Pentium 4 2200 МГц. В чем сила, брат?
Число 2002 , без сомнения, символично. Два нуля, четыре цифры, две двойки. Симметрия и абсолютная четность. Если перемножить первую и последнюю цифру, а потом добавить к получившемуся количество нулей, то получится апокалиптическая цифра 6. Или если, скажем, взять количество месяцев в году — двенадцать и перемножить с 2002 , а потом отнять количество цифр в дате, то в итоге выйдет номер телефона, по которому вам ответит приемная родильного дома совхоза “Большое Воздрюково”, в котором шестьдесят семь лет назад родился талантливейший изобретатель Парфен Авдраилович Берестюк, в пьяном бреду предсказавший успех кинофильму Терминатор 2. Такая вот удивительная магия чисел и совпадений. И, кстати, чуть не забыл. Если последнюю цифру переставить в самое начало, то получится 2200 — частота самого быстрого процессора для настольных систем, известного также как Intel Pentium 4 Northwood и анонсированного в самом начале этого, повторюсь, во всех отношениях символичного года. Собственно, об этом и статья.Транзистор в Северном Лесу Northwood при небольшой доле фантазии можно перевести как “северный лес”. Красивый такой прохладный лесок, где произрастают процессоры с 512 кб кэша, выращенные на технологическом 0,13 -микронном
[](javascript:view(640,417,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/626ef7d628fe5662_zoom.jpg’);)
черноземе. По лесу носятся синие человечки и оранжевыми маркерами рисуют цифру 4 на каждой подвернувшейся под руку осине. Идиллическая картина с лубочной презентации на тему "чем крут новый Pentium 4 ". Фактически единственное архитектурное изменение нового ядра — это новая технология производства 0,13 мкм. Все остальные нововведения — такие как кэш и увеличившееся количество транзисторов — по сути лишь следствия. По традиции, в этом месте сделаем паузу и выясним, что, собственно, такое есть “технология производства” и каким образом она связана с микронами. Думаю, ни для кого не является секретом тот факт, что основой современной электроники является транзистор. Все микросхемы состоят из транзисторов. Если упростить процесс до детских кубиков, то можно сказать, что транзистор — это элемент, способный принимать ровно два состояния. Одно считается “основным” и ассоциируется с нулем , а второе называют “возбужденным” и ассоциируют с цифрой 1. Для прочтения в детских садах и других
[](javascript:view(640,275,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/550f4b60085bef21_zoom.jpg’);)
дошкольных учреждениях могу рекомендовать следующий пример. Берем обыкновенный водонапорный кран. Кран открыт — вода течет (возбужденное состояние), закрыт — не течет (основное состояние). Также и транзистор — когда на его “ключ” (еще используют термин “затвор”) подается положительное напряжение, он пропускает ток, когда напряжение отсутствует — нет. Данный процесс называется p-n переходом. Если упростить для демонстрации на пальцах, **
[](javascript:view(480,480,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/abf7605d28bffbd8_zoom.jpg’);)то получится примерно следующая картинка.__Имеется два слоя разнозаряженного кремния. Если подается ток на затвор (он же ключ), то электроны изp-слоявтягиваются в область под затвором и образуется канал между эмиттером (иногда называют “истоком”) и коллектором (он же “сток”). Ток свободно протекает междуn-слоями**. Транзистор “возбужден”. Для любопытствующих добавлю, что разные слои из одного и того же кремния получаются путем добавления разного рода примесей, регулирующих проводимость. Так, к примеру, в том жеPentium 4используется медь. ПроцессорPentium4— это миллионы соединенных между собой транзисторов. Думаю, очевидно, что чем меньше будет размер одного транзистора, тем больше их можно разместить на одной микросхеме и тем сложнее, “умнее” и могутнее окажется в итоге процессор. Кроме этого, при уменьшении каждого транзистора уменьшается теплоотдача всей схемы в целом. Процессор выделяет меньше тепла и может работать на больших частотах. Говоря о технологии производства0,13мкм, мы имеем в виду размер одного из55миллионов транзисторов, составляющих процессорPentium 4. Общая площадь процессорного кристалла -146 мм 2.40%транзисторов (у предыдущегоWillametteих было42млн.) приходится на увеличившийся512-килобайтный кэш второго уровня (L2 ).
[](javascript:view(108,153,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/af646f0294fdcefd_zoom.jpg’);)
Не в мегагерцах счастье? Думаю, не ошибусь, если выскажу идею о том, что главным и самым ощутимым доводом в пользу покупки P4 2,2 ГГц является мегагерц. Точнее, количество этих самых мегагерц, до сих пор остающихся одним из важнейших показателей процессорной производительности. Рядовой марширующий в магазин покупатель всегда настроен на покупку мегагерц в первую очередь и на покупку процессора во вторую. Любой первоклассник знает, что если “папа купил восьмисотый селерон”, а у соседа по парте все еще “четыреста тридцать третий”, то, следовательно, его обожаемый родитель без всякого сомнения круче. Все перечисленное мною — лишь следствие. Следствие перманентной гонки за пресловутыми мегагерцами. Гонки, приведшей технологию к порогу 1 ГГц, успешно ее преодолевшей и помчавшейся дальше в обозримые многогигагерцовые дали. Той самой гонки, чей закон в свое время сформулировал один из основателей Intel — гениальный доктор Гордон Мур. В соответствии с ним количество транзисторов на кристалле процессора должно удваиваться каждые 18 месяцев. __ Год выпуска Кол-во транзисторов
4004 1971 2,250
8008 1972 2,500
8080 1974 5,000
8086 1978 29,000
286 1982 120,000
Процессор 386 TM 1985 275,000
Процессор 486 TM DX 1989 1,180,000
Процессор Pentium® 1993 3,100,000
Процессор Pentium II 1997 7,500,000
Процессор Pentium III 1999 24,000,000
Процессор Pentium 4 2000 42,000,000
Как видно из таблицы, в течение всех этих долгих и показательных лет правило Мура так ни разу и не было нарушено. Количество транзисторов исправно растет, за ним следует регулярное увеличение частоты. И это, собственно, и подводит нас вплотную к казалось бы уже пройденному и очевидному вопросу: “зачем нам стока мегагерц?”. Куда девать эту избыточную **
мощь и зачем тратить деньги на2,2ГГц, если практически со всем спектром современного пользовательского ПО можно худо-бедно работать наCeleron 433**?__“Я набиваю текст медленнее, чем соображает мой компьютер, и не могу кликать по клавишам с частотой400МГц” — утверждает коллега журналист с неважно какого западного сайта. “Сложность и самостоятельность программного обеспечения находятся в постоянном совершенствовании. Новые пользовательские интерфейсы требуют новых мощностей от центрального процессора. Количество информации с появлением Интернета выросло в миллиарды раз и продолжает расти, что налагает особые требование не только на системы хранения, но и на системы анализа и обработки”, — парируют IT специалисты. “Новые игры и новые тенденции. Электронные развлечения стали неотъемлемой частью повседневной жизни, и технический уровень компьютерной игры, о котором мы грезили пять лет назад, сейчас стал доступной реальностью” — добавлю от себя я. Вопрос о необходимости и принципиальной нужности мегагерц и о том, насколько, собственно, они являются “лишними”, становится все более и более актуален. Ответить на него — значит понять тенденции развития компьютерной индустрии и что, разумеется более важно для розничного покупателя — выяснить, как правильно и с умом потратить свои деньги.** Три причины Сейчас уже, наверное, никто не помнит, но одно время закон великой процессорной гонки формулировался несколько иначе, показательным образом отличаясь от оригинала. Не желая вдаваться в тонкости микроэлектроники, некоторые, достаточно многочисленные адепты транзистора иPRперевирали Мура как “производительность компьютеров должна удваиваться каждые полтора года”. Забавное и, надо сказать, абсолютно неверное упрощение. Количество транзисторов и скорость работы компьютера — вещи, само собой, связанные, но ни в коем случае не прямой, линейной зависимостью. На скорость работы приложений кроме процессора влияет множество факторов — дисковая подсистема, пропускная способность шины, видео подсистема и сложность используемого ПО. К примеру, сотрудники лабораторииPC Magazine Labsпровели эксперимент, в котором участвовала эталонная система на основеPentium 4 1,5ГГц и четырехгодичной давности конфигурация на процессореPentium II 300МГц. Последний был выпущен в мае1997года и насчитывает всего7,5миллионов транзисторов.Pentium4, в свою очередь, появился в ноябре2000**, и его ядро (имеется в видуWillamette) содержит42миллиона транзисторов. Эта цифра соответствует правилу Мура и даже немного опережает свое время, так как за прошедшие42месяца количество транзисторов должно было дорасти только до40миллионов. В качестве эталонного бенчмарка была использована программаZiff Davis Business Winstone 2001, а в качестве испытуемой ОС выступилаWindows 2000 SP1. Для вящей надежности тесты прогонялись несколько раз, и финальный результат вычислялся как среднее арифметическое. В итоге соотношение сил оказалось следующим:Pentium 4—43,5балла,Pentium II—13,9баллов. Прирост и торжество прогресса, что называется, налицо. Однако, если бы ежевосемнадцатимесячный рост производительности соответствовал правилу Мура, то результат должен был составить целых74,1балла! Комментарии излишни. На сакраментальный вопрос “в чем сила, брат” звучит законное — “в мегагерцах”. И сколько бы их ни было — все мало. Наблюдая за техническим прогрессом, рано или поздно можно прийти к выводу, что его развитие происходит не линейно, как кажется многим, а по спирали. Фраза “новое — это хорошо забытое старое” стала чем-то вроде девиза для разработчиков аппаратного обеспечения. Потертые идеи изымаются со склада, аккуратно протираются маркетинговой тряпочкой и выдаются на-гора под соусом внеочередного технологического прорыва. Отдельную категорию составляют технологии, в свое время не принятые по причине технической недостаточности, нерентабельности или нехватки научного ресурса… Их время, однажды сформулированное как “не пришедшее”, может прийти буквально в любую секунду, заставив засиять единожды отвергнутую идею новым интересным и необычно привлекательным для стороннего покупателя светом. Типичный пример всего вышеперечисленного — идея централизованных вычислений. Несколько эпохальных лет назад, когда эраPCеще только планировала начаться, миром высоких технологий правилиSun,SiliconGraphicsиIBM(прошу прощения, если кого позабыл, на повествование сие есть суть не влияет). В те незапамятные времена бытовала одна простая концепция, при которой все вычисления, связанные с графикой, выполнял отдельно взятый весьма конкретный и специализированный графический процессор. Соответственно, все вычисления, ориентированные на математические и косвенно связанные с графической подсистемой операции, выполнял процессор центральный, также известный нам как ЦПУ. С появлением дешевыхIBM PC естественным образом изменились нужды потребителей. Большинству пользователей не требовался мощный,
[](javascript:view(313,480,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/3d71345a5b3defe7_zoom.jpg’);)
многофункциональный и многоцелевой процессор, так как вся графика тогдашних ПК упиралась в простые и по сути своей однотипные операции манипулирования двухмерной матрицей. Время прошло, и компания 3dfx одним ловким и, без сомнения, своевременным ходом вновь напомнила всем ничтоже сумняшеся о том, что мамкой учения является процесс повторения и что без выделенного GPU жизнь геймеров всего мира есть суть суета и регрессия. За форвардом 3dfx потянулись остальные производители, что в итоге привело к сегодняшней ситуации и шестидесяти с лишним миллионам на ядре GeForce 4. **__**Однако, как того и следовало ожидать, возвращение к концепции выделенной графической подсистемы вызвало законное подорожание всего компьютера в целом. При ценах порядка
[](javascript:view(640,480,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/6e48cfb4a37b74b9_zoom.jpg’);)
300-400 долларов на качественную и современную видеокарту пользователь рано или поздно начинает задумываться о принципиальной необходимости покупки быстродействующего центрального процессора. Зачем тратить деньги на гигагерцовый ЦПУ, если можно купить, скажем, 700 МГц версию и остаток потратить на “третий гефорс”? Вопрос, не лишенный смысла. И, кстати, имеющий вполне достойный ответ. Как я уже сказал, технологии развиваются по спирали. И недалек тот день, когда производители вновь обратятся к идеологии централизованных вычислений. Уже сейчас в наличии разработчиков имеются продвинутые графические движки, утилизирующие исключительно ресурсы ЦПУ. Пример — игровая программа Beam Breakers от компании SIMILIS Software. Существующая на данный момент демо-версия наглядно демонстрирует возможности расширенного блока инструкций SSE2 и позволяет примерно представить, что нас ждет нас в обозримом будущем и какие фрукты могут теоретически произрастать на ниве софтовых движков. Не удивлюсь, если по прошествии нескольких лет каждый пользователь получит в свое распоряжение выбор: потратиться ли на дорогостоящий графический акселератор либо разориться на мощный ЦПУ “все в одном”. Не сомневаюсь, что выбор многих падет на последний вариант, что вновь возвращает нас к вопросу востребованности мегагерц и принципиальной интересности появления Pentium 4 2,2 ГГц. __ Тесты производительности Особых комментариев по результатам тестов у меня нет. Налицо превосходство пресловутых мегагерц, что наглядно демонстрируют сравнительные тесты с участием AMD Athlon XP 1900+. С другой стороны, преимущество 2,2 -гигагерцового Pentium 4 над 1600 МГц Athlon (реальная частота ядра) оказалось не так уж велико, как ожидалось. Тестовый стенд Материнская плата: * Intel D845BG (i845D) * Asus A7V266 (VIA KT266) Процессор: * Intel Pentium 4 2,2 ГГц Northwood 512 Кб L2 кэш * Intel Pentium 4 2,0 ГГц Northwood 512 Кб L2 кэш * AMD Athlon XP 1900+ ОЗУ: Kingston DDR SDRAM 266 Мгц CL2,5 ПЗУ: Fujitsu MPG3204AH 20,49 Гб Видео: Gainward GeForce 3
[](javascript:view(585,480,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/0a45a11098624014_zoom.jpg’);)
Программное обеспечение: Massive Development Aquamark, MadOnion 3DMark 2001 SE, Quake III Sidrial, Croteam Serious Sam 2: The Second Encounter, SiSoft Sandra и Zheta GameZ DronezMark. SiSoft Sandra Memory Bandwidth Benchmark Pentium
4 2.2 ГГц **__**В качестве тестового стенда был использован новый набор логики Intel 845D. Несмотря на то, что качественные характеристики этого чипсета не имеют непосредственного отношения к теме сегодняшней статьи, мы решили замерить пропускную способность его подсистемы памяти. Результат на скриншоте. Синтетическая SiSoft Sandra признала нашу систему более медленной, нежели эталонная конфигурация на P4 1,6 ГГц+ i845D + PC2100 DDR. Тем не менее, i845 достаточно уверенно обошел KT266A , и, как видно из следующего скриншота, навешал люлей имеющемуся у нас KT266 ( Asus A7V266 ). В качестве недостижимого эталона представлен i850 в паре с PC800 RDRAM. **SiSoft Sandra Memory Bandwidth Benchmark Athlon XP 1900+ __**Как и ожидалось, KT266 пролетел. Определенно, дни этого чипсета сочтены. Думаю, месяца через два-три он будет полностью вытеснен старшим братом KT266A. Massive Development Aquamark 2.3 (FSAA:none, Pixel Shaders:yes, Texture: 24 Mb) 640x480x16 bpp 1024x768x32 bpp
Intel Pentium 4 2,2 ГГц 55,7 36,9
Intel Pentium 4 2 ГГц 54,2 36,1
AMD Athlon XP 1900+ 35,0 26,8
Отличный тест на выживание для всех современных процессоров и видеоускорителей. Разница между P4 2,2 ГГц и P4 2 ГГц еле заметна. Athlon курит в Отрадном… **
[](javascript:view(640,480,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/ea5053e80761545f_zoom.jpg’);)Zheta GameZ DronezMark640x480x16 bpp1024x768x32 bppIntel Pentium 4 2,2 ГГц89,08 63,01Intel Pentium 4 2 ГГц88,83 62,81AMD Athlon XP 1900+** 83,72 61,63
Картина практически полностью повторяется, за исключением того, что Athlon резко сократил разрыв в производительности и практически догнал P4 2 ГГц. Quake III Sidrial 640x480x16 bpp 1024x768x32 bpp
Intel Pentium 4 2,2 ГГц 148,9 108,9
Intel Pentium 4 2 ГГц 144,6 106,8
AMD Athlon XP 1900+ 133,1 92,7
Без изменений. Лидерство надежно держит процессор Pentium 4 2,2 ГГц. Для тех, кто в танке, добавлю, что Sidrial — это ломовой мод для Quake III. Возможно, самая красивая и кинематографичная модификация из всех мною виденных. Одно время была доступна для скачки на сайте NVIDIA как демонстрация возможностей современных ускорителей GeForce 3. Всем владельцам последних джифорсов на заметку.
[](javascript:view(640,480,‘/mnt/articles/f/2/e/4/3/f/2646/html/img/b3e6dc0ba4d7d319_zoom.jpg’);)
Croteam Serious Sam 2: The Second Encounter (anisotropy 4, S3TC On, quality) 640x480x16 bpp 1024x768x32 bpp
Intel Pentium 4 2,2 ГГц 94,1 51,7
Intel Pentium 4 2 ГГц 90,6 50,5
AMD Athlon XP 1900+ 88,3 49,1
Картина не меняется, так что без комментариев. MadOnion 3DMark 2001 SE 1024x768x32 bpp Game 1 — Car Chase Game 2 — Dragothic Game 3 — Lobby Game 4 — Nature
High Low High Low High Low
Intel Pentium 4 2,2 ГГц 47,4 111,8 57,2 104,0 57,8 119,7 36,2
Intel Pentium 4 2 ГГц 44,2 109,5 56,3 102,5 56,1 116,3 35,6
AMD Athlon XP 1900+ 44,0 106,3 55,9 100,1 51,5 107,3 27,8
Результаты идентичны. Вывод По результатам тестов можно сделать следующий единственный, но весьма глубокомысленный вывод. Мегагерцы нужны, мегагерцы любимы и востребованы. Pentium 4 2,2 ГГц — это не просто очень быстрый процессор, — это очередная веха на пути технологического прогресса. На сем и окончим. Благодарности Сердечно и всей душой благодарим компанию “СТАРТМАСТЕР” ( www.startmaster.ru ), предоставившую для тестирования все необходимое оборудование. Традиционное спасибо компании Atlantiс Computers ( www.atlantic.ru ) за видеоплату Gainward GeForce 3.