AMD Athlon 64: Стресс-тест

Процессоры Athlon 64 2800+ / 3000+

Эпопея с процессорами Athlon 64 началась в далеком 2002 году. Компания AMD выпустила спецификации и опытные образцы Hammer (тогда так назывался Athlon64), чипмейкеры разработали наборы логики (VIA K8T(M)400+VT8235; nVidia Crush K8(G); SiS760 SiS755; ALi M1687 и даже ATI RADEON IGP 380/380M :). Кроме того, сама AMD выпустила собственный чипсет - AMD-8000. Образцы чипсетов попали в руки производителей материнских плат, и последние стали активно разрабатывать платы. Все выглядело очень серьезно и в конце 2002 года на прилавки магазинов должны были попасть как готовые системы, так и процессоры и платы по отдельности. Однако, производственные проблемы заставили AMD объявить о переносе даты выпуска процессоров.

Новая дата была определена как второй квартал 2003 года. А что бы поднять производительность текущей линейки SocketA было выпущено ядро Barton на 166(333DDR) Мгерцовой шине. В тоже время в руки журналистов попал роадмап AMD:

AMD Roadmap

И опять все выглядело очень даже серьезно. Причем настолько серьезно, что компания Intel для повышения производительности своих продуктов, перевела процессоры Pentium4 на 800 Мгерцовую шину. Однако AMD в очередной раз всех "перехитрила" - из-за производственных проблем выпуск процессоров был отложен на 4 квартал 2003 года. При этом инженеры компании продолжали выжимать последние соки из процессоров SocketA - ядро Barton было переведено на 200(400 DDR) Мгерцовую шину. Однако, конкурентную борьбу с Intel компания AMD начала проигрывать. И для сохранения рыночной доли оставалось проверенное средство - снижение цен. В результате платформа SocketA все больше и больше стала смещаться в бюджетный сектор, а рынок high-end систем почти полностью перешел к Intel.

И вот наступил сентябрь 2003 года Компания AMD представила новые процессоры: Athlon 64 в форм-факторе Socket754 и Athlon FX в форм-факторе Socket940. Однако в магазинах эти процессоры не появились - анонс оказался "бумажным". Впрочем, через какое-то время на прилавки магазинов все же попали процессоры Athlon 64 3200+ с 1-мегабайтным кешем L2, по очень высокой цене >500$.

А вот процессор Athlon FX оказался "более бумажным" - в продаже он появлялся очень редко по еще большей цене. На самом деле Athlon FX это все тот же серверный процессор Opteron, который появился в первой половине 2003года. В результате для сборки системы с таким процессором требовалась регистровая память (которая также увеличивала стоимость системы). Однако нужно отдать должное - процессор Athlon FX показывал очень высокий уровень производительности, и чуть не стал самым быстрым настольным процессором в мире. А помешал ему другой "бумажный" процессор - Intel Pentium4 XE (Extreme Edition). Обзор этих процессоров вы можете найти в материале "Athlon 64 FX против Pentium 4 Extreme Edition".

Итак, в 2003 году процессоры Athlon 64 поставлялись в очень незначительных количествах. И как только инженеры AMD улучшили процент выхода годных чипов, было объявлено о том, что якобы "спрос был недооценен" и теперь рынок будет насыщен. И действительно, в начале 2004 года процессоры Athlon 64 3200+ постоянно находились в продаже по цене ~450$.

А далее стали появляться только приятные новости. Во-первых появился в продаже процессор Athlon 64 3000+, который как и модель 3200+ работал на частоте 2Ггерц, но имел в два раза меньший объем кеша L2 (512Кбайт против 1Мбайт). Во-вторых было произведено снижение цен: стоимость 3200+ снизилась до отметки ~330$, а 3000+ стал продаваться по цене ~240$.

Что касается производителей материнских плат, то они выход Athlon 64 они встретили во всеоружии: в ассортименте каждой компании было по крайней мере по одной плате для Socket754. Более того, за то время когда AMD откладывала выпуск процессоров, чипмейкеры выпустили новое поколение чипсетов. Из них центральное место принадлежит VIA K8T800 и nVidia nForce3 150 (все предыдущие чипсеты отправлены в мусорную корзину).

Итак, в наших руках оказался процессор Athlon 64 3000+ на ядре Clawhammer с объемом кеша L2 = 512кбайт, и тактовой частотой 2Ггерц.

CPU тщательно упакован в пластиковый бокс, в котором находится еще кулер, усилительная пластина и пластиковая рамка сокета, фирменная наклейка, а также инструкция по установке.

Теперь посмотрим на сам процессор:

Слева - направо: AthlonXP, Athlon 64, Pentium4 (Northwood)

Особый интерес представляет маркировка:

и ее расшифровка:

В очередной раз подчеркну: маркировка предельной температуры (P=70C) означает предельную температуру корпуса процессора, тогда как процессорное ядро способно нормально функционировать при температуре вплоть до 100C, а производители материнских плат зачастую устанавливают предельную температуру для отключения систему=110C. Тоже самое абсолютно справедливо для платформы SocketA.

А в последние месяцы произошло очень приятное событие: AMD выпустила процессор Athlon64 2800+, с реальной тактовой частотой 1.8Ггерц (размер кеша L2=512кбайт).

Athlon64 2800+

Главным его достоинством является относительно низкая цена, которая не превышает 200$. Кстати о ценах: к сожалению цена на процессоры Athlon64 превышает цену аналогичных (по рейтингу производительности) процессоров Intel Pentium4. И последняя хорошая новость: AMD объявила о выпуске новых процессоров Athlon64 2600+, с тактовой частотой 1.6Ггерц. Ориентировочная цена на эту модель составляет 150$, что значительно расширит круг потенциальных покупателей. Правда до магазинов эти процессоры еще не дошли, в отличии от 2800+.

Разгон и перспективы

Как только я получил процессор Athlon64 2800+, то сразу же оценил его потенциал в области разгона. Причем основной целью этих экспериментов явилось не увеличение производительности, а определение практического "потолка" степпинга С0, т.е. определение максимальной частоты, на которой сможет работать это ядро. Кроме того интерес вызывает тепловыделение процессора на повышенных частотах.

Для разгона процессора Athlon 64 2800+ использовалась материнская плата Epox 8KDA3+ на чипсете nForce3 250Gb. Наибольшая частота, при которой система стабильно работала, была 2300Мгерц. При этом на процессор было подано напряжение со штатных 1.5V до 1.7V.

Охлаждение процессора было воздушным - применялся кулер Gigabyte 3D Cooler.

Естественно при более качественном охлаждении и при большем повышении Vcore мы могли бы достичь более высоких результатов. Однако я не думаю, что прирост частоты был бы значительным. По крайней мере, большинство владельцев процессоров степпинга С0, говорят о потолке =2300- 2400Мгерц.

Небольшой скачек частоты может быть достигнут при переходе на процессоры степпинга CG. Немногочисленные пользователи, которым удалось достать такой процессор сообщают о максимальных частотах порядка 2.4-2.6Ггерц. Кроме того, AMD планирует увеличить объемы производства за счет нового ядра Newcastle. Напомню, что первые процессоры Athlon64 имеют 1 Мбайт кеш-памяти второго уровня. А в моделях 3000+ и 2800+ половина кеша отключена (но физически на кристалле размещен 1Мбайт кеша). А новое ядро Newcastle имеет максимальный размер кеша L2=512Кбайт. В результате уменьшились размеры ядра, и как следствие - на одной пластине их стало больше. То есть увеличилось количество процессоров, которые имеют меньшую себестоимость. Параллельно достигнута другая задача - увеличен выход годных чипов.

Тепловыделение и технология Cool'n'Quiet

Сразу хочу обратить внимание на наличие на процессоре Athlon 64 распределителя тепла. Металлическая пластина (скорее всего - медная) полностью закрывает ядро; а по размерам, теплораспределитель значительно превосходит аналог у Pentium4.

Функция теплораспределителя ясна из названия: максимально быстро передать тепло от процессорного ядра - радиатору кулера. В принципе это позволяет использовать полностью алюминиевые радиаторы. Однако AMD решило перестраховаться и "боксовый" кулер имеет медное основание.

Еще одна важная функция теплораспределителя: защита хрупкого ядра процессора от внешних повреждений. Проблема повреждения ядра процессоров SocketA уже давно стала "больной темой" для AMD, и активно использовалась в дискуссиях между поклонниками различных платформ :). Так вот - теперь такой проблемы не существует (впрочем кривыми руками можно сломать все что угодно :).

Теперь пришло время взглянуть на "боксовый" кулер, который включен в состав стандартной комплектации Athlon 64.

Кулер имеет полностью медное основание с хорошим качеством обработки (710 баллов). Впрочем, качество обработки основания уже не играет столь важной роли как с кулерами SocketA (это понятно - ведь площадь контакта увеличилась во много раз).

На основание нанесен слой термоинтерфейс, который защищен от повреждений пластиковой крышкой. От основания отходят большое количество тонких алюминиевых ребер, которые заключены в металлический кожух, на котором установлен 70мм вентилятор.

С удовлетворением отмечаю, что вентилятор работает очень, очень тихо. И его шум полностью пропадает в шумах блока питания и кулера видеокарты. При этом кулер показывает отменную эффективность: при сравнении с кулером Gigabyte 3D Cooler он проигрывает около 8 градусов C.

Единственное что мне не понравилось - это очень тугой крепеж: кулер пришлось устанавливать с помощью отвертки. А давление на фиксирующий рычаг заставляло беспокоится за его целостностью.

К кулеру прилагается комплект из усилительной платины на обратную сторону материнской платы и пластиковой рамки процессорного сокета.

Максимально потребляемая мощность процессоров Athlon 64 равна 89Вт (это относится как к моделям 3000+, 3200+, 3400+, так и к Athlon FX51). С одной стороны это много (тепловыделение Athlon XP3000+ равнялось приблизительно 75Вт), но при сравнении с тепловыделением Prescott (>100Вт) это вполне приемлемое значение. Опять же вспомним что площадь теплораспределителя Athlon 64 гораздо больше чем у Pentium4. И кроме этого в рукаве у AMD есть сильный козырь: технология Cool'n'Quiet.

Ее суть заключается в следующем: в тех случаях, когда уровень нагрузки на процессор низок (офисные задачи, интернет-серфинг) процессор снижает скорость. Делает это он с помощью снижения множителя.

Итак, когда пользователь читает веб-страницу тактовая частота процессора равна 800Мгерц. Особо отметим, что снижается напряжение Vcore с штатных 1.5V до 1.3V. Этот момент также сильно влияет на снижение тепловыделение. В результате в таком режиме потребление энергии не превышает 35 Вт.

Причем даже этих 800Мгерц с большим запасом хватает на различные офисные задачи. Но вот если пользователь запустит более ресурсоемкое приложение (например DVD плеер), то Cool'n'Quiet увеличивает тактовую частоту до отметки 1.8Ггерц, а напряжение питания увеличивается до 1.4V. При этом типичное тепловыделение процессора равно ~66Вт.

И наконец если мы запустим какую-либо игрушку, то процессор увеличивает скорость работы до штатной (2 Ггерц) и поднимает напряжение Vcore до 1.5V (то же штатное).

Собственно ничего принципиально нового в технологии Cool'n'Quiet. Похожая схема управления энергопотреблением применялась в мобильных процессорах Athlon SocketA (а с помощью небольших ухищрений и на настольных процессорах Athlon XP :).

Причем довольно много обычных пользователей использовали downclocking в повседневной работе. Например, одно время у моих родителей работал компьютер с процессором Athlon XP на ядре Barton. Его тактовая частота составляла всего 1Ггерц (частота FSB = 200Мгерц; множитель = 5), а напряжение питания равнялось 1.1V. Все это дело охлаждалось только радиатором Zalman 6000Cu (иными словами бесшумное пассивное охлаждение). Причем производительности с головой хватало для интернет-серфинга, записи рецептов и т.п.

Возвращаемся к технологии Cool'n'Quiet. Для того что бы она реально работала необходимо выполнение трех условий. Во-первых, сам процессор должен поддерживать эту функцию (с этим как правило никаких проблем нет). Во-вторых, операционная система должна поддерживать спецификацию ACPI 2.0, и содержать обновленный драйвер процессора (т.е. для Windows XP скачиваем мегабайтный файл с amd.com). И наконец, материнская плата должна поддерживать эту функцию. А вот с последним пунктом возможны проблемы. Например в некоторых платах производителей второго эшелона эта функция не реализована (типичный пример Shuttle AN50R). Но платы ведущих производителей - в полном порядке (проверено на платах Asus K8V Deluxe, Gigabyte K8NNXP и MSI K8T Neo-FIS2R).

P.S. По отзывам пользователей, последняя версия биоса для платы Shuttle AN50R позволяет успешно включить Cool'n'Quiet.

Производительность

Для тестирования производительности была собраны следующие системы:

Итак в тестах использовался уже привычный набор приложений. Вначале посмотрим на результаты синтетических тестов.

Перед нами исключительно синтетические приложения, которые демонстрируют теоретическую производительность. Особо показателен результат теста Sandra 2002: старая версия программы "не узнает" систему Athlon64, и вычисляет пропускную способность памяти совершенно непонятным образом.

Тест MadonionFuturemark PCMark 2002 более серьезный и его результаты лучше отражают действительное соотношение сил.

Теперь тесты игровых приложений.

При рассмотрении результатов в игре Id Quake3 нужно помнить, что производительность этого приложения очень сильно зависит от пропускной способности подсистемы памяти. Появление встроенного контроллера памяти в процессоре Athlon64, позволило последнему серьезно увеличить производительность в этом тесте (напомню, что на движке Quake3 выпущено большое количество игр начиная от Return to Castle Wolfenstein и заканчивая Call of Duty).

В игре Serious Sam процессоры AMD всегда показывали отличные результаты, обгоняя многие процессоры Intel. С выходом Athlon64 преимущество продуктов AMD только увеличилось. Дело в том, что производительность в этой игре довольно сильно зависит от длины конвейера(особо показательна разница между 2.8E (ядро Prescott) и 2.8С (ядро Northwood)). Как следствие процессоры Pentium4, даже с частотами 3.2Ггерц и выше, выглядят слабо.

В остальных играх ситуация не меняется - процессоры Athlon64 показывают очень высокие результаты.

Производительность в двух последних тестах зависит исключительно от видеокарты; приведены они исключительно для оценки.

кбс. больше - лучше

сек. меньше - лучше

Выводы: процессор Athlon64 2800+ показывает великолепный уровень производительности. В играх он как минимум равноценен Pentium4 2.8Ггерц, и зачастую превосходит его. Кроме того, в играх типа SeriousSam он вообще находится вне конкуренции, обгоняя P4 3.2-3.4Ггерц. В остальных приложениях (офисные задачи, кодирование, сжатие) производительность зависит в первую очередь от структуры приложения и наличия различных оптимизаций. Если есть оптимизация под P4, то Athlon проигрывает. Если оптимизации нет, то показывает равные или более высокие результаты. То же самое можно сказать о структуре программы: если производительность в приложении зависит исключительно от тактовой частоты, то лучшие результаты будут показывать процессоры Pentium4. Впрочем, таких приложений не много.

Теперь посмотрим на масштабируемость процессора Athlon64, т.е. рост производительности при разгоне.

Вначале посмотрим на результаты синтетических тестов.

Перед нами исключительно синтетические приложения, которые демонстрируют теоретическую производительность.

Теперь тесты игровых приложений.

кбс. больше - лучше

сек. меньше - лучше

Выводы: в целом производительность Athlon64 разогнанного до частоты 2.3Ггерц можно считать равной скорости Pentium4 разогнанного до 3.6ГГерц. Причем, если частоту 2.3Ггерц процессор AMD берет не напрягаясь, то с разгоном Pentium4 оверклокеру придется помучиться. Впрочем разгон - дело очень тонкое: очень много зависит от материнской платы (чипсета, ревизии, версии биоса), оперативной памяти, блока питания и системы охлаждение. Во многом успех разгона определяется тем, насколько "удачным" попался конкретный экземпляр процессора (впрочем, в пределах одного степпинга результаты разгона приблизительно одинаковы).

Кстати, пара слов о следующих степпингах процессоров. В продаже уже появляются процессоры Intel Pentium4 на степпинге Prescott D1, в котором улучшена ситуация с тепловыделением и несколько увеличился "потолок" частоты (до 3.8-4.0 Ггерц). А компания AMD выпустила процессоры Athlon64 степпинга CG, в которых модифицирован контроллер памяти, а также увеличен "частотный потолок" до значений 2.4-2.6Ггерц. Поэтому основная борьба за звание "лучший процессор для оверклокинга" развернется именно между этими степпингами.

Выводы; выбор материнской платы

Несмотря на то, что с технической точки зрения процессор Athlon64 - это очень мощный и сбалансированный продукт, особой популярности он пока не завоевал. Причин этому явлению несколько. Во-первых не совсем правильная маркетинговая политика AMD. Кто из пользователей будет покупать "процессор AMD", который по цене дороже процессора Intel. Далее - очень короткий срок жизни платформы Socket754 просто отпугнул большую часть поклонников AMD. Информация о том, что в начале лета 2004 года выходят процессоры в формате Socket939 появилась очень давно, и самым разумным решением было дождаться именно этой платформы. Еще один важный фактор - доступность процессоров. Сейчас можно легко найти в магазинах любую модель Athlon64 (за исключением недавно анонсированного 2600+), но в течении нескольких месяцев после официального выхода ситуация была прямо противоположная (всему виной недостаточное производственные мощности AMD).

В результате мы в очередной раз увидели, что даже хороший продукт можно испортить плохим маркетингом. Что касается процессоров Athlon64 2800+3000+3200+ (Socket754) еще раз повторю, что довольно производительные модели с относительно низким уровнем тепловыделения (благодаря технологии Cool'n'Quiet). В настоящий момент их конкурентами являются топ-процессоры Intel Pentium4. Но в ближайшее время количество конкурентов резко увеличится: на рынке появятся платформы Intel LGA775 и AMD Socket939 (с поддержкой PCI Express), и системы Socket754 плавно переместятся в low-end сектор. Стоит заметить, что возможности последующего апгрейда процессоров для Socket 754 весьма и весьма ограничены - максимально быстрый процессор будет иметь индекс производительности 3700+. И весьма вероятно повторение ситуации с системами Socket423+Willamette, когда при апгрейде на них устанавливались неприлично низкие цены :).

Однако, если все же принято твердое решение приобрести систему с процессором Athlon64 Socket754, то позвольте дать пару советов по выбору материнской платы. В настоящее время на рынке присутствуют платы на чипсетах VIA K8T800, nVidia nForce3 150 и nForce3 250(GB). Наиболее привлекательными являются платы на nForce3 250GB (пример - Epox 8KDA3+). Этот чипсет является наилучшим выбором с точки зрения возможностей для оверлокинга, а также по возможностям расширения. Что касается производительности, то по этому параметру все платы на любых чипсетах практически равны. Дело в том, что контроллер памяти отсутствует на этих чипсетах - он расположен непосредственно на кристалле процессорного ядра. В результате, у производителей чипсетов очень мало возможностей как-то увеличить производительность своих продуктов.

Заключение

• Высокий уровень производительности (благодаря встроенному контроллеру памяти);
• Низкий уровень тепловыделения (технология Cool'n'Quiet).

• Высокая цена;
• Краткий срок жизни Socket754.

• Технологический предел степпинга C0 = 2.3-2.4Ггерц;
• Технологический предел степпинга CG = 2.4-2.6Ггерц.

Автор выражает благодарность компании Санрайз за предоставленный процессоры Athlon64 2800+ и 3000+.

Все вопросы, замечания и пожелания можно и нужно задавать в конференции.

Дополнительные материалы: