Покорение новых вершин. Первое тестирование и разгон Core 2 Duo

Слухи о возможном выходе процессоров Intel с новой архитектурой начали появляться еще два года назад. Специалисты в один голос твердили о том, что процессорный гигант просто обязан отказаться от использования весьма неоднозначной NetBurst и начать все сначала.

Так и получилось: Intel передумала выпускать процессор Tejas , оставила попытки заставить последние Pentium 4 работать на тактовой частоте 4 ГГц и вплотную занялась разработкой новых процессоров. Результатом ее работы стала микроархитектура Core и соответствующие процессоры: мобильные Merom , настольные Conroe и серверные Woodcrest.

Минувшим летом Intel официально представила долгожданное семейство, а сейчас процессоры уже появились в российской рознице. Нас же интересуют настольные Core 2 Duo. Оправдывают ли они ожидания, хороши ли в работе, сильно ли греются? Сегодня мы ответим на все эти вопросы!

Первый взгляд

Целью разработчиков Core было создание совершенно новой архитектуры, поэтому во главу угла поставлено соотношение быстродействия и низкого энергопотребления. Тактовая частота уже не имела большого значения. Отныне процессорный гигант делает ставку на увеличение количества ядер и наращивание объема кэш-памяти. Частота тоже будет расти, но не так быстро, как прежде. Гонка мегагерц закончилась.

Все модели Conroe сегодня выпускаются с использованием 65-нм техпроцесса. Он достаточно хорошо освоен, поэтому особого дефицита новых процессоров и не было. Частота системной шины — 1066 МГц. Других вариантов пока нет. Первая модель с FSB 800 МГц увидит свет не раньше первого квартала следующего года. Потенциально грядущий Core 2 Duo E4300 (1,8 ГГц) станет идеальным процессором для разгона.

Кстати, об обозначениях. Процессорные номера Conroe представляются в виде Exxxx , где литера E указывает на настольные корни чипа, а следующее за ней четырехзначное число отражает уровень производительности. Рейтинг Core 2 Extreme имеет вид X xxxx. Основным отличием Extreme-процессоров является лишь повышенная тактовая частота.

Друг от друга настольные процессоры серии Core 2 Duo отличаются объемом кэш-памяти второго уровня — 2 или 4 Мбайт, ну и тактовой частотой. Сейчас частоты держатся в рамках от 1,86 ГГц до 2,93 ГГц, в дальнейшем они будут расширены в обе стороны.

Словарь терминов

• Конвейер — специальное устройство, работает на уровне исполнительной части процессора. Принцип работы основан на том, что процесс обработки каждой команды разбивается на несколько стадий, каждая из них реализует некоторую элементарную операцию общего процесса обработки команды. Очередная команда после ее выборки попадет в блок декодирования, затем этот самый блок выборки освобождается и может работать над следующей командой. В результате на конвейере могут находиться в различной стадии выполнения несколько команд.
• Кэш-память — встроенная в процессор память типа RAM или SRAM, предназначенная для хранения определенной порции необходимых процессору данных. Если информация не лежит в кэше, процессору приходится обращаться к оперативной памяти, что значительно замедляет скорость. Еще бы, ведь кэш-память работает на частоте процессора.
• При разделении кэша на отдельные уровни справедливо следующее правило: чем выше уровень кэш-памяти, тем она больше по размеру и медленнее по скорости обращения. То есть самой быстрой памятью является кэш первого уровня (она расположена на одном кристалле с процессором и входит в состав функциональных блоков). Второй по быстродействию — L2-кэш, и так далее.
• FSB — магистральный канал между процессором и чипсетом. При этом последний обеспечивает связь между процессором и другими устройствами, такими как оперативная память, видеокарта, PCI, ISA или PCI Express.

Есть ли разница?

В двуядерных процессорах Pentium D каждое из ядер оснащено собственной кэш-памятью второго уровня. Проблема такого подхода в том, что в некоторые моменты одному ядру может не хватать памяти, в то время как второе бездействует и его память свободна. Когда такое случается, основному ядру приходится обращаться к оперативной памяти, что неминуемо ведет к потере драгоценного времени.

В Conroe эта проблема решена — процессоры оснащены общим для обоих ядер кэшем второго уровня объемом 2 или 4 Мбайт. Преимуществ у такого подхода несколько. Значительно снижается нагрузка на системную шину — это раз. В зависимости от потребностей каждого из ядер процессор может гибко регулировать размеры областей кэша — это два. Если оба ядра работают одновременно, кэш делится между ними пропорционально — это три. Более того, в случае, когда ядра синхронно трудятся над одной и той же задачей, данные сохраняются в кэше однократно и не возникает никакого дублирования.

Благодаря управляющей логике, предусмотренной в новых процессорах, стал возможным более простой и эффективный обмен данными между кэш-памятью первого уровня каждого из ядер и L2 кэш.

Кроме общего кэша второго уровня и 1066 МГц системной шины, у Conroe есть масса других интересных нововведений. Intel Core содержит ряд серьезных усовершенствований, направленных не только на снижение энергопотребления, но и на увеличение производительности.

Таблица 1
Технические характеристики процессоров
Модель Core 2 Duo E6300 Core 2 Duo E6400 Core 2 Duo E6600 Core 2 Duo E6700 Core 2 Extreme X6800
Техпроцесс 65 нм 65 нм 65 нм 65 нм 65 нм
Тактовая частота 2,4 ГГц 2,4 ГГц 2,13 ГГц 2,66 МГц 2,93 ГГц
Системная шина (FSB) 1066 МГц 1066 МГц 1066 МГц 1066 МГц 1066 МГц
L1-кэш 64 Кбайт 64 Кбайт 64 Кбайт 64 Кбайт 64 Кбайт
L2-кэш 2 Мбайт 2 Мбайт 4 Мбайт 4 Мбайт 4 Мбайт
Тепловыделение (TDP) 65 Вт 65 Вт 65 Вт 65 Вт 75 Вт
Маркировка SL9SA SL9S9 SL9S8 SL9S7 SL9S5
Разъем Socket 775 Socket 775 Socket 775 Socket 775 Socket 775
Цена $183 $224 $316 $530 $999
Таблица 2
Тестовый стенд
Процессоры AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2,8 ГГц)
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 2,66 ГГц)
Системные платы ASUS M2N32-SLI Deluxe (Socket AM2, NVIDIA nForce 590 SLI)
ASUS P5B Deluxe WiFi Edition (Socket 775, Intel P965)
Память Corsair Twin2X CM2X1024-8500C5 (5.5.5.15) 2x512 Мбайт
Kingston KHX8500D2K2/1G (5.5.5.15) 2x512 Мбайт
Видеокарта ASUS EAX1900XTX/2DHTV/512M 512 Мбайт (PCIE x16, Radeon X1900 XTX)
GIGABYTE GV-RX19X512VB-RH 512 Мбайт (PCIE x16, Radeon X1900 XTX)
Жесткие диски Western Digital WD1200JS 120 Гбайт (Serial ATA, 8 Мбайт)
Seagate Barracuda 7200.9 160 Гбайт (Serial ATA, 16 Мбайт)
Оптический привод NEC ND-3540A (IDE)
Блок питания Sunbeam NUUO (500 Вт)
Операционная система Windows XP Pro SP2, DirectX 9.0c

Core’нные изменения

Во времена процессоров Pentium Pro , Pentium II и Pentium III компания Intel впервые заговорила о динамическом исполнении кода. Принципиально новая на тот момент суперскалярная микроархитектура P6 позволяла выполнять анализ потока данных и обладала возможностями внеочередного исполнения команд. При переходе к NetBurst технологию обновили, она стала обладать более глубоким уровнем анализа кода, а также улучшенными алгоритмами предсказания переходов.

Теперь перед нами широкое динамическое исполнение ( Wide Dynamic Execution ). Широким оно называется по той причине, что процессоры отныне могут исполнять больше операций за один такт. Благодаря добавлению в каждое ядро дополнительного декодера и исполнительных устройств, они могут выбирать из программного кода и исполнять до четырех x86 инструкций за раз (предшественники ограничивались тремя инструкциями за такт). Вдобавок Core получила более совершенный блок предсказания ветвлений и более вместительные буферы команд, используемых для оптимизации скорости исполнения.

Длина конвейера Conroe составляет всего 14 стадий, что вдвое меньше, чем у Pentium 4 на ядре Prescott (30 стадий), но больше, чем у процессоров с архитектурой P6. В плане производительности на ватт короткий конвейер является преимуществом — процессор греется меньше обычного и обеспечивает высокий уровень производительности.

У Pentium M процессоры Conroe позаимствовали технологию micro-ops fusion , направленную на снижение «накладных расходов» при выполнении отдельных команд. Суть технологии в следующем: если в результате работы алгоритмов внеочередного выполнения микроинструкции распадаются на части, то непосредственно перед выполнением эти части «склеиваются» и выполняются за один такт. Число простоев сводится к минимуму.

В дополнение к этому Core получила технологию macro-fusion. Она также направлена на увеличение числа исполняемых за такт инструкций, но работает иначе. Основная задача технологии — объединение связанных между собой x86 микроинструкций в одну для быстрого выполнения. Это позволяет увеличить темп исполнения кода и добиться серьезной экономии энергии.

При разработке Core много внимания было уделено блокам исполнения SIMD -инструкций (SSE, SSE2, SSE3). От них напрямую зависит производительность при работе с мультимедиа (обработка изображений, кодирование и декодирование видео, работа со звуком). До сих пор для исполнения одной SSE-инструкции, работающей со 128-битными операндами, процессорам Intel требовалось два такта. В Conroe используются 128-разрядные блоки SSE, так что инструкции выполняются в два раза быстрее.

Функция Intel Smart Memory Access не нова, однако в процессорах Conroe она отточена до совершенства. Технология направлена на уменьшение задержек, возникающих при доступе процессора к обрабатываемым данным. Она очень тесно завязана на работе блоков предварительной выборки: из стоящих в очереди данных происходит предварительная выборка нужной информации из оперативной памяти в L1 и L2 кэши процессора. Это позволяет уменьшить задержки при обращениях к данным и увеличить эффективность использования системной шины.

Всего в настольных Core 2 Duo шесть независимых блоков предварительной выборки: два отвечают за загрузку данных в общую часть кэша второго уровня, оставшиеся четыре работают с L1-кэшами (по два на каждое ядро). Каждый из блоков собирает информацию об обращениях исполнительных устройств к данным. Базируясь на этой статистике, блоки стремятся подгружать нужную информацию из памяти в процессорный кэш еще до того, как к ним последует обращение. Все это позволяет значительно увеличить производительность.

А как дела с температурой? Здесь тоже полный порядок. Зарекомендовавшие себя технологии Enhanced Intel SpeedStep и Enhanced Halt State справляются со своими задачами на ура. К тому же новые процессоры могут отключать собственные подсистемы, не используемые в данный момент. Причем речь идет не только о ядрах в целом — разработчики «разбили» Conroe на отдельные узлы. Каждое из ядер поделено на определенное количество блоков, питание которых управляется раздельно.

Таблица 3
PCMark05 1.10
CPU Memory Overall
AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2,8 ГГц) 5749 5477 6370
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 2,66 ГГц) 6826 5865 7181
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,40 ГГц) 8717 7236 8273
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,60 ГГц) 9236 7510 8594
Таблица 4
CrystalMark 09
ALU FPU Mem Overall
AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2,8 ГГц) 20896 24433 12969 101866
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 2,66 ГГц) 23711 28633 16353 117604
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,40 ГГц) 29992 37893 19622 142448
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,60 ГГц) 31761 36550 19485 144675
Таблица 5
SuperPi Mod 1.15 (8 Мбайт)
AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2,8 ГГц) 05:49:150
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 2,66 ГГц) 03:54:125
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,40 ГГц) 03:08:547
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,60 ГГц) 03:02:250

Мамы для Conroe

Использование старой шины заставило Intel отказаться от экспериментов с процессорной упаковкой — Conroe выполнены в форм-факторе LGA775. Однако этот факт, увы, не гарантирует совместимости со старыми материнскими платами. Core 2 Duo поддерживают системные платы с новым модулем регулирования напряжения (VRM 11) и поддержкой системной шины 1066 МГц.

В качестве основы для плат под Conroe сейчас используют чипсеты Intel P965 , Intel 975 X , в некоторых случаях Intel 945 , а также NVIDIA nForce 5 xx Intel Edition и ATI Radeon Xpress 3200 ( RD600 ).

Производители материнских плат сразу после выхода Core 2 Duo предложили целый ряд продуктов на базе чипсетов серии Intel 945 (они позволяют «разгонять» шину до 1066 МГц), однако в новых ревизиях поддержка столь быстрой шины, скорее всего, будет заблокирована. Тем самым Intel запретит производителям плат реализовывать поддержку Conroe силами недорогого «945-го». Номинально Intel 975X остается флагманским чипсетом компании, но более привлекательно, на наш взгляд, смотрится именно Intel P965 с новым южным мостом.

Когда этот номер пойдет в печать, список пополнится системными чипами nForce 570 Ultra IE и nForce 590 SLI IE. Первые версии чипсетов были в распоряжении NVIDIA и ее партнеров еще давно, но производители системных плат терпеливо ждали новых ревизий. По предварительным данным производительность nForce 5xx ничуть не уступает чипсетам от самой Intel.

Весьма многообещающим видится и RD600 от ATI. Он должен обладать хорошим разгонным потенциалом, возможностью асинхронной работы системной шины и памяти, а также поддержкой CrossFire, трех полноскоростных слотов PCI Express x16, памяти DDR2-1066. Единственное «но» — анонс чипсета изначально был намечен на конец августа, но ATI отложила выпуск до конца нынешнего года. Есть вероятность, что мы так и не увидим его в широкой продаже, и все по политическим причинам — ведь AMD купила ATI. Между тем ATI разрешила в последней версии своих драйверов поддержку CrossFire на чипсетах Intel P965. Правда, из-за особенности работы Intel P965 с двумя видеокартами производительность CrossFire-связки по сравнению с платами на базе Intel 975X немного ниже. Причиной является использование схемы работы графических разъемов — PCIE x16 плюс PCIE x4 у Intel P965, у Intel 975X она более рациональная (PCIE x8 + PCIE x8).

Как быстро умрет NetBurst?

По последним сведениям, Intel твердо намерена снять с производства все процессоры с архитектурой NetBurst уже во втором квартале 2007 года, выпуск последних моделей прекратится в апреле месяце. Приятно отметить, что этому событию будут предшествовать агрессивные снижения цен.

В первом квартале 2007 года доля Pentium Exxxx на ядре Conroe- L в общем ассортименте настольных процессоров Intel достигнет 10%, а уже к началу лета эти процессоры полностью вытеснят старые Pentium 4.

Тестирование

На десерт у нас тестирование новейших процессоров от Intel и AMD. В главных ролях — Athlon 64 FX-62 и Core 2 Duo E6700. FX-62 — самая быстрая и производительная модель от AMD, E6700 — один из самых старших процессоров новоявленного семейства от Intel, круче только Core 2 Extreme X6800. Вообще, топовые серии от обоих производителей впечатляют только ценой, их планка установлена на уровне $1000. Единственное же отличие от рядовых моделей — большая частота ядра. В большинстве случаев переплачивать за это смысла нет.

Оправы для процессоров — ASUS M2N32-SLI Deluxe (NVIDIA nForce 590 SLI, AMD) и ASUS P5B Deluxe (Intel P965, Intel). Эти чипсеты — однозначно лучшие для новых платформ (под Intel, конечно, есть флагман под названием Intel 975X, но это все же устаревший чипсет).

NVIDIA nForce 590 SLI интересен тем, что на нем можно заставить Athol 64 FX-62 работать с памятью на частоте 1066 МГц. Для этого необходимо соблюсти ряд условий: во-первых, поставить дорогой процессор серии FX, во-вторых, использовать память с поддержкой EPP от Corsair. Как задействовать секретный потенциал платформы Socket AM2, мы поговорим в одном из следующих номеров, а пока обойдемся частотой 800 МГц.

ASUS P5B Deluxe по праву считается одной из лучших плат под Core 2 Duo. Стабильность, качественные компоненты, широкие возможности расширения и настройки BIOS впечатляют. Мало того, что потенциал разгона впечатляет, так еще для некоторых процессоров можно установить повышенное значение множителя! Однако энтузиазм стоит поумерить. Все зависит от самого процессора — и тут уж как повезет. Для Intel мы взяли память от Kingston со скоростью 1066 МГц. Беспокоиться о том, что видеокарта станет узким горлышком, не стоит — в каждой системе мы использовали Radeon X1900 XTX.

Главный акцент в тестировании был сделан на игры, но и про системные тесты мы не забыли. В список последних был включен традиционный PCMark 05 , универсальный CrystalMark 09 , а также Super Pi Mod. Здесь результаты очень сильно зависят от производительности процессора и памяти.

В стандартных (неразогнанных) условиях безоговорочную победу одержал Core 2 Duo. Шутка ли, в Super Pi Mod со своей задачей этот процессор разобрался почти на две минуты быстрее своего соперника! В играх ситуация аналогична, правда, в высоких разрешениях разница в скорости значительно сокращалась, особенно это касается технологичных игр вроде F. E. A. R. Тут все упирается в графику.

Разгон — отдельная история. Наш экземпляр Core 2 Duo при штатном напряжении 1,28 В без проблем разогнался до частоты 3,4 ГГц. То есть скорость системной шины возросла с 266 МГц (4х266 = 1066 МГц) до 340 МГц (1360 МГц)! Память, конечно же, на частоте 1360 МГц отказалась работать, так что пришлось выставить 1133 МГц. Система прошла все тесты стабильно, производительность значительно увеличилась. Это тем более удивительно, учитывая, что количество конвейеров у Core 2 Duo значительно сократилось по сравнению с процессорами Pentium 4/D. Исходя из того, что мы видели на форумах и в других тестированиях, такой разгонный потенциал вполне стандартен для Core 2 Duo E6700. Дальнейшие попытки увеличения частоты не увенчались большим успехом — максимум, чего мы добились, частоты 3,60 ГГц, да и то со значительно увеличенным напряжением процессора (1,475 В). Но даже такое увеличение напряжения не принесло 100% стабильности, процессор так и не смог пройти тестирование в F.E.A.R. Игра постоянно вылетала. Частота памяти при этом находилась на уровне 1080 МГц. Но даже несмотря на это результаты впечатляют, особенно возможность работы процессора на повышенных частотах при стандартном напряжении. Это гарантирует, что рост температуры будет минимальным.

Таблица 6
3DMark05 1.20
CPU Overall
AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2,8 ГГц) 2146 6083
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 2,66 ГГц) 2375 6282
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,40 ГГц) 3018 6617
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,60 ГГц) 3185 6684
Таблица 7
DOOM 3 1.3 (demo1)
Разрешение 1024х768 1280х1024 1600х1200
AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2,8 ГГц) 127,5 121,3 107,8
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 2,66 ГГц) 163,0 140,5 115,0
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,40 ГГц) 184,7 148,1 115,6
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,60 ГГц) 187,4 148,5 115,6
Far Cry 1.33 (Regulator)
Разрешение 1024х768 1280х1024 1600х1200
AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2,8 ГГц) 125,0 113,4 113,5
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 2,66 ГГц) 168,7 152,4 131,9
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,40 ГГц) 198,8 171,1 138,6
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,60 ГГц) 203,5 174,2 139,0
F.E.A.R. 1.05
Разрешение 1024х768 1280х960 1600х1200
AMD Athlon 64 FX-62 (Socket AM2, 2,8 ГГц) 128 104 81
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 2,66 ГГц) 146 115 84
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,40 ГГц) 160 120 83
Intel Core 2 Duo E6700 (Socket 775, 3,60 ГГц) - - -

Заключение

Intel удивила всех нас — новая архитектура Core 2 Duo показала себя с лучшей стороны. Потенциал роста частоты есть, процессор греется незначительно — чудовищные температуры и энергопотребление ушли в прошлое.

Пока что смущает лишь малый выбор чипсетов под Core 2 Duo. На данный момент есть лишь Intel P965 и Intel X975, не за горами отличная альтернатива — чипсеты от NVIDIA. Что до ATI, то их RD600, может, и поступит в продажу, но в ограниченном количестве. Это и неудивительно, учитывая покупку ATI компанией AMD. Может, завтра и вовсе это направление будет прикрыто. В такой ситуации производителей материнских плат винить не стоит — к чему им чипсеты, которые не имеют будущего и достойной поддержки со стороны разработчика? Очень жаль, учитывая, что RD600 должен был стать настоящей бомбой.

Тут сразу же встает вопрос: а что NVIDIA? Последняя имеет отличный шанс отхватить свою долю рынка чипсетов под Intel, ее команда имеет хороший опыт разработки наборов логики под процессоры этой компании. Осталось только дождаться их широкого распространения.

Разработчики второго эшелона — SiS и VIA — пока хранят гробовое молчание, их чипсетов и материнских плат не видать до сих пор.

Напоследок поздравим Intel с разработкой супер-архитектуры, которая задала новую планку производительности. Это, без преувеличения, прорыв, которого мы не видели уже очень давно!

Благодарим следующие компании за предоставленное оборудование:

ASUS (www.asus.ru) — ASUS P5B Deluxe WiFi Edition, ASUS EAX1900XTX/2DHTV/512M;

BCom (www.bcom.ru) — AMD Athlon 64 FX-62, ASUS M2N32-SLI Deluxe, Corsair Twin2X CM2X1024-8500C5;

GIGABYTE (www.gigabyte.ru) — GIGABYTE GV-RX19X512VB-RH;

Intel (www.intel.ru) — Intel Core 2 Duo E6700;

Kingston (www.kingston.ru) — Kingston KHX8500D2K2/1G;

«Невада» (www.nevada.ru) — Zalman CNPS9500 AT, Zalman CNPS9500 AM2.