Procesory

.. a 3 GHz niech 3 GHz znaczy!

2 lutego 2004 firma Intel oficjalnie wprowadziła do sprzedaży cztery nowe procesory wykonane w procesie technologicznym 90-nanometrów - znane nam dotychczas pod kodową nazwą Prescott.

Proces technologiczny Intela 90-nm (nanometr to jedna miliardowa część metra) jest obecnie jednym z najbardziej zaawansowanych procesów produkcyjnych w branży półprzewodników. Układy są produkowane z wafli o średnicy 300 mm. Nowy proces łączy w sobie wydajniejsze i bardziej energooszczędne tranzystory, naprężony krzem, miedziane połączenia o dużej szybkości i nowy materiał o niskiej stałej dielektrycznej (low-k). Po raz pierwszy wszystkie te rozwiązania zostały jednocześnie zastosowane w jednym procesie technologicznym.

rdzeń Prescott w powiększeniu

Procesory Intel Pentium 4 wykonane w technologii 90-nm - tak jak ich poprzednicy - obsługują technologię Hyper-Threading (HT), czyli potrafią pracować wydajniej w środowiskach wielozadaniowych. Nowe rozwiązania zastosowane w tych układach to m.in. udoskonalona mikroarchitektura Intel NetBurst, większa pamięć podręczna (1 MB L2 cache) oraz 13 nowych instrukcji SSE3.

Pojawienie się nowych procesorów w technologii 90-nm, nie oznacza jednak zaniedbania starszej serii. Premierze Prescotta towarzyszą także dwa mocniejsze modele z poprzedniej serii: Intel Pentium 4 HT Northwood (czyli 0,13-mikrona) pracujący z częstotliwością 3.4 GHz, oraz Pentium 4 HT Extreme Edition 3.4 GHz (w technologii 0,13-mikrona z pamięcią cache L3 = 2 MB).

Procesor Proces
techn.
Częst. FSB Pamięć cache Kompatybilne chipsety
Pentium 4 HT
Prescott
90 nm 3.4 GHz 800 MHz 1 MB L2 875P, 865
Pentium 4 HT
Prescott
90 nm 3.2 GHz 800 MHz 1 MB L2 875P, 865
Pentium 4 HT
Prescott
90 nm 3.0 GHz 800 MHz 1 MB L2 875P, 865
Pentium 4 HT
Prescott
90 nm 2.8 GHz 800 MHz 1 MB L2 875P, 865
Pentium 4 HT
Extreme Edition
0.13
mikrona
3.4 GHz 800 MHz 512 KB L2,
2 MB L3
875P, 865
Pentium 4 HT
Northwood
0.13
mikrona
3.4 GHz 800 MHz 512 KB L2 875P, 865

Przyglądając się powyższej tabelce i nawiązując do naszego tytułu na wstępie, nasuwa się już jedno podstawowe pytanie: czy 3 GHz nadal znaczy 3GHz ? Jak wiadomo firma Intel nigdy nie stosowała współczynników wydajności - w przeciwieństwie do swojego konkurenta, firmy AMD - tak więc pojawia się pewien dylemat. Skoro jeden Pentium 4 ma cache L2 = 512 KB, kolejny Pentium 4 ma dwa razy większy cache L2 = 1024 KB i do tego nowsze instrukcje SSE, zaś jeszcze inny Pentium 4 ma L2=512 i L3=2MB, a wszystkie taktowane są jednakową częstotliwością np: 3.2 GHz, jak określić ich wydajność ? Czy może to oznaczać, że Pentium 4 taktowany zegarem 3.2 GHz będzie tak samo wydajny jak Pentium 4 3.0 GHz ?

Do jeszcze ciekawszych wniosków można dojść zadając sobie pytanie: jak i czy w ogóle mają się do tego współczynniki firmy AMD ? Czy Athlona XP 3000+ powinniśmy porównywać do Pentium 4 3 GHz Northwood czy 3 GHz Prescott ? Jako że ostatnio wiele godzin spędziłem grając w znakomity Pro Evolution Soccer 3, nasuwa mi się tylko jedno znakomite skojarzenie: ktoś tu kogoś "zostawił" na spalonym.

Nowy Pentium 4 to przede wszystkim dwa razy większy cache L2 i 13 nowych instrukcji SSE3. Pozostałe zmiany, czyli technologia wykonania i mniejsze napięcie rdzenia, to z punktu widzenia użytkownika rzeczy mniej istotne, bowiem nie mające wpływu na wydajność CPU.

Procesor

Pentium 4

Pentium 4

Pentium 4
Extreme Edition

rdzeń:
Northwood
Prescott
Gallatin
rodzaj podstawki:
Socket 478
Socket 478
Socket 478
obsługa Hyper-Threading:
TAK
TAK
TAK
FSB:
100 MHz (400 QPB)
133 MHz (533 QPB)
200 MHz (800 QBP)
200 MHz (800 QBP)
200 MHz (800 QBP)
technologia wykonania:
0.13
0.09
0.13
ilość tranzystorów:
wymiary
55 milionów
146 mm2
125 milionów
146 mm2
168 milionów
230 mm2
napięcie rdzenia:
1.525 V
1.4 V
1.55 V
wydzielanie ciepła:
(min/max)
75 - 90 W 
90-100 W 
94 W 
Dioda termiczna:
tak
tak
tak
pamięć cache L1 :
częstotliwość taktowania L1:
8 KB +12kµops
pełna rdzenia
16 KB +12kµops
pełna rdzenia
8 KB +12kµops
pełna rdzenia
szerokość szyny cache L1:
256 bit
256 bit
256 bit
pamięć cache L2:
częstotliwość taktowania:
512 KB
pełna rdzenia
1024 KB
pełna rdzenia
512 KB
pełna rdzenia
pamięć cache L3:
częstotliwość taktowania:
-
-
2 MB
1/4 pełna rdzenia
Zestaw instrukcji:
MMX, SSE, SSE2
MMX, SSE, SSE2
SSE3
MMX, SSE, SSE2

Wizualnie nowy procesor nie różni się od swojego poprzednika, Pentium 4 opartego na rdzeniu Northwood. Na dobrą sprawę - w szczególnym przypadku - można nie wiedzieć jaki procesor trzymamy w ręku. Stąd pierwsze ostrzeżenie do wszystkich kupujących sprzęt z nieznanego źródła: aukcje, giełdy itp: możecie zapłacić za 3 GHz Prescotta, otrzymując w rzeczywistości Northwooda.

Prescott - Northwood

Ta sama ilość nóżek, czyli 478, sprawia że Prescott pasuje we wszystkie płyty główne wyposażone w złącze Socket 478. Niemniej jednak fakt, że procesor ten da się wstawić w podstawkę S478, nie oznacza jeszcze, że będzie na niej działać.

Jeśli płyta główna obsługuje napięcie rdzenia od 1.35V wzwyż, z pewnością Prescott będzie na niej działać. Początkowo CPU może być anonimowy, ale po uaktualnieniu BIOSu w płycie głównej do najnowszej wersji, zawierającej ID identyfikujące nowego Pentium 4, pojawi się również jego pełna nazwa.

Najnowsze programy diagnostyczne nie mają żadnych problemów z identyfikowaniem Prescotta. Jest 1 MB pamięci podręcznej L2, niższe napięcie VCore 1.4V ...

... oraz dodatkowe instrukcje SSE3. SSE3 to 13 nowych rozkazów, mających zwiększyć wydajność procesora w specyficznych obliczeniach, między innymi przy dekodowaniu danych wideo, oraz skomplikowanych operacji arytmetycznych. Dwa spośród 13 nowych poleceń służą synchronizacji wątków w technologii Hyper-Threading.

Benchmarki

Platforma testowa:

  • procesor: Intel Pentium 4 HT 3.0 GHz (Northwood) QPB 800 MHz
  • procesor: Intel Pentium 4 HT 3.0 GHz (Prescott) QPB 800 MHz
  • płyta główna: Gigabyte 8IPE 1000Pro2
  • pamięć: 2 x 256 MB DDR400 GeiL
  • karta graficzna: Radeon [email protected] - 275/550 MHz
  • dysk twardy: Seagate Barracuda 7200.7
  • zasilacz: Chieftec HPC-360
  • Windows XP, SP1

 

TEST

Pentium 4 Prescott 3.0 GHz
Pentium 4 Northwood 3.0 GHz

SPECViewPerf 7.1 ilość FPS, dłuższy słupek oznacza lepszy wynik
3ds max
10,8
10,5
DesignReview
38,2 +10%
34,7
Data Explorer
71,3 +12%
63,5
Lightscape
13,6
13,0
Pro/Engineer
13,4
12,9
Unigraphics
23,0
21,3
   
PC Mark 2004 dłuższy słupek, lepszy wynik
Multithreaded Test 1
File Compression
4,47 MB/s
5,34 MB/s
Multithreaded Test 1
File Encryption
55,55 MB/s +15%
48,28 MB/s
Multithreaded Test 2
File Decompression
36,68 MB/s
35,89 MB/s
Multithreaded Test 2
Image Processing
14,31 MPixels/s
13,83 MPixels/s
Grammar Check
4,72 KB/s
4,41 KB/s
File Decryption
85,95 MB/s +15%
74,61 MB/s
Audio Conversion
2290 KB/s
2641 KB/s
Divx Video Compression
56,37 fps +10%
51,28 fps
   
3D Mark 2003 ilość FPS, dłuższy słupek oznacza lepszy wynik
CPU Test 1
76,3 +10%
69
CPU Test 2
11,6
11,6
   
3D Mark 2001 ilość FPS, dłuższy słupek oznacza lepszy wynik
Direct 3D Software T&L, 640x480, 16bpp, Low Detail
Game 1
88
88
Game 2
73
71
Game 3
144
139
   
Aquamark 3 dłuższy słupek, lepszy wynik
CPU score
8,490
8,605
   
Generals dłuższy słupek, lepszy wynik
1280x1024
14,3 +10%
13,1
   
Comanche 4  
800x600 x16bpp
58,0
55,5
   
GunMetal średnia ilość FPS dłuższy słupek, lepszy wynik
benchmark 1
(640x480 x16bpp)
30,6
30,1
   
Unreal 2003 średnia ilość FPS dłuższy słupek, lepszy wynik
dm-phobos2
(640x480)
182
184
   

Jak widać zysk w wydajności z dwukrotnie większej pamięci cache L2, jest generalnie niewielki. Można by nawet powiedzieć rozczarowujący, jeśli przypomnimy sobie, jak znakomitą wydajność oferuje Pentium M 1.4 GHz z 1 MB pamięci cache L2 (Centrino), w porównaniu do Pentium 4 z 512 KB pamięci cache L2.

Co się tyczy instrukcji SSE3, na obecną chwilę nie znaleźliśmy programów wykorzystujących i testujących dodatkowe rozkazy. Z pewnością wrócimy do nich przy okazji premiery Prescottów z wyższym zegarem.

Na koniec jeszcze słowo o temperaturze. Po wszystkich tych testach, Prescott miał ponad 50°C, gdy dla porównania, taktowany tą samą częstotliwością Northwood, prawie o 10°C mniej.

Oznacza to, że jedynym minusem nowego Pentium 4 będzie zbyt duże wydzielanie ciepła. Niestety, to ten sam zarzut, który stawialiśmy kiedyś procesorom Athlon XP. Konieczność stosowania wydajnego i zbyt głośnego chłodzenia.

Niewykluczone, że nowe i droższe układy chłodzenia jak np: testowany kilka tygodniu temu 3D Cooler firmy Gigabyte, poradzą sobie z chłodzeniem Prescotta przy niskiej prędkości obrotowej wiatraczka, a co za tym idzie bez zbędnego hałasu.

W zasadzie nie ma powodów ani do narzekań, ani do przesadnej euforii - jak to miało miejsce chociażby w przypadku Pentium M. Nowy procesor jest o 10 do 15% szybszy od taktowanego tym samym zegarem Northwooda. Być może nowe instrukcje wniosą jeszcze kolejne kilka procent, a ~20% wyższa wydajność przy tej samej częstotliwości, to już faktycznie poważne osiągnięcie.

Nie mniej jednak nasuwa się pytanie: czy nie lepiej było pozostać przy 512KB pamięci podręcznej, czerpiąc korzyści jedynie z nowszego procesu technologicznego, umożliwiającego budowanie mniejszych i mniej grzejących się procesorów ?

Komentarze

0
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.

    Nie dodano jeszcze komentarzy. Bądź pierwszy!