AMD Athlon XP. Thoroughbred vs Barton

Новые ядра процессоров Athlon XP: Thoroughbred-B и Barton

Начало 2003 года было отмечено повышенной активностью со стороны компании AMD. Еще в конце прошлого года на полках магазинов появились процессоры Athlon XP с ядром Thoroughbred, изготовленные по 0.13мкм техпроцессу. Причем на новом ядре производились не только старшие модели линейки Athlon XP, но и некоторые младшие модели - в частности 1700XP и 1800XP. Именно эти модели имели незаблокированный множитель и пользовались повышенным спросом со стороны оверклокеров. Интерес к этим процессорам был настолько велик, что мы даже провели специальное стресс-тестирование процессора Athlon XP 1700+.

А в секторе наиболее производительных процессоров AMD столкнулась с некоторыми проблемами при увеличении тактовой частоты в районе ~2200Мгерц. В результате чего инженеры компании вынуждены были искать иные способы увеличения производительности. Один из таких способов лежал практически на поверхности и не требовал значительных затрат на разработку. Речь идет о повышении частоты процессорной шины с 133(266DDR) до 166Мгерц (333DDR).

Причем особых трудностей при реализации этого способа не было. От компании AMD требовало только перенастроить часть производственных линий на новую комбинацию "множитель+частота". И кроме того провести некоторые необходимые тесты и программы сертификации. В большинстве случаев это была почти формальность - наиболее распространенные чипсеты VIA KT333 и KT400 имели поддержку 166Мгерцовой (333DDR) шины и многие использовали ее уже довольно долгое время (в частности мы провели первые тесты 166Мгерцовой шины в апреле 2002года -> см. обзор платы Epox 8K3A).

Итак, а ассортименте AMD появились три процессора: 2600+ (2083MHz), 2700+ (2167MHz) и 2800+ (2250MHz), которые работали на частоте FSB = 166Мгерц и имели объем кеш-памяти второго уровня(L2) 256Кбайт.

Однако для борьбы с конкурентами этого оказалось явно недостаточно. И тогда в дело пошли другие способы увеличения производительности. Так на суд широкой публике было представлено новое процессорное ядро - Barton.

слева - Thoroughbred, справа - Barton

Основное его отличие от ядра Thoroughbred заключается в увеличенном объеме кеша L2, объем которого был увеличен в 2 раза (с 256Кбайт до 512Кбайт). Как следствие увеличилось количество транзисторов - с 37.6 млн. до 54.3 млн. При этом совершенное естественно изменились физические параметры ядра: площадь ядра увеличилась с 84 мм до 101мм . Кроме этого увеличилось тепловыделение с 68 Вт до 74 Вт, зато несколько уменьшилось типичное тепловыделение с 64Вт до 53-58Вт; но об этом аспекте мы поговорим отдельно.

В результате производительность ядра была увеличена, что дало возможность AMD в очередной раз пересмотреть процессорный рейтинг. Так были выпущены следующие процессоры: 2500+ (1833MHz), 2800+ (2083MHz) и 3000+ (2167MHz).

Еще одно отличие ядра заключается в новом идентификаторе CPU ID. Напомню, что первые модели ядра Thoroughbred (или степпинг A) имели CPUID = 680, улучшенная модель Thoroughbred (или степпинг B) имела CPUID=681. А вот процессоры с ядром Barton имеют этот идентификатор равным 6A0 (или 6.10.0 по Wcpu).

Barton XP2500+

Еще один очень важный вопрос, который возникнет у покупателя новых процессоров, это вопрос совместимости. Практически при каждой смене процессорного ядра часто встречаются ситуации, когда новые процессоры не работают на некоторых материнских платах. В подавляющем большинстве случаев в этом виноваты производители материнских плат, которые по тем или иным причинам не полностью выдержали спецификации AMD.

Однако для процессоров с 166Мгерцовой шиной ситуация несколько иная. Официальная поддержка этой шины есть только у чипсетов VIA KT400KT333 и nVidia nForce II. Есть еще чипсет SiS746, который, правда, никто в глаза не видел. А вот владельцы плат на других чипсетах могут столкнутся с проблемами при переходе на 166Мгерцовой шину.

Ситуацию усложняет и тот факт, что сами по себе упомянутые чипсеты не являются гарантией стабильной работы новых процессоров. В частности для стабильной работы процессоров Barton необходимо, чтобы стабилизатор питания был способен выдавать токи до 45 А включительно.

В результате список официально сертифицированных плат для процессора Barton XP3000+ весьма краткий:

• nVIDIA nForce2
  • ASUS A7N8X
• SiS 745
  • ASUS A7S333
  • MSI MS-6561
• VIA KT333
  • ASUS A7V333 rev1.04
  • ASUS A7V333 rev2.0
  • Biostar M7VIP
  • Epox EP-8K5A2
  • Gigabyte GA-7VR rev2.0
  • Jetway V333DA
  • Jetway V333U
  • MSI MS-6382E
  • MSI MS-6593
• VIA KT400
  • Abit KD7
  • ASUS A7V8X rev1.04
  • Biostar M7VIK
  • Epox EP-8K9A2
  • Gigabyte GA-7VAXP rev1.0
  • Gigabyte GA-7VAX rev1.1
  • Gigabyte GA-7VA rev1.0
  • MSI KT4 Ultra
  • MSI MS-6596
  • MSI MS-6712

Впрочем, если ваша материнская плата отсутствует в списке, не стоит расстраиваться. Во многих случаях для поддержки новых процессоров необходимо всего лишь обновить биос, в результате чего список плат будет постоянно увеличиваться.

Разгон и перспективы

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

Для разгона процессора Athlon XP 2800+ использовалась материнская плата Abit KD7-RAID на чипсете VIA KT400. Наибольшая частота, при которой система стабильно работала, была 2448Мгерц. При этом на процессор было подано напряжение со штатных 1.65V до 1.8V , что вполне укладывается в "безопасные" 10%.

Охлаждение процессора было воздушным - применялся кулер Zalman 6000Cu.

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. Большинство сетевых обозревателей так и не смогли перешагнуть через отметку 2500-2600Мгерц.

Но и эта частота внушает определенное уважение к ядру Barton. Кроме того это означает, что у AMD есть еще некоторые резервы в плане выпуска новых процессоров. Кроме того инженеры компании постоянно улучшают 0.13мкм технологический процесс и совершенно не исключено, что к концу 2003 года процессоры Barton будут работать на таких частотах при сравнительно небольшом Vcore = 1.65 - 1.7V.

Теперь пара слов о разгоне процессоров Thoroughbred. Для этого я приобрел в магазине 3 процессора степпинга B, маркированных как XP1700+ с серией JIUCB 0240MPM. Так вот, 2 из 3 процессоров показали отличные результаты по разгону - максимальная стабильная частота составила приблизительно 2100Мгерц (~2600XP). Третий процессор из этой же партии не смог преодолеть планку 1900Мгерц.

Кстати небольшое замечание о маркировке - на процессорах Thoroughbred и Barton она находится на специальной наклейке черного цвета (напомню - у Palomino маркировка располагалась непосредственно на ядре).

Так у протестированных процессоров Thoroughbred-B рабочее напряжение составляло 1.6V (буква U), а у процессоров Barton - 1.65V (буква K). Именно внимательное изучение маркировки позволяет разделить процессоры Thoroughbred степпинга A (рабочее напряжение - 1.5V "L") и степпинга B. Кроме того, у процессоров Thoroughbred-B есть буква "B" перед датой производства (например, JIUCB 0240MPM). А что касается процессоров Barton, то их очень легко определить по внешнему виду - они имеют продолговатое ядро.

Palomino, Thoroughbred и Barton

Так или иначе можно сделать вывод об отличной разгоняемости младших моделей Thoroughbred, что позволяет в некоторых случаях использовать их в качестве равноценной замены high-end процессорам. Как покажет дальнейший тест производительности, разогнанный процессор Thoroughbred превосходит Barton 2500XP и незначительно уступает модели 2800XP.

Производительность

Для тестирования производительности была собрана следующая система:

Естественно наибольший интерес вызывает вопрос - насколько повлияло увеличение в ядре Barton объема кэш-памяти второго уровня. Для этого и процессор с ядром Barton и с ядром Thoroughbred-B были установлены на одну и ту же частоту = 2075Мгерц (реальная 2079.5Мгерц). При этом частота системной шины (FSB)= 166Мгерц, а множитель был установлен = 12.5. В результате на одинаковой тактовой частоте Barton имел индекс производительности 2800+, а Thoroughbred имел индекс 2600+.

Кроме сравнения с Thoroughbred, мы оценим производительность разогнанного процессора, как некий взгляд на производительность будущих моделей Barton. Для этого я установил процессор на частоту FSB = 190 и множитель = 12.5. В результате частота процессора составила 2375Мгерц (сколько это в XP я не знаю :).

В этом месте нужно сделать несколько пояснений. Я использовал платы на чипсете nForce II, поскольку именно этот чипсет является наиболее производительной платформой для процессоров SocketA. Так вот, ни плата Epox 8RDA+, ни плата Asus A7N8X не позволила мне установить множитель выше 12.5 . При установке множителя 13 и выше, плата Epox не стартовала, а плата Asus устанавливала частоту процессора ~ 830Мгерц (т.е. использовала младшие множители). А вот любые множители ниже 13 устанавливались легко и система отлично работала.

При установке же процессора Barton в плату Abit KD7-RAID все множители, включая 13 и выше, работали без проблем.

В результате тест производительности разогнанного Barton я проводил на плате Asus A7N8X. Эта плата показала себя исключительно с хорошей стороны в плане стабильной работы на высоких частотах. Так на частоте FSB = 190Мгерц мы имели абсолютную стабильность во всех приложениях. При этом память работала в синхронном двухканальном режиме.

Итак в тестах использовался уже привычный набор приложений.

Вначале посмотрим на результаты синтетических тестов.

Перед нами исключительно синтетические приложения, которые демонстрируют теоретическую производительность.

Теперь тесты реальных приложений.

меньше - лучше (сек.)

Обратите внимание, что процессор Barton работает заметно быстрее, чем Thoroughbred на той же тактовой частоте.

И наконец тесты игровых программ.

При рассмотрении результатов в игре Id Quake3 нужно помнить, что производительность этого приложения очень сильно зависит от пропускной способности подсистемы памяти. Увеличение объема кэш-памяти второго уровня в ядре Barton в данном случае привело всего-лишь к ~5% прироста скорости.

А вот в игре Serious Sam мы наблюдаем куда больший прирост производительности (~10%). Движок этой игры гораздо чувствительнее относится к увеличению L2.

Что касается DirectX игр, то перед нами схожая картина - прирост производительности при переходе с ядра Thoroughbred на Barton (при одинаковой тактовой частоте) составляет от 4% до 10 %.

Однако следует понимать, что существует ряд приложений, в которых объем кэш - памяти второго уровня (L2) может практически не влиять на производительность. Это могут быть чисто вычислительные задачи наподобие 3d studio MAX, в которой тактовая частота значительно сильнее влияет на скорость работы. В результате вполне возможны ситуации, когда процессор Thoroughbred 2800XP (2250Мгерц) будет работать быстрее, чем Barton 3000XP (2175Мгерц).

Тепловыделение

Мы уже привыкли, что с ростом тактовой частоты процессоры греются все сильнее и сильнее. Правда, время от времени производители переходят на более "тонкие" технологические процессы и тепловыделение CPU несколько уменьшается. Однако наращивание тактовых частот все равно не решает проблемы повышенного тепловыделения. Ситуацию усугубляет и тот факт, что площади ядер становятся все меньше и меньше. Следовательно уменьшается площадь соприкосновения ядра и радиатора, что означает повышение требований к последнему в плане теплопроводности.

Процессоры Thoroughbred и Barton служат отличным примером, демонстрирующим эту ситуацию. После перехода с 0.18мкм на 0.13мкм площадь ядра уменьшилась до 84кв.см у Thoroughbred. У ядра Barton площадь несколько больше - 101кв. мм, однако максимальное тепловыделение у старшей модели (XP3000+) составляет около 75Вт, что накладывает довольно жесткие требования на охлаждающие устройства.

В частности компания AMD настоятельно советует использовать радиаторы с медным основанием или медной вставкой. Помимо этого требования есть еще целый ряд требований по массе, конструкции крепления и другим параметрам. В результате на настоящий момент в перечне рекомендованных к использованию кулеров есть всего 4 модели:

• Ajigo MF034-032
• AVC 112C86FBH01
• Dynatron DC1206BM-L / 610-P-Cu
• Fannertech Spire SPA07B2

Российскому пользователю эти кулеры незнакомы, как и другая продукция перечисленных компаний. Однако не стоит тревожится по этому поводу - большинство имеющихся в продаже медных или частично медных кулеров вполне сгодятся для охлаждения Barton`a или Thoroughbred`a.

В ближайшее время мы сравним несколько кулеров для платформы SocketA и в качестве тестового процессора будет использован Barton XP2800+.

А сейчас я приведу некоторые предварительные данные, которые помогут нам оценить тепловыделение нового ядра Barton по сравнению с ядром Thoroughbred.

Итак, для сравнения тепловыделения разных ядер я установил процессоры в следующий режим: частота FSB=166Мгерц, множитель = 12 (итоговая частота = 2Ггерц), напряжение Vcore = 1.75V. В качестве тестовой платформы использовалась материнская плата Abit KD7, которая позволяет считывать информацию о температуре ядра процессора (на графиках эти значения идут с пометкой "Core").

Результат тестирования следующий: ядро Barton греется на 2-3 градусаС больше, чем ядро Thoroughbred как в режиме "холостого" хода (Idle), так и при полной загрузке (Burn).

Что касается стандартного режима (13х166х1.65V), то можно заметить, что его тепловыделение относительно невелико. Интересно отметить также, что при повышении тактовой частоты без повышения напряжения, тепловыделение остается на том же самом уровне (изменение в пределах погрешности). А вот при увеличении напряжения Vcore на 0.1V приводит к очень сильному увеличению тепловыделения. В результате можно сделать вывод о том, что для серьезного разгона процессора Barton необходимо очень качественное охлаждение.

Кстати об охлаждении - во всех тестах я использовал кулер Zalman 6000Cu, который отличается полностью медным радиатором и большой площадью поверхности. А что касается рекомендованных кулеров, то из вышеупомянутого перечня мне удалось протестировать только модель производства Ajigo, которая, несмотря на медное никелированное основание, показала весьма слабые результаты (с точки зрения оверклокинга).

Ajigo MF034-032

Еще одним средством для уменьшения тепловыделения и снижения потребляемой мощности является функция S2K Bus Disconnect. Ее смысл заключается в отключении процессора от системной шины в том случае, когда процессор находится в "ждущем" режиме. В этом случае процессор переходит в режим пониженного энергопотребления и его температура заметно падает. Все современные чипсеты поддерживают такую функцию, однако производители материнских плат весьма прохладно отнеслись к ее реализации. В результате широкую популярность получили различные утилиты, такие как CPUCool или VCool, которые принудительно включают эту функцию.

Однако в ближайшее время ситуация может значительно поменяться в лучшую сторону. Компания AMD официально объявила о том, что сертификации будут подлежать только те платы, в которых реализована функция S2K Bus Disconnect. Т.е. количество материнских плат с поддержкой этой возможности будет неуклонно увеличиваться. А пока только платы: ASUS A7V8X rev1.04, EPoX EP-8K9A2, Gigabyte GA-7VAXP rev1.0, Gigabyte GA-7VAX rev1.1 и Gigabyte GA-7VA v1.0 могут похвастаться наличием функции S2K Bus Disconnect.

Итак, выводы. Несмотря на несколько возросший уровень тепловыделения, никаких специальных средств для охлаждения процессоров Barton не нужно. Любой кулер, который успешно справлялся с тепловыделением Thoroughbred, точно так же справится и с тепловыделением процессора Barton. Единственный совет, который можно дать при выборе кулера, заключается в наличии медного основания. А если планируется разгон с повышением напряжения более 0.1V , то желательно полностью медный радиатор.

Выводы

Выпуск новых моделей процессоров с ядром Barton позволил компании AMD несколько выправить свое положение в конкурентной борьбе с Intel. Кроме того новое ядро имеет некоторый запас по дальнейшему наращиванию тактовой частоты, что позволит адекватно ответить на новые инициативы Intel.

Однако выводы будут не полными, если не обратить внимание на цены процессоров. Так на модель 3000XP установлена цена 588$, на 2800XP - 375$ и на 2500XP - 239$. Учитывая тот факт, что себестоимость процессоров Barton не может значительно превышать себестоимость Thoroughbred, можно сделать вывод о том, что цена на процессоры определяется исключительно конкурентной борьбой с Intel и может быть снижена в любой момент.

Кроме того появление процессоров на ядре Barton позволило AMD увеличить среднюю цену на свои процессоры. В ассортименте компании появилась возможность разделить процессоры по группам:

1. Barton (2500XP и выше) - однозначно процессоры Hi-end уровня с максимальной производительностью.
2. Thoroughbred-B с 333мгерцовой шиной тоже можно отнести к hi-end процессорами.
3. Остальные процессоры Thoroughbred-B - это практически один и тот же процессор с разными значениями множителя.

Самое время напомнить, что процессоры на ядре Thoroughbred-B продаются в магазинах в диапазоне от 60$ и выше. В результате выбор оверклокера и опытного пользователя практически очевиден. Это младшая модель Thoro-B 1700XP, которая при разгоне, в большинстве случаев показывает производительность выше, чем Barton 2500XP.

Однако следует учесть, что разгоном занимается лишь небольшая часть пользователей. Для остальных выбор модели процессора определяется исключительно финансовыми возможностями и потребностями в производительности.

P.S.

Есть некоторые вопросы, которые мы не успели рассмотреть в этом материале и которые планируем рассмотреть в самом ближайшем будущем. Это производительность модели XP3000+ и сравнение с процессорами Intel. Кроме того значительный интерес представляет производительность процессоров Barton на 200Мгерцовой шине и сама вероятность такого перехода.

Дополнительные материалы