Intel Northwood Pentium4: стресс-тест

Intel Pentium4 на ядре Northwood степпинга С

Небывалая активность компании AMD в начале 2003 года привлекла к себе повышенное внимание со стороны оверклокеров. Самыми первыми появились младшие модели процессоров Thoroughbred на ядре ревизии A, которые имели разблокированный множитель (мы незамедлительно провели соответствующее стресс-тестирование). Впоследствии появились процессоры T-bred с ядром ревизии B, которые помимо изменения множителя допускали значительное увеличение рабочей частоты процессора (самый типичный пример - разгон с 1466Мгерц (XP1700) до 2000Мгерц (XP2400) 2083Мгерц (XP2600)). И наконец выход процессоров с новым ядром Barton, с увеличенным до 512Кбайт кэшем L2 (которые мы уже протестировали).

Кроме того выход плат на чипсете nVidia nForce II сделал разгон процессоров AMD весьма интересным занятием, и позволил последним полностью раскрыть свой потенциал.

И посреди этого праздника жизни совершенно невыразительно смотрятся процессоры Intel. Уже прошло золотое время процессоров Pentium4 1.6A и 1.8A, которые показывали чудеса разгона (типичный пример разгона 1.6Ггерц -> 2.6 Ггерц). А разгон новых моделей процессоров (в том числе с шиной 133(533QP)Мгерц) не позволял преодолеть планку 2.8Ггерц.

Однако все чаще и чаще в сети стали появляться сведения о процессорах Pentium4, которые с легкостью преодолевали рубеж 3Ггерц при штатном напряжении. А при повышении напряжения (Vcore) процессоры работали на частотах ~3.5Ггерц, отдельные же экземпляры брали отметку 4Ггерц.

Собственно удивительного в этом ничего нет. Еще летом прошлого года Intel начал перевод производственных линий на выпуск процессоров с новым степпигом - C1. Основное отличие степпинга C1 от предыдущего B0 заключается в способности работать на более высоких частотах и незначительные изменения ядра.

Совершенно естественно (с точки зрения экономической целесообразности :) на новый степпинг были переведены не только старшие модели процессоров (2.8ГГерц, 3.06 ГГерц), но и младшие модели - все вплоть до 1.8А (модель 1.6А уже снята с производства). В результате от любого процессора этого степпинга мы вправе ожидать стабильной работы на частотах ~ 3 Ггерц, вне зависимости от его начальной частоты.

Сразу же возникает вопрос - как отличить процессоры с новым степпингом C1 от старых, имеющих степпинг B0. Самый простой способ - собрать систему и запустить утилиту Wcpu (или CPU-Z). Если процессор имеет степпинг B0, то значение "Stepping ID"=4. Пример:

А вот если вам попался процессор с степпингом C1, то у него значение "Stepping ID"=7.

А утилита Cpu-Z даже указывает степпинг.

Однако очень маловероятно, что при покупке процессора вам сообщат степпинг процессора или дадут возможность протестировать его программкой. Поэтому придется различать процессоры по внешнему виду.

Есть два варианта: по маркировке или по расположению конденсаторов.

Итак, перед вами таблица с номерами серий процессоров Northwood степпинга C. Сразу скажу, что таблица не окончательная и может быть расширена за счет новых партий/серий.

Еще один способ различить степпинг - посмотреть на расположение конденсаторов. Если их расположение совпадает с расположением конденсаторов на процессоре P4 3.06Ггерц, то это точно процессор степпинга C.

Обратная сторона тестового процессора

Однако это достаточный признак. Есть процессоры степпинга C, у которых расположение конденсаторов отличается от вышеприведенного. Так или иначе, выбор процессора это своеобразная лотерея. Ведь даже среди процессоров степпинга C есть неудачные (с точки зрения разгона) экземпляры.

Итак, для более близкого знакомства был приобретен процессор Pentium4 2.4B серии SL6DV (Costa Rica) и с напряжением питания 1.525V.

Вообще-то я купил этот процессор только из-за 133(533)Мгерцовой шины. Подавляющее большинство плат на чипсетах i845PEGE не позволяют использовать память DDR333 при установке процессора с 100Мгерцовой шиной. Об этом я не раз говорил в обзорах материнских плат.

А для достижения максимального разгона есть смысл поискать процессор с более низким множителем. Хороший пример - модель P4 2.26Ггерц имеет множитель = 17 и с этим процессором вполне реальной становится частота FSB=200(800QP)Мгерц. При этом результирующая частота будет 3.4Ггерц.

А вот модели с 100(400QP)Мгерцовой шиной имеют множители 18 и выше, и их разгон до шины 200Мгерц очень маловероятен.

Разгон и тепловыделение

Для экспериментов по разгону была выбрана плата Abit IT7-MAX2 v2.0на чипсете Intel 845PE. Напомню, что в обзоре этой материнской платы был сделан вывод о слабой пригодности этой платы к экстремальному разгону из-за малого диапазона изменения напряжения на процессоре (максимальное Vcore = 1.7V). Однако, как оказалось в последнем биосе, программисты Abit расширили этот диапазон до более приемлемого значения = 1.85V.

А памятуя о заявлениях компании о стабильной работе платы на частотах 200Мгерц и выше, было принято решение тестировать разгон именно на этой плате.

Результат разгона оказался несколько неоднозначным - процессор P4 2.4B был разогнан со штатной частоты 133Мгерц до частоты 180Мгерц. В результате тактовая частота составила 3.24Ггерц.

С одной стороны это отличный результат - частота гораздо выше топовой модели 3.06Ггерц (прирост частоты 840Мгерц). При этом мы получаем солидную прибавку производительности за счет более высокой частоты процессорной шины. Впрочем о производительности чуть позже.

С другой стороны мне попался не самый удачный экземпляр процессора. Довольно часто я встречал информацию о разгоне процессора 2.4B (C1) до частоты 3.6Ггерц. Т.е. потенциальный прирост частоты 1.2Ггерц или 50% (кстати, мой прошлый P4 1.8A разгонялся именно на 50% :).

Типичное тепловыделение на такой частоте должно составить не менее 85Вт, а максимальная потребляемая мощность должна быть более 100Вт.

Из этого мы логично получаем вывод о необходимости более эффективного охлаждающего устройства. Скажу о том, что сама компания Intel планирует выпуск новых "боксовых" кулеров с медной пластиной в основании. А пока я использовал кулер Zalman 6500Cu-B, который по нашим тестам является наиболее эффективным устройством воздушного охлаждения.

Впрочем, учитывая, что напряжение на процессоре было увеличено незначительно, мы могли бы обойтись и более слабым кулером. Однако стоит помнить о том, что при перегреве процессора Pentium4 в нем включается защита от перегрева. В результате рост температуры замедляется/прекращается, и при этом серьезно падает уровень производительности.

И наконец пара слов о следующем степпинге процессоров Pentium 4. Речь идет о степпинге D1.

Начну с того, что новый степпинг имеет "Stepping ID"=9, что позволит легко его определить утилитами Wcpu. А главное отличие от степпинга C заключено в том, что частота процессорной шины будет равна 200(800QP) Мгерц. Кроме того для старших моделей будет несколько увеличено рабочее напряжение (до 1.55V).

А теперь о грустном - первые процессоры с новым степпингом появятся в конце весны и это будут дорогие модели (3Ггерц и выше). А младшие модели (2.4Ггерц, 2.6Ггерц и 2.8Ггерц) появятся в открытой продаже только в середине лета (как раз к игре Doom3 :). Впрочем, есть и хорошие новости - очень вероятно, что в перечисленных моделях будет включена поддержка технологии HyperThreading, которая увеличивает производительность в многопоточных приложениях.

Переходим к тестам производительности разогнанного процессора.

Производительность

Для тестирования производительности была собраны система на платах Abit IT7-MAX2 v2.0 (на чипсете Intel 845PE) и система на плате Asus P4G8X (на чипсете Intel E7205 Granite Bay). Таким образом мы еще раз сравним производительности этих двух чипсетов как в штатном, так и в разогнанном режиме. Кроме этого на плате Abit мы еще разгоним и оперативную память.

Хочу сразу отметить один важный момент. На системе с платой Asus P4G8X память работала на частоте 180Мгерц при минимальных таймингах 2-2-5-2. А вот в системе с платой Abit IT7-MAX2 v2.0 память работала на частотах 166Мгерц и 177Мгерц при минимальных (2-2-5-2), а когда память работала на частоте 225Мгерц(что соответствует DDR450), то были более высокие тайминги 2.5-3-6-3.

Итак в тестах использовался уже привычный набор приложений.

Вначале посмотрим на результаты синтетических тестов.

Перед нами исключительно синтетические приложения, которые демонстрируют теоретическую производительность. Чисто синтетический тест пропускной способности памяти Sandra показывает преимущество Granite Bay над i845PE равное почти 25-30%. А вот тест PCMark показывает практически равные результаты.

Теперь тесты реальных приложений.

меньше - лучше ( сек.)

И наконец тесты игровых программ.

Производительность игры Id Quake3 напрямую зависит от пропускной способности подсистемы памяти. Поэтому при тестах разогнанного процессора я ожидал значительного роста скорости. Собственно так и получилось.

А вот игра Serious Sam весьма неудобна для процессора Pentium4. В этом приложении практически отсутствует зависимость от скорости работы памяти, да и код слабопредсказуемый (с большим количеством переходов). Обычно в этой игре лучшие результаты показывают процессоры с мощным блоком FPU, например Athlon XP.

Еще пара тестов, на этот раз использующих DirectX. Но в целом ситуация повторяется: система на плате GraniteBay обгоняет систему с платой i845PE, как в штатных режимах, так и в режиме разгона.

i845PE vs E7205 Granite Bay

Итак, на каком чипсете платы выглядят более привлекательно? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Если все компоненты будут работать в штатных условиях, то ответ прост - наибольшая производительность может быть достигнута только на плате с чипсетом GraniteBay.

Следующий вопрос более тонкий, а какой чипсет более предпочтителен для разгона?

Ответ, как ни странно, заключен в необходимом пользователю объеме памяти. Если система будет использоваться для игровых и прочих домашних приложений, то вполне разумный объем для этих задач - 512Мбайт. В результате можно приобрести одну планку памяти очень высокого качества, которая сможет работать на частоте = 43(или 54) от частоты процессорный шины. Причем в зависимости от качества памяти и напряжения на ней (Vmem) возможны манипуляции с таймингами.

Итак, для этого варианта наилучшее решение - плата на i845PE с поддержкой множителей 43 и 54 (из всех протестированных плат на этом чипсете только Asus P4PE и Abit IT7-MAX2 v2.0 обладают одновременной поддержкой обоих множителей (и еще плата Asus P4GE на i845GE)).

Asus P4PE

Abit IT7-MAX2 v2.0

В результате я глубоко уверен, что эта система с частотами 180240 (180*43) и с минимальными таймингами будет обгонять в скорости плату GraniteBay c частотами 180180. А плата на i845PE в режиме 180225 с минимальными таймингами будет показывать скорость, сравнимую с GraniteBay (напомню, что в моих тестах память на i845PE работает с таймингами 2.5-3-6-3).

А вот если у вас система представляет собой рабочую станцию и объем памяти более 512Мбайт, то наиболее удачным решением является плата на чипсете GraniteBay. Нет необходимости закупать дорогую оперативную память - вполне достаточно качественной DDR400.

Впрочем разгон на рабочих компьютерах встречается очень-очень редко, поскольку в этой области надежность гораздо важнее производительности. Например, один сбой при решении многочасовой задачи может полностью нивелировать любой положительный эффект от разгона. Другое дело домашние компьютеры. Повисла игра - поругались, перегрузили систему, загрузили уровень сначала и продолжили уничтожение монстров ;)

Отдельного разговора заслуживают чисто вычислительные задачи, в которых основную роль играет мощность процессора, а не пропускная способность памяти (типичный пример - 3D Studio MAX). В этом случае в выигрыше оказывается та плата, чипсет которой более лоялен к разгону.

Так вот, если бы мне попался более удачный экземпляр процессора, который смог бы работать на частоте FSB= 190Мгерц или даже 200Мгерц, то при его разгоне на плате Granite Bay я бы не встретил никаких проблем - память работала бы синхронно на частоте 200Мгерц. А вот на плате на i845PE я столкнулся бы с невозможностью работы памяти в асинхронном режиме (200* 54 = 250Мгерц - память Kingstone не может работать на такой частоте даже с увеличенными таймингам). Честно говоря, только модули памяти производства 2-3 компаний смогут работать на такой частоте.

Да, конечно, вероятность того, что попадется такой разгоняемый экземпляр процессора очень мала. Однако весной появятся новые процессоры Intel со степпингом D , которые изначально работают на частоте FSB=200Мгерц. В результате разгон будет осуществляться уже с этой отметки - и все владельцы плат на i845GE остаются "с носом" :) - на их системе память сможет работать только в синхронном режиме, что означает солидную потерю производительности. А вот владельцы плат на двухканальных чипсетах (Granite Bay SiS 655) смогут продолжать экспериментировать с разгоном без потери производительности.

Asus P4G8X : Granite Bay

Gigabyte 8INXP : Granite Bay

И последний факт - стоимость связки (плат на i845PE + дорогая память) приблизительно равна стоимости связки (дорогая плата на Granite Bay + обычная память). Т.е. плата на E7205 Granite Bay выглядит более привлекательно. Однако следует учитывать, что одновременно с анонсом процессоров Pentium4 с 200(800QP)Мгерцовой шиной, Intel собирается представить новые чипсеты: i865PE (Springdale-PE) и i875P (Canterwood).

Оба новых чипсета являются двухканальными, с поддержкой памяти DDR400 и DDR333. Кроме этого чипсет i875P имеет специальный режим "Turbo mode" для увеличения производительности. Так же оба чипсета будут поддерживать AGP8X (Granite Bay уже поддерживает AGP8X) и будут комплектоваться новым южным мостом - ICH5 с интегрированной поддержкой SerialATA. Кстати в ICH5 будет увеличено количество USB портов с 6 до 8 и интегрирована поддержка Gigabit Ethernet. Соединение южного моста с северным будет осуществлятся по шине Hub Link v1.5 с пропускной способностью 266Мбайт в секунду.

В результате всех вышеприведенных доводов я не могу однозначно сказать, какой чипсет лучше - i845PE или E7205 GraniteBay.

Выводы

Итак, основный вывод следующий. Процессоры Northwood степпинга C имеют прекрасный потенциал для увеличения частоты и демонстрируют очень высокую производительность, как на системе с i845PE, так и на системе с E7205.

Так что же получается - нужно хватать деньги и бежать в ближайший магазин за Pentium4 степпинга C :)) ? Можно и так, однако я хочу сделать пару замечаний :)

Во-первых, совсем недавно (24 февраля) компания Intel провела масштабное снижение цен на свою линейку процессоров. В частности P4 2.4B подешевел с $193 до $163 и стал самым дешевым процессором на ядре Northwood (модели 2.26 и 2.13 стоят столько же). Однако в наших магазинах цены остаются на прежнем уровне и будут оставаться такими до закупки новой партии процессоров. Поэтому есть смысл подождать реального снижения цены на модель 2.4B.

Во-вторых, если апгрейд может потерпеть несколько месяцев, то есть смысл подождать процессоров со степпингом D1 со штатной частотой FSB=200Мгерц и плат на новых чипсетах i865PE и i875P (хотя еще раз повторюсь: многие платы на i845PE и GraniteBay смогут работать с новыми процессорами).

ABIT BH7 (i845PE) с неофициальной поддержкой FSB 800МГц

И наконец, если вы колеблетесь между выбором платформы Intel или Amd, то знайте - в ближайшее время мы планируем сравнить процессоры обоих компаний в очной схватке :)))

Дополнительные материалы