" процессор от AMD по сию пору остаётся для нашей редакции штукой, встречающейся только в сказках, и проводить сравнение платформ абы как не наш метод. Зато сравнение пяти LGA775 чипов Intel для разных сегментов - от самого low-end до самого производительного, отличный способ оценить масштабы изменений и заодно представить на перспективу, каким же будет дальнейшее ценовое позиционирование прежних поколений процессоров после появления новинок в рознице. Итак, представляем участников сегодняшнего тестирования:

• Intel Core 2 Extreme X6800 – Conroe, Dual Core, 65 нм, 2,93 ГГц (множитель х11, не залочен), 4 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB, TDP 75 Вт; поддержка Enchanced Intel SpeedStep, Intel Virtual Technology, Intel EM64T, Execute Disable Bit, работа только с чипсетами 975X и P965 (Q965 и S965 не поддерживаются);
• Intel Core 2 Duo E6700 - Conroe, Dual Core, 65 нм, 2,66 ГГц, 4 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB, TDP 65 Вт;
• Intel Pentium 4 Extreme Edition 3,73 Ghz – Prescott2M, HT, 90 нм, 3,73 ГГц, 2 Мб кэша L2, 1066 МГц FSB, TDP 115 Вт;
• Intel Pentium 4 670 3,8 Ghz - Prescott, 90 нм, HT, 3,8 ГГц, 2 Мб кэша L2, 800 МГц FSB, TDP 115 Вт;
• Intel Pentium 4 D820 - SmithField, Dual Core, 90 нм, 2,8 ГГц, 2 x 1 Мб кэша L2, 800 МГц FSB, TDP 89 Вт;
• Intel Pentium 4 520 - Prescott, 90 нм, HT, 2,8 ГГц, 1 Мб кэша L2, 800 МГц FSB, TDP 84 Вт;
• Intel Celeron D 331 - Prescott, 90 нм, 2,66 МГц, 256 кэша L2, 800 МГц FSB (4 х 200 МГц).

Познакомимся поближе с новичками. Вот так выглядит инженерный образец самого производительного чипа тестирования - Intel Core 2 Extreme X6800. Вот такую информацию о нём выдаёт утилита CPU-Z. Таков внешний вид образца процессора Core 2 Duo E6700 (2,66 ГГц). Информация о Intel Core 2 Duo E6700 утилиты CPU-Z. Пусть вас не смущает загадочная надпись SSE4 среди характеристик процессоров, именно так распознаётся набор возможностей, добавленный в новой версии микроархитектуры Core. Тестирование производилось на базе системы со следующими компонентами:

• Материнская плата Intel D975XBX форм-фактора ATX на базе чипсета Intel 975X Express со свежей прошивкой BIOS (Rev. 1209);
• Память – 2 x 512 Мб Corsair XMS2 667 МГц;
• Графическая подсистема NVIDIA GeForce 7950GX2 1 Гб (ForceWare 91.31);
• Графическая подсистема ATI X1900 XTX CrossFire Edition 512 Мб (Catalyst 6.5);
• Система охлаждения - TermalTake Big Typhoon;
• Блок питания - HIPER HPU-4R580-MU;
• Операционная система – Windows XP (5.1.2600), SP2, DX9.0c.

На снимках установок BIOS хорошо заметно, что системная плата с успехом "узнала" процессор Intel Core 2 Extreme X6800. Настройки BIOS позволяют менять многие параметры настроек в широких пределах. Стоит отметить несколько интересных моментов, с которыми мы столкнулись в процессе работы с совершенно новыми компонентами. Прежде всего – это непривычный 8-контактный разъём дополнительного питания платы Intel D975XBX, появившийся взамен уже ставшего привычным 4-контактного. Увы, оперативные поиски блока питания с соответствующим разъёмом в московских магазинах успехом не увенчались. Пришлось на скорую руку "эмулировать" подключение этого разъёма, после чего всё пошло как по маслу. И ещё один немаловажный момент – это тепловыделение процессоров. Какой бы сильной ни была нагрузка, каким бы тяжёлым ни был бенчмарк, тепловыделение обоих новых процессоров оставалось неизменно низким. Особенно поразительным был момент смены процессоров, когда взятая в руки системная плата оказался… слегка тёплой с обычно горячей обратной стороны. Более того, в процессе одного из экспериментов кулер TermalTake Big Typhoon оставался незакреплённым – просто лежал поверх процессора Core 2 Duo E6700, который при этом был полностью загружен и работал, как бы "не замечая" этакой "шалости". Конечно же от новых поколений процессоров всегда ожидается более или менее значимый прирост производительности, но чтобы при этом наблюдалось столь впечатляющее по сравнению с предшественниками снижение тепловыделения – пожалуй, в таких масштабах это происходит впервые. Что ж, самое время оценить производительность новинок. Переходим к процессу тестирования.

Авторы: Владимир Романченко, Андрей Кузин, Дмитрий Софронов

Системные бенчмарки

Начнём с традиционных системных пакетов. Оба новых процессора показали впечатляющие результаты при работе с пакетом PCMark05, однако наиболее впечатляющие "всплески", в конечном счёте повлиявшие на суммарный PCMark Score, наблюдаются в тестах CPU и Memory. Особенно выпечатляют пики пророста производительности при работе с 4 Кб и 192 Кб фрагментами, что отражает эффективную организацию работы кэша. Тестирование пакетом SiSoft Sandra 2005 показывает просто ураганный прирост производительности. Если при сравнении результатов по старинке отталкиваться только от тактовых частот, то иначе как проделками инопланетной техники результаты Intel Core 2 Extreme X6800 и Core 2 Duo E6700 не назвать – даже 2-ядерный SmithField остался далеко-далеко позади. Стоит отметить, что в продолжение этой темы – в следующем материале, мы намерены уделить особое внимание исследованию работы новых чипов при обработке приложений, оптимизированных под многопоточность – таких как кодирование MP3, 3D рендеринг, архивирование и т.д., а также одновременное исполнение нескольких подобных задач. Однако в нашем первом материале по чипам Core 2 Duo было решено уделить максимум внимания наиболее зрелищным 3D тестам. Благо, есть на что посмотреть.

3D бенчмарки

Если в стареньких тестах вроде AquaMark 3 или 3DMark03 десятками тысяч "попугаев" уже никого не удивить, то значительное превосходство новой архитектуры по результатам современного 3DMark05 и особенно новейшего 3DMark06 просто сводит на нет всё, что было до этого. Очень хочется сдержать эмоции, но по другому тут трудно сказать: Intel не оставила от своей старой архитектуры NetBurst мокрого места. И даже представить страшно, как будут смотреться на фоне Core 2 Duo процессоры Athlon 64… Что ж, на очереди - жестокий, но необходимый Coup de Grâce. Игровыми тестами. Полная, безоговорочная капитуляция NetBurst. Белый флаг и мольбы побеждённого о пощаде не заметны и не слышны за подбрасываемым в воздух шляпами и аплодисментами победителю.

Выводы

Итак, полная победа ядра Conroe и микроархитектуры Core. Собранный в единый кулак комплекс новых технологий – увеличение количества команд исполняемых за такт до четырёх; эффективное энергопотребление, реорганизация работы кэш-памяти, распределённый кэш L2; оптимизация работы подсистемы памяти, обработка 128-разрядных команд за один такт и многое другое привели Intel к заветной цели, резкому росту ключевых показателей современных процессоров - производительности на такт и производительности на ватт. Давненько мы не встречали новой процессорной архитектуры, с места в карьер показывающей улучшение производительности практически в разы! Если же учесть, что любая новая процессорная архитектура в течение полугода после анонса только наращивает свои возможности, то даже страшно представить, какие потенциальные сюрпризы готовит нам серия Core 2 Duo. Стоит упомянуть, в розницу пойдут процессоры Core 2 Duo следующего за представленными в нашем тестировании чипами ещё более экономичного степпинга. Что же дальше? Как это ни прискорбно сообщить, но похоже, чипам с архитектурой Intel NetBurst пора на заслуженный покой, в нишу недорогих low-end процессоров – пора расчищать место Core 2 Duo, чтобы они поскорее добрались хотя бы до mainstream-уровня. Что касается соперников из лагеря AMD, конечно же, для окончательного вердикта необходимо провести не одно тестирование. И всё же что-то в душе подсказывает, что новенькие Core 2 Duo им не по зубам. И это, похоже, надолго.