Платформа AMD Dragon: дебют процессоров Phenom II X4

Авторы: Владимир Романченко, Дмитрий Софронов
Только что в рамках выставки CES 2009 в Лас-Вегасе компания AMD официально анонсировала новую программно-аппаратную платформу для настольных ПК - AMD Dragon, и вместе с этим были представлены первые процессоры для настольных ПК нового поколения - AMD Phenom II X4. Сегодня мы представляем вниманию наших читателей полный обзор платформенной технологии Dragon и процессоров AMD Phenom II X4. Обзор состоит из двух основных частей. В первой части мы ознакомим вас с особенностями новой платформы, архитектурными усовершенствованиями новых процессоров AMD Phenom II X4, сравним сегодняшние инновации с предыдущим поколением технологий AMD и приведём спецификации новинок. Во второй части мы представим вашему вниманию подробные исследования новой платформы, сравнения её возможностей с флагманом предыдущего поколения AMD и с современными платформами Intel.

Платформа AMD Dragon

Представленная сегодня платформа AMD Dragon приходит на смену анонсированной в ноябре 2007 года платформе AMD Spider, подробно описанной в нашей статье AMD Spider: процессоры Phenom, чипсеты 7-Series и не только. Именно тогда впервые был озвучен новый процессорный бренд AMD Phenom, именно тогда мы узнали об актуальной доселе линейке наборов логики Series 7, куда, в том числе, входит флагманский чипсет AMD 790FX. Первым делом стоит подчеркнуть, что в полной аналогии с платформенной технологией AMD Spider, новая платформа AMD Dragon для настольных ПК также позиционируется как система для энтузиастов. Отныне Dragon – это наиболее производительная платформа на компонентах AMD. Чуть позже – во второй половине 2009, бизнес-системы AMD переберутся на новую DDR3/AM3 платформу Kodiak; для бытовых ПК будут предлагаться DDR3/AM3 платформы AMD Maui и AMD Pisces (впрочем и Dragon к тому времени будет заменён на DDR3/AM3 платформу Leo). За время своего существования платформенная технология AMD Spider отнюдь не пребывала в законсервированном виде. Так, последовательно появлялись новые 65-нм многоядерные процессоры AMD Phenom, включая 4-ядерные, под процессорный разъём Socket AM2+; графические чипы семейства ATI Radeon HD 3800 постепенно эволюционировали до современной серии Radeon HD 4800; и только чипсеты семейства AMD 7 Series остаются актуальными до сих пор. Платформа Spider изначально поддерживала такие технологии как CrossFireX, AMD OverDrive, Microsoft DirectX 10.1, ATI PowerPlay, Cool’n’Quiet 2.0, HyperTransport 3.0 и PCI Express 2.0, полноценное HD видео. Платформенная технология AMD Dragon состоит из трёх ключевых элементов – процессоров, наборов логики и графических карт. Ключевым обновлением, разумеется, выступает новое поколение 4-ядерных процессоров AMD Phenom II X4, выполненных с соблюдением норм 45-нм технологического процесса. По этой причине архитектурные особенности этих процессоров будут рассмотрены подробнее в этой статье несколько ниже. Наборы логики - чипсеты семейства AMD 7 Series, полностью унаследованы от платформы Spider. Более того, именно эти чипсеты скорее всего будут фигурировать и в более поздних платформах, когда будут представлены процессоры под разъём AM3 с поддержкой памяти DDR3. Платформа AMD Dragon унаследовала ключевые характеристики предыдущего поколения платформенной технологии Spider в улучшенном виде и обзавелась рядом новых функций. Наконец, современная графика семейства Radeon HD 4800 также в какой-то мере унаследована от платформы Spider и некоторое время будет оставаться наиболее производительным графическим предложением AMD для настольных ПК. Совокупность возможностей всех компонентов платформы позволяет говорить о следующих новшествах, реализованных в AMD Dragon:

• Оптимизация системы с помощью ПО AMD OverDrive 3.0
• Архитектурные усовершенствования процессоров AMD Phenom II X4 и 45-нм техпроцесс позволяют гибко настраивать производительность системы
• The Ultimate Visual Experience для HD развлечений и игр – благодаря поддержке последних графических решений AMD включая Radeon HD 4870 X2 с 1600 потоковыми процессорами, 2 Гб памяти GDDR5 и производительностью до 2,4 teraFLOPS, появляется возможность высококачественного воспроизведения Blu-Ray контента и HD видеоигр
• Улучшенный антиалиазинг и анизотропная фильтрация - до 24x CFAA (Custom Filter AA)
• Поддержка DirectX 10.1
• Технология ATI CrossFireX
• Технология ATI Avivo HD
• Технология PCI Express 2.0

Однако для выяснения ключевых архитектурных особенностей новой платформы AMD Dragon нам будет достаточно подробным образом ознакомиться с характеристиками процессоров семейства AMD Phenom II X4 и их отличиями от предыдущей процессорной архитектуры.

Процессоры AMD Phenom II X4

В отличие от предыдущего поколения 65-нм процессоров AMD Phenom (K10) под кодовым названием Agena, реализованного на базе общей микропроцессорной архитектуры Barcelona, новые процессоры AMD Phenom II X4 (Deneb) базируются на новом поколении микропроцессорной архитектуры Shanghai с расширениями STARS. Сегодня – на момент анонса новой платформы AMD Dragon, представлены два новых процессора AMD Phenom II X4 для настольных систем – с индексами 940 и 920. Ключевые характеристики процессоров AMD Phenom II X4 940/920 – в таблице ниже. Для вашего удобства мы сравнили их с парой типичных процессоров предыдущего поколения AMD Phenom.

Процессор	Phenom II X4 940	Phenom II X4 920	Phenom X4 9950 Black Edition	Athlon X2 7750 Black Edtion
Техпроцесс	45 нм SOI	45 нм SOI	65 нм SOI	65 нм SOI
Ревизия	Rev.RB-C2	Rev.RB-C2	Rev.B3	Rev.B3
Тактовая частота	3,0 ГГц	2,8 ГГц	2,6 ГГц	2,7 ГГц
Кэш данных L1	64 Кб x4	64 Кб x4	64 Кб x4	64 Кб x 2
Кэш инструкций L1	64 Кб x4	64 Кб x4	64 Кб x4	64 Кб x 2
Кэш L2	512 Кб x4	512 Кб x4	512 Кб x4	512 Кб x2
Кэш L3	6 Мб	6 Мб	2 Мб	2 Мб
Напряжение питания ядра	0,875 - 1,5 В	0,875 - 1,5 В	1,05 - 1,30 В	1,2 - 1,25 В
Процессорный разъём	Socket AM2+ (940-контактный органический microPGA)
Максимальная температура	62°C	62°C	64°C	73°C
TDP (max)	125 Вт	125 Вт	140 Вт	95 Вт

Первые впечатления об изменениях архитектуры новых процессоров: новый 45-нм техпроцесс; возросшая тактовая частота при одновременно уменьшившемся TDP; втрое увеличившийся кэш L3. Теперь подробнее познакомимся с инновациями, реализованными в новых процессорах семейства AMD Phenom II X4. Техпроцесс с применением 45-нм норм и технологии "кремний-на-изоляторе" (Silicon on Insulator, SOI). В сравнении с предыдущим поколением процессоров AMD, выполненным с соблюдением норм 65-нм техпроцесса с SOI, новые процессоры изготавливаются с применением 45-нм техпроцесса с SOI, с использованием иммерсионной (с погружением в жидкость) литографии. Благодаря применению более прецизионного техпроцесса и ряда схемотехнических инноваций удалось снизить термопакет процессоров при более высоких тактовых частотах, снизить энергопотребление процессора в ждущем режиме примерно на 35%. Благодаря применению нового 45-нм техпроцесса также удалось улучшить геометрические показатели процессоров. Так, теперь 758 млн. транзисторов, из которых состоят процессоры семейства AMD Phenom II X4, размещаются на площади кристалла всего 258 мм². Увеличение кэша L3 до 6 Мб (Предыдущее поколение - 2 Мб). В новых процессорах кэш L2 составляет 512 Кб х 4 для 4-ядерных и 512 Кб х 3 для 3-ядерных процессоров; кэш L1 (данные + инструкции) - 64 Кб + 64 Кб на каждое ядро. Таким образом, получается комбинация кэшей L1/L2 с увеличенной втрое распределённой кэш-памятью L3. Такая организация кэш-памяти позволяет значительно уменьшить латентность при доступе к кэш-памяти L2 при сохранении быстрого доступа к кэшу L3. Нововведение должно сказаться на общем росте производительности процессора за счёт заметном улучшенной работы с многопоточными и многозадачными приложениями, поскольку каждое ядро имеет собственный кэш L2 и может обращаться к большому распределённому кэшу L3. Встроенный двухканальный контроллер памяти DDR2 с пропускной способностью до 17,1 Гб/с поддерживает модули памяти: PC2 8500 (DDR2-1066), PC2 6400 (DDR2-800), PC2 5300 (DDR2-667), PC2 4200 (DDR2-533), PC2 3200 (DDR2-400) unbuffered. "Разлоченный" множитель процессора AMD Phenom II X4 940 Black Edition при работе совместно с соответствующими системными платами позволяет изменять множитель и экспериментировать со скоростными и нагрузочными характеристиками системы в широких пределах. Технология Cool'n'Quiet 3.0 в сочетании с энергоэффективным 45-нм дизайном процессоров AMD Phenom II X4 предоставляет значительные возможности экономии расхода энергии. Согласно официальным заявлениям AMD, новая версия технологии энергосбережения на 50% эффективнее нежели предыдущая версия Cool'n'Quiet 2.0. Совместимость. Процессоры AMD Phenom II X4 используют ту же инфраструктуру, что и предыдущее поколение процессоров AMD Phenom X4, тот же 940-контактный процессорный разъём micro Pin Grid Array (microPGA) Socket AM2+. Это позволяет легко произвести апгрейд уже имеющийся системы: для работы с чипами AMD Phenom II X4 скорее всего придётся всего лишь скачать новую прошивку BIOS для имеющейся системной платы и сверится, поддерживает ли эта плата процессоры с TDP 125 Вт. Технология Smart Fetch за счёт интеллектуальной регулировки объёма загрузки кэшей позволяет в некоторых режимах снизить суммарное энергопотребление кэшей L1/L2/L3 до 21%. Технология HyperTransport 3.0, знакомая нам по предыдущей архитектуре, также трудится в новых процессорах AMD Phenom II X4. Также в этой архитектуре реализована хорошо известная по прежним дизайнам Архитектура AMD64 with Direct Connect. С точки зрения внутренней схемотехники новой микроархитектуры, следует отметить, что 4-ядрные процессоры Phenom II X4 полностью и почти без изменений (без радикальных изменений) унаследовали весь список архитектурных улучшений STARS, впервые реализованных в архитектуре Barcelona (Agena). Это относится к 128-битному контроллеру памяти с поддержкой до DDR2-1066 с возможностью работы в 2-канальном 64-битном режиме для независимого выполнения операций записи и чтения памяти; физическое адресное пространство при этом увеличилось до 48 бит, а поддержка памяти до 256 Тб. Это относится к планировщику задач с плавающей запятой Wide Floating Point Accelerator, поддерживающему 36 новых 128-битных операций, и к поддержке 128-битных операций SSE в дополнение к возможностям прежней 64-битной архитектуры. Процессоры также способны обрабатывать до двух операций SSE и одного SSE переноса за такт. Буфер модуля выборки инструкций у процессоров Phenom II X4 имеет 32-байтную структуру, а модуль предсказания ветвлений обладает 512-ходовым предсказанием непрямых ветвлений. Производительность кэша данных увеличена с одной 64-битной загрузки за такт до одной 128-битной загрузки за такт, а производительность кэша данных L2 - контроллера памяти увеличена до 128-битной загрузки за такт. Также в новых процессорах реализована поддержка технологии AMD Virtualization Technology с функцией быстрой индексации Rapid Page Indexing, и поддержка системы динамического управления тактовой частотой по каждому ядру.

---

В заключение, переходя к сугубо прикладным аспектам сегодняшнего анонса, то есть, к тестированию реальной системы на базе процессора Phenom II X4, хотелось бы упомянуть о политике позиционирования компанией AMD новой платформы Dragon. Как и в предыдущем случае Spider, компания AMD делает акцент на доступность своей платформы. К примеру, в официальных документах упоминается оптовая цена процессора Phenom II X4 940 на уровне $275, и этот фактор вкупе с доступной стоимостью остальных компонентов платформы подаётся как значительное преимущество перед конкурентами. Говоря иными словами, даже если в каких-то приложениях процессору процессора Phenom II X4 не хватит производительности для чемпионских лавров, AMD "намекает" на сравнение ценников чипов схожей производительности. Что ж, при подведении итогов мы обязательно учтём эти тактичные намёки.

Как и что мы тестировали

В процессе тестирования мы сравнивали четыре различных платформы – две на процессорах AMD, включая систему на AMD Phenom II X4 940, и две на процессорах Intel. Именно такие системы показались нам наиболее показательными для оценки типичных возможностей современных конфигураций настольных ПК производительного класса.

Процессор	AMD Phenom X4 9950	AMD Phenom II X4 940	Intel Core 2 Quad 9300	Intel Core i7 965 Extreme
Кэш L1, Кб	4 x 128	4 x 128	4 x 64	4 x 128
Кэш L2, Кб	4 x 512	4 x 512	2 x 3072	4 x 256
Кэш L3, Мб	2	6	-	8
Техпроцесс, нм	65	45	45	45
HT speed, МГц	4000	3600	-	-
FSB, МГц	200	200	1333	133
Тактовая частота, МГц	2600	3000	2500	3200
Intel QuickPath Interconnect	-	-	-	6.4 GT/s
Условия тестирования
Реальная частота процессора, МГц	3000 (200x15)	3000 (200x15)	3000 (400x7,5)	3060 (133x23)
Тип/скорость памяти	DDR2-1066	DDR2-1066	DDR2-1066	DDR3-1333
Материнская плата	Gigabyte 790GP	Gigabyte 790GP	ASUS P5QC	Gigabyte EX58
Видеосистема	Radeon HD4870X2	Radeon HD4870X2	Radeon HD4870X2	Radeon HD4870X2
Операционная система	WinVista Ultimate 32-bit	WinVista Ultimate 32-bit	WinVista Ultimate 32-bit	WinVista Ultimate 32-bit

Результаты тестирования

Для начала познакомимся с результатами утилиты CPU-Z, определяющей спецификации и основные рабочие характеристики процессора, системной платы и системной памяти. Утилита CPU-Z версии 1.49 (декабрь 2008) абсолютно корректно определяет все параметры процессора AMD Phenom II X4 940, включая рабочее название серии и разъём. Несколько странно выглядит ревизия степпинга процессора - RB-C2. Пожалуй, наиболее достоверным будет предположение о том, что литерами RB (Re-Build?) отметили редизайн ядра Agena, перенос его на нормы 45-нм техпроцесса, в результате чего и получился Deneb. Улучшения тех.процесса весьма положительно сказалось на разгонном потенциале новых процессоров AMD, чем они не могли похвастаться в последнее время, с трудом преодолевая планку частоты в 3 ГГц. Как вы уже видели в наших новостях, процессоры Phenom II способны разгоняться выше частоты 4 ГГц, при соответствующем охлаждении. Экземпляр, попавший к нам в лабораторию, к сожалению, на частоте 4 ГГц вел себя несколько нестабильно, поэтому для оценки масштабируемости производительности Phenom II по частоте мы решили остановиться на отметке 3,6 ГГц, на которой процессор вел себя абсолютно стабильно. Что касается увеличения напряжения на ядре, то процессор спокойно выдерживал поднятие VCore до уровня 1,7 В (со штатных 1,35 В). Впрочем, тонкости разгона нам еще предстоит изучить и, вполне возможно, потенциал разгона нашего экземпляра процессра окажется выше. Тестируем испытуемую и контрольные системы традиционным комплексом бенчмарков Everest. В этом тесте результаты процессоров Phenom и Intel Core 2 Quad практически одинаковы, их разница не превышает 3%. Безусловным лидером является Intel Core i7 965 Extreme, эффективность контроллера памяти которого вне конкуренции. При записи в память новый Phenom показывает значительную прибавку в скорости по сравнению с предшественником – порядка 20%. Однако это все же не позволяет ему значительно приблизиться к результатам Intel Core 2 Quad, не говоря уже о вдвое лукчших результатах Intel Core i7 965 Extreme. Первенство Intel Core i7 965 Extreme по-прежнему неоспоримо, ну а во втором дивизионе победа остается за AMD Phenom. Что интересно, здесь разогнанный Phenom показал несколько меньшие результаты, чем при работе в штатном режиме. Intel Core 2 Quad тут выглядит явным аутсайдером. Впрочем, к самому тесту можно предъявить претензии - если скорости чтения и записи не превышают 8000 Мб/с, как скорость копирования может быть выше 9000 МБ/с? Вероятно, данный синтетический тест не учитывает наличие в процессорах кэш-памяти третьего уровня и работает несколько некорректно. Результаты теста латентности оперативной памяти вполне предсказуемы. Благодаря невероятной эффективности встроенного контроллера памяти, в лидерах находится Intel Core i7 965 Extreme. За ним плотной группой разместились результаты процессоров AMD Phenom, ну а замыкает «забег» процессор Intel Core 2 Quad, вынужденный общаться с оперативной памятью через чипсет. В данном тесте мы не видим значительных преимуществ блока ALU процессора Phenom II по сравнению с предшественником. Разгон до частоты 3,6 ГГц показывает неплохую масштабируемость результатов Phenom II, но даже в этом случае его результаты лишь сравниваются с результатами Intel Core 2 Quad, работающего на частоте 3,0 ГГц. Ну а впереди планеты всей, как обычно - Intel Core i7 965 Extreme. В тесте Everest PhotoWorxx новый Phenom наконец-то празднует победу. Почти полуторакратное преимущество по сравнению с предшественником, скорее всего, обусловлено значительно возросшим объемом кэш-памяти третьего уровня. Видимо, по этой же причине (а вернее - из-за отсутствия L3 кэш-памяти) Intel Core 2 Quad значительно отстает от всех остальных участников тестирования. Ну а впереди снова Intel Core i7 965 Extreme, у которого и контроллер памяти трехканальный с низкой латентностью, и кэш-памяти L3 в избытке. В тесте Everest Z-lib ситуация напоминает предыдущую, разве что разрыв в результатах выражен не столь сильно. В данном тесте хорошо заметно преимущество нового Phenom по сравнению со «старым» вариантом, однако результаты новинки все же чуть не дотягиваются до результатов Intel Core 2 Quad 9300, работающего на той же частоте. А вот в тесте Everest FPU Julia ситуация кардинально меняется. Процессоры Phenom ничего не могут противопоставить мощным блокам FPU процессоров Intel, и даже разгон не спасает их от поражения. В тесте Everest FPU Mandel процессоры Phenom опять показывают близкие результаты и несколько отстают от Core 2 Quad 9300, работающего на той же частоте. Впрочем, благодаря неплохой масштабируемости при разгоне, ситуацию можно поправить. В тесте Everest FPU SinJulia ситуация аналогична предыдущей. Теперь переходим к тестированию синтетическим пакетом 3DMark Vantage. В CPU-тестах 3DMark Vantage лидерство захватывают процессоры Intel. Что касается процессоров AMD, то некоторое улучшения результатов Phenom нового поколения определенно присутствует. Посмотрим на данные тесты более подробно. Данный тест представляет собой набор различный операций по преобразованию изображений в графическом пакете Paint.Net. Оценивается общее время выполнения теста, соотвественно, чем оно меньше, тем результат лучше. Как видите, и здесь процессорам AMD тяжело соперничать с процессорами Intel, хотя второе поколение Phenom и показывает несколько лучшие результаты по сравнению с первым. Во встроенном тесте производительности WinRar процессоры AMD, напротив, показывают вполне замечательные результаты и уверенно обгоняют Core 2 Quad 9300 при равной тактовой частоте. По всей видимости, сказывается встроенный контроллер памяти и наличие большого объема кэш-памяти третьего уровня. В силу этих же причин результаты процессора Intel Core i7 965 Extreme улетают в заоблачные выси. Однако в CPU-тестах Cinebench, которые заключаются в рендеринге изображения силами центрального процессора, большее значение имеет производительность блоков FPU. По этой причине процессоры Intel снова оказываются вне досягаемости. Ну и, наконец, CPU-тесты в игре Crysis. Тестирование проводилось при разрешении экрана 1024х768 точек без полноэкранного сглаживания и анизотропной фильтрации, чтобы влияние видеокарты по возможности было минимальным. Тем не менее, мы прогнали тесты во всех четырех основных режимах качества графики – Low, Medium, High и VeryHigh, поскольку увеличение «тяжести» графического режима включает «разрушаемость» объектов в игре и, тем самым, приводит к увеличению нагрузки на CPU в части расчета «физики». Как видно из диаграммы, при настройках качества графики «Low» впереди оказываются результаты процессоров Intel. В более «тяжелых» графических режимах разница в результатах резко уменьшается. Однако можно отметить, что Phenom II чувствует себя более уверенно, по сравнению с предшественником, работающим на той же частоте. И даже более того – в состоянии обогнать Core 2 Quad 9300 при равных частотах.

Итоги

Итак, дебют новых процессоров Phenom II X4 можно назвать удачным, а массовый переход процессорной технологии компании AMD на нормы нового 45-нм техпроцесса состоявшимся. В этом плане блин отнюдь не оказался комом. В большинстве тестовых дисциплин новый "десктопный" флагман Phenom II X4 940 относительно предыдущего поколения процессоров AMD показывает достойные результаты даже без дополнительного "разгона". В целом новую платформу AMD Dragon можно назвать состоявшимся и вполне конкурентоспособным решением. И всё же новое поколение процессоров Phenom II X4 пока отстаёт от конкурентов семейства Intel Core i7. Анализируя выше привёденные результаты тестирования, особенно в части производительности подсистемы памяти, напрашиваются выводы о том, что несмотря на всю привлекательность использования модели интегрированного контроллера памяти, одним этим уже не добиться первенства. Конкурент также перешёл к использованию интегрированного контроллера памяти, однако совместил это с переходом на более масштабируемую память DDR3. С учётом того, что во втором полугодии 2009 процессоры с ядром Deneb планируют обзавестись поддержкой DDR3, мы имеем шансы увидеть определённый дополнительный прогресс производительности процессоров AMD. К тому же стоит учитывать, что к этому времени ядро Deneb успеет сменить несколько степпингов, которые, скорее всего, будут содержать в себе элемент "тюнинга" схемотехники чипов, или, если угодно, "работы над ошибками". Тем более что задел, взятый сегодня процессором Phenom II X4 940, можно назвать достойным, а тактику увеличения объёма кэш-памяти 3 уровня – правильной. Какая маркетинговая тактика компании AMD с новой платформой Dragon и новыми процессорами Phenom II X4 в частности была бы разумной? Да, именно разумная ценовая политика может принести достойные плоды. Изначально продвигая процессоры Phenom II X4 по цене ниже $300 (Phenom II X4 940 - $275; Phenom II X4 920 - $235), да ещё и ориентируясь на очень доступную нынче память DDR2, компания AMD может рассчитывать на определённо высокие объёмы продаж, особенно во времена когда деньги очень любят счёт. Тем более что нынешняя платформа в целом получилась достаточно удачной, а для перехода на эту платформу для увеличения производительности достаточно всего лишь на всего купить процессор Phenom II X4, а не менять всю платформу целиком, как в случае с Intel Core i7.