Athlon 64 X2 3800+: народный двухъядерный процессор

Способов увеличения производительности центрального процессора множество, и наращивание тактовой частоты -- лишь один из них. Причем далеко не всегда -- наиболее эффективный. Действительно, увеличив объем кэш-памяти, добавив новые мультимедийные инструкции или распараллелив потоки удается значительно увеличить скорость вычислений, не изменяя тактовую частоту.

Тема многоядерных x86-совместимых процессоров активно обсуждается с 2003 года. Именно тогда оба ведущих разработчика -- Intel и AMD -- практически одновременно анонсировали планы по выпуску центральных процессоров, содержащих несколько вычислительных ядер на одном кристалле. Начали с двух. Сегодня AMD предлагает настольные двухъядерные процессоры AMD Athlon 64 X2 и серверные двухъядерные процессоры Opteron. А вот Intel пока выпустил только настольные процессоры Pentium D с двумя ядрами, отложив дебют серверных двухъядерных Xeon.

AMD начала с двухъядерных процессоров максимальной производительности. Однако, установленные цены озадачили покупателей -- например, верхний чип линейки Athlon 64 X2 4800+ в розницу стоит порядка $925. Для сравнения, за старший двухъядерный процессор Intel Pentium D 840 просят только $585. В сложившейся ситуации даже убежденные приверженцы технологий AMD трижды подумают, прежде чем решаться перейти на двухъядерные Athlon 64 X2.

Кардинально изменить ситуацию может AMD Athlon 64 X2 3800+, на который установлена вполне демократичная, как для двухъядерного процессора, цена -- в розницу $370-$400. Способен ли Athlon 64 X2 3800+ способен стать "народным" двухъядерным процессором? Попытаемся найти ответ на этот вопрос.

Архитектура

Процессоры Athlon 64 X2 содержат два полноценных вычислительных ядра на одном кристалле. Каждое ядро имеет собственные регистры, конвейеры, модули мультимедийных инструкций, кэш-памяти. Синхронизацией работы ядер (арбитражем) занимаются отдельный модуль, расположенный на кристалле процессора. Разделяемые на два ядра ресурсы -- контроллеры памяти и шины HyperTransport -- расположены на кристалле процессора.

Эта схема совершеннее, чем предложенная в Intel Pentium D. Архитектура Intel предполагает, что арбитраж ядер осуществляется микросхемой северного моста чипсета, что влечет за собой задержки, а значит и снижение эффективности работы двухъядерного процессора.

Сегодня Athlon 64 X2 выпускается в таких версиях:

Варьируя частоту и объем кэш-памяти, AMD предлагает довольно широкий модельный ряд двуъядерных Athlon 64 X2. Ядра "Manchester" и "Toledo" принципиально отличаются объемом кэш-памяти -- процессоры Athlon 64 X2 "Toledo" содержат по 1 МБ кэш-памяти второго уровня на ядро, а "Mancherster" -- по 512 КБ.

Рост объема кэш-памяти оборачивается увеличением числа транзисторов, а следовательно -- и рассеиваемой мощности. Процессоры Athlon 64 X2 "Manchester" рассеивают до 89 Вт, а "Toledo" -- до 110 Вт.

Все процессоры Athlon 64 X2 поставляются в Socket 939, причем декларируется совместимость с существующими материнскими платами. На практике, конечно, все зависит от цепей питания -- перед приобретением двухъядерного процессора необходимо убедиться, что конкретная ревизия материнской платы способна работать с двухъядерными чипами. Внимательно следует отнестись и к охлаждающему устройству -- Athlon 64 X2 уже не дымятся, как когда-то Athlon XP, однако качественный теплоотвод был и остается основой надежной работы системы.

Отметим также поддержку новыми процессорами AMD всевозможных мультимедийных инструкций: MMX, 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3. Они окажутся отнюдь не лишними в приложениях для обработки цифрового контента.

Тестирование

Процессор AMD Athlon X2 3800+ мы решили сравнить с сопоставимой по цене моделью двухъядерного процессора Intel -- Pentium D 830. Также в тест были включены одноядерные процессоры Athlon 64 FX 57 и Pentuim 4 660.

Логично ожидать, что двухъядерные процессоры проявят себя "во всей красе" в приложениях, которые поддерживают многопроцессорные конфигурации и умеют хорошо распределять потоки на несколько вычислителей. Исходя из опыта работы с настоящими двухпроцессорными серверами и рабочими станциями, а также -- с процессорами Pentium 4 с поддержкой виртуальной многопоточности. Тестирование Pentium 4 3.06 ГГц с Hyper-Threading), мы ожидали, что наибольший эффект от использования двухъядерных Athlon 64 X2 будет заметен в приложениях, связанных с рендерингом, счетных задачах, приложениях для работы с графикой. В то же время в преимущественно однопоточных играх и "бытовых" приложениях эффект от применения двухъядерных процессоров сведется к минимуму -- в таких задачах востребована высокая тактовая частота и скорость вычислений, а не параллелизм.

Также двухъядерные процессоры позволят вам пользоваться компьютером в то время, когда он выполняет тяжелую однопоточную задачу. Например -- смотреть кинофильм во время антивирусной проверки или комфортно работать с офисными документами во время перекодирования видео.

Конфигурация тестовой платформы

Тестовые испытания проводились на такой платформе:

• Материнская плата ASUS A8N-SLI на базе чипсета nVidia nForce4 SLI
• 1024 МБ (512+512) оперативной памяти Corsair Pro Series CMX512-3200XL (DDR400)
• Графический адаптер GeForce 6800 GT
• Жесткий диск WD 800JB
• Операционная система Windows XP Professional SP2
• Драйвер nVidia Forceware 71.84, DirectX 9.0c, nVidia Forceware 6.53

Для платформы Intel использовалась такая система:

• Материнская плата ASUS P5ND2-SLI Deluxe на чипсете nForce4 SLI Intel Edition
• 1024MB (512+512) оперативной памяти Corsair CM2X512A-5400UL (DDR2-667)
• Графический адаптер GeForce 6800 GT
• Жесткий диск WD 800JB
• Операционная система Windows XP Professional SP2
• Драйвер nVidia Forceware 71.84, DirectX 9.0c, nVidia Forceware 6.53

Игры

В DOOM III диаграммы имеют прогнозированный вид: лидируют одноядерные процессоры с высокой тактовой частотой. Двухядерные процессоры в приложении, не "заточенном" под выполнение нескольких потоков, демонстрируют средние результаты:

Аналогичная ситуация наблюдается и в Unreal Tournament 2004, с той лишь разницей, что в этой игре лучшие результаты показывают процессоры AMD:

Кодирование медиа

В Windows Media Encoder двухъядерные процессоры проявляют себя самым лучшим образом, значительно обгоняя одноядерные. Это служит хорошим примером того, как в многопоточном приложении двухъядерная архитектура способна дать значительный прирост производительности:

А вот Lame MP3 Encoder является, увы, однопоточным приложением. Здесь преимущество имеют процессоры с высокой тактовой частотой. По-видимому, оптимизация кода для архитектуры Intel обуславливает заметное преимущество процессоров Pentium 4:

Однопоточный энкодер Ogg Vorbis, наоборот, "заточен" под процессоры AMD. Это обстоятельство, впрочем, никак не помогает ему использовать двухъядерную архитектуру:

Рендеринг

3DStudio MAX всегда отлично распараллеливалась. Это приложение значительно быстрее осуществляет рендеринг даже на процессорах с поддержкой виртуальной многопоточности (Hyper-Threading). Неудивительно поэтому, что двухъядерный Athlon 64 X2 3800+ оказывается победителем, обгоняя как одноядерный процессор Athlon 64 FX, так и двухъядерный Pentium D 830:

Обработка изображений

Adobe Photoshop относится к категории профессиональных приложений и хорошо поддерживает многопоточность. Несмотря на то, что в этом тесте одноядерные процессоры все же оказываются впереди, отставание двухъядерных сводится к минимуму при огромной разнице в тактовой частоте:

ScienceMark

Этот тест нельзя назвать синтетическим, поскольку он использует реальные алгоритмы для вычисления поведения молекулы. ScienceMark поддерживает многопоточность, однако для интенсивных математических расчетов все же важнее тактовая частота:

Выводы

Появление двухъядерных процессоров можно только приветствовать. В профессиональных и полупрофессиональных приложениях использование двухъядерных процессоров действительно дает возможность получить значительный прирост производительности. В играх, к сожалению, с многопоточностью дела обстоят пока неважно...

Помните, как мы ждали -- когда же разработчики ПО научатся использовать MMX? Затем -- 3DNow!, SSE, SSE2. Со временем поддержка этих инструкций стала чем-то само собой разумеющимся. Теперь осталось дождаться, пока разработчики займутся распараллеливанием ПО - можно практически не сомневаться, что появление двухъядерных процессоров подстегнет их к этому.

Сравнивая конкурирующие архитектуры AMD и Intel одинаковой стоимости, снова приходишь к банальному выводу -- однозначного победителя определить нельзя. В одних приложениях побеждает AMD Athlon, в других -- Intel Pentium, а зависит все от желания или нежелания того или иного разработчика оптимизировать код приложения под конкретную архитектуру.

Очевидно другое -- у AMD получился быстрый и интересный с технологической точки зрения двухъядерный процессор. Если Вы работаете с графикой и видео, занимаетесь полиграфией или научными расчетами -- обратите внимание на Athlon 64 X2. Этот процессор не разочарует.

Сергей Толокунский