P4 3.2GHz Extreme Edition - podrasowany Pentium4  Autor: Lancer | Data: 31/10/03

Ostatnimi czasy widzimy, jak świat mikroprocesorów ciągle się spóźnia. Największym spóźnialskim ostatnich miesięcy okazał się być Athlon 64. Spóźnił się o rok! Intel nie chciał zostać w tyle. Już jakiś czas temu na rynek miał trafić Pentium 4 Prescott. Nie dotarł do dziś. Ciągnące się problemy przesuwają premierę następcy Northwooda. AMD uporało się z problemami i nastąpiła premiera długo wyczekiwanych procesorów rodziny K8. Ich debiut, a w szczególności pojawienie się Athlona FX nie wpłynęło dobrze na samopoczucie Intela. Brakło konkurenta dla najwydajniejszych Athlonów. Po cichu i bez wcześniejszych zapowiedzi pojawiło się "coś". Niespodziewanie ukazał się Pentium 4 nazwany Extreme Edition. Okazuje się on być najbardziej skomplikowanym pośród procesorów kierowanych na rynek konsumencki. Jak wiele ma wspólnego z tak samo taktowanym, ale już standardowym Pentium 4 i co ma takiego "ekstremalnego"? Przekonajcie się po lekturze tego artykułu. Zapraszam!

"Nowy" Pentium 4

Kiedy kilka miesięcy temu, AMD wprowadziło długo oczekiwany na rynku serwerów 64-bitowy procesor Opteron, nastąpiła mała rewolucja. Intel będący niekwestionowanym dostawcą rozwiązań opartych o serwerowe procesory Xeon, nagle zaczął tracić pozycję. Firma nie miała nic, co mogło by skutecznie konkurować z Opteronem. Istnieje co prawda High-End'owy Itanium, ale z racji swego wybitnie 64bitowego jądra nie jest raczej bezpośrednim konkurentem. Opteron powoli zdobywa rynek. AMD i jej 32-bitowy procesor potrafiący obsłużyć 64-bitowe rozszerzenia wyposażony w 1MB cache L2 i zintegrowany kontroler pamięci okazywał się lepszym rozwiązaniem, niż odpowiadający mu Xeon. Coś trzeba było zrobić. I to szybko.

Obecny dotychczas na rynku Xeon z rdzeniem Prestonia taktowany zegarem 3,06GHz i pracujący na 133MHz szynie FSB miał 512kb cache L2. Zasadniczo był to znany układ Northwood z niewielkimi tylko modyfikacjami dostosowującymi procesor do działań w trybie wieloprocesorowym. Ponieważ w krótkim czasie nie można było przedstawić nic nowego, co by było godnym konkurentem dla Opterona, więc wzięto za modyfikacje tego co miano pod ręką. Do Prestonii dorzucono szuflę pamięci podręcznej. Ponieważ modyfikacja dotychczasowego cache L2, była by zbyt skomplikowana i wymagała zbyt wielu zmian w jądrze, więc dodatkową pamięć dołożono obok. Dodano trzeci poziom cache - L3. Tak jak dotychczasowe poziomy, tak i ten pracuje z pełną prędkością rdzenia i ma pojemność 1MB lub 2MB - w zależności od wersji. Układ dysponuje więc pamięciami o pojemnościach - cache L1 12/8kb (instrukcje/dane), L2 512kb i L3 1 lub 2 MB. Tak zmodyfikowany układ zyskał nazwę kodową Gallatin.

Porównanie specyfikacji P4 3.2GHz kontra P4 3.2GHz "EE" (kliknij, aby powiększyć)

Co to ma jednak wspólnego Xeon z naszym głównym bohaterem - Pentium 4 Extreme Edition? - czyli w skrócie P4 EE. Ano ma bardzo wiele. Wraz z debiutem we wrześniu procesorów K8 na rynek konsumencki trafiły Athlon 64 3200+ i Athlon 64 FX-51. Sytuacja się powtórzyła. Najszybszy Pentium 4 3,2GHz okazywał się wolniejszy od najszybszego pośród układów AMD, czyli Athlona 64 FX-51 pracującego z zegarem 2,2GHz, a będącego w rzeczywistości Opteronem z dwukanałowym kontrolerem pamięci, przystosowanym do pracy w trybie single processor. Ponieważ możliwości jądra Northood kończą się w okolicach 3,2GHz, więc droga zwiększania wydajności do czasu nadejścia Prescotta miała być inna. Intel uczynił więc ponownie to samo, co kilka miesięcy wcześniej. Problemy z 0,09 mikronowym procesem technologicznym i mającym być w nim wyprodukowanym Prescottem były przyczyną powstania Pentium 4 Extreme Edition. Jest to 0,13um Northwood wyposażony w 2048kb chache L3. Dodatkowa pamięć wykonana w technologii exclusive łączy się z resztą architektury 8-śmio drożną, 64-bitową szyną i pracuje z zegarem identycznym jak zegar rdzenia. Z racji swego charakteru dołożona pamięć jest wolniejsza od pamięci cache L2

Ilość i rodzaj pamięci cache. Widoczne wyższe opóźnienia świeżo dodanej pamięci. (kliknij, aby powiększyć)

Nowy Pentium jest więc Gallatinem, pracującym na gnieździe socket 478 z taktowaniem szyny FSB podniesionym ze 533MHz (Xeon) do 800MHz. Można więc rzec, że P4 EE to kolejna mutacja Xeona. Poza dodaniem trzeciego poziomu pamięci podręcznej, nie zaszły w architekturze mikroprocesora żadne zmiany. Układ pracuje z 800MHz szyną FSB z zegarem 3,2GHz, zasilany napięciem Vcore 1,525V z obsługą Hyper-Threadingu. Dodatkowa pamięć wpłynęła na wymiary jądra. Teraz ma ono 168 mln tranzystorów (Northwood - tylko 55mln) przy powierzchni 230mm^2 (Nothwood 146mm^2). Układ oddaje 100W mocy.

Dodanie 3 poziomu pamięci ma pełnić podobną funkcję, co zintegrowanie kontrolera pamięci z jądrem K8. Ma obniżać poziom opóźnień na poziomie komunikacji CPU<=>RAM i usprawnić wymianę danych. Jaki wpływ będzie miało zastosowane rozwiązanie na wydajność? Zobaczymy.

Platforma testowa

Testy: P4 3.2GHz kontra P4 3.2GHz "EE"

Quake bardzo żwawo zareagował na dodatkową pamięć. Aż 25% wzrost wydajności w trybie Fast jest naprawdę duży. Dodatkowa pamięć ma usprawnić komunikację procesora z pamięcią. Widać, że pełni swą rolę bardzo dobrze, bowiem Quake jest bardzo zależny od przepustowości pamięci. Wzrost widoczny nawet przy wysokich detalach - 10%.

Aquamark też przyspiesza. Nie tak znacznie jak Quake, ale potężny cache również się przydaje.

Kolejny test i ponownie utwierdzamy się w przekonaniu, że mocarna pamięć podręczna nadaje rozpędu dla "nowego" procesora.

Starsza wersja 3D Marka bardzo lubi szybkie procesory i dobrze się skaluje. Widoczne wzrosty po zastosowaniu procesora z dużą ilością dodatkowej pamięci. Nawet tryb 1024x768 zyskał na wynikach.

Mocno uzależniony od karty graficznej test podstawowy tylko nieco szybciej zadziałał na platformie testowej obsadzonej nowym Pentiumem. Widać wyraźnie jakim obciążeniem dla karty graficznej są testy Troll's Lair oraz Nature. Tu wpływ procesora jest minimalny. Dopiero test procesora ze zminimalizowaną rolą karty graficznej wyraźnie zyskał. 100 dodatkowych punktów.

Sandra całkowicie utwierdza nas w przekonaniu, że pod względem budowy jednostek logicznych Pentium 4 i jego wersja "ektremalna" to dokładnie te same procesory. Różnica samej wydajności jednostek stało i zmienno przecinkowych u obu jest na minimalnym poziomie. Na wydajność komunikacji CPU z pamięcią większy cache nie ma niemal wpływu. Sandra bowiem bada ten parametr na poziomie chipset-pamięć.

(kliknij, aby powiększyć)

Na dołączonych grafikach wyraźnie widać wpływ wielkości paczki danych na wydajność pracy pamięci. Podczas gdy procesor z 512kb cache szybko traci wydajność już po 1MB próbce, wykres wydajności P4 EE załamuje się daleko dalej bo dopiero w okolicach 4MB.

PC Mark w teście samego procesora nieco dziwnie się zachował. P4 EE jest nieco wolniejszy od klasycznego układu. Zupełnie inna jest jednak wydajność podsystemu pamięci. Jej wynik ogólny znacząco się podniósł. 2MB dodatkowej pamięci dało wydajnościowego "boosta".

Kompresja video jest uzależniona od przepustowości pamięci. Test odniósł korzyści z usprawnień w komunikacji CPU<=>RAM dzięki dodanemu cache. Tym razem wzrost o 8%. Niemal 3 klatki więcej przeliczone w ciągu sekundy.

WinRAR o kilka sekund szybciej rozprawił się z kompresowanymi plikami. P4 EE zadanie wykonał 5s przed P4.

Czas obliczeń próbek programu SuperPi również się skrócił. Zarówno mała jak i duża próbka została wyliczona szybciej o 5s.

Cinebench przyspieszył w pierwszych trzech testach. Dwa ostatnie wybitnie zależą od możliwości obliczeniowych jednostek procesora. Największy zysk z 2MB dodanej pamięci widzimy w teście OpenGL HW-L. 600 dodatkowych punktów.

Kolejny raz możemy się przekonać jak wiele daje nowa pamięć podręczna. Jej wpływ widać w każdym teście. Największy w drv-08 bo o prawie 1,5pkt. Pentium 4 bardzo lubi duże liczby. Duży cache to jest to. To nic że dopiero trzeci.

Podkręcanie

Procesor jak na układ zbudowany z prawie 170 mln tranzystorów całkiem nieźle się podkręca. Bez zmiany napięcia zasilającego pracuje z zegarem 3,55GHz. Podniesienie napięcia do 1,65V daje już 3,65GHz. To bardzo dobry wynik jak na układ 0,13um. Test stabilności przeprowadziłem programem Prime95, a raczej dwoma puszczonymi jednocześnie. Dzięki temu obciążone były dwa logiczne "procesory". Obciążenie tylko jednej jednostki może powodować błędne wrażenie stabilności. Wydawać by się mogło, że procesor pracuje stabilnie, ale uruchomienie jakiejkolwiek aplikacji potrafiącej operować na "dwóch" procesorach natychmiast zawiesza komputer.

Podsumowanie

Ekstramalny Pentium to udany procesor. Nie zmieniając zegara taktującego wyciągnięto ze starego jądra nieco mocy, dzięki której układ jest w stanie walczyć z najszybszymi modelami konkurencji. Powiększony cache bardzo dobrze służy architekturze NetBurst. Dzięki temu, 3,2GHz P4 EE to w tej chwili najwydajniejszy pośród procesorów Intela przeznaczonych na rynek konsumencki. Wydajnościowo CPU ten jest odpowiednikiem klasycznego Pentium 4 3,6 - 3,8GHz. Niestety koszta produkcji dużego jądra powodują, że układ ten nie trafi raczej pod strzechy. Procesor jest dużo większy niż jego brat z 512kb, a więc z jednego wafla krzemowego można uzyskać mniejszą ilość jąder. Rośnie więc cena jednostkowa. Niemal 1000$ za ten układ jaki żąda Intel zaprawa o absurd. No cóż, jego bezpośredni konkurent czyli Athlon 64 FX-51 kosztuje niemal tyle samo. Kosmiczna cena więc nie rokuje, by nawet bogaty Kowalski był chętny do spojrzenia łaskawym okiem na taki układ. Za 1000$ można złożyć naprawdę dobry i sumarycznie nie aż tak wiele mniej wydajny kompletny komputer.

Z drugiej jednak strony widać wyraźnie jakim P4 EE jest dochodowym procesorem. Przykładów nie trzeba daleko szukać. GeForce FX 5900 wykonany również w 0,13um wymiarze technologicznym ma co prawda tylko 130 mln tranzystorów, ale na koszt całej karty składają się jeszcze pamięci, układ chłodzący, koszta produkcji PCB i końcowego montażu. To wszystko kosztuje od 300-500$. Ile więc mogą wynosić koszta produkcji SAMEGO procesora? Ciężko powiedzieć, bo to ściśle strzeżona tajemnica. Niewiele jednak chyba się pomylę jeśli powiem, że około 100$. Niezła przebitka...

Specjalną Edycję procesora Pentium należy raczej traktować jak pokaz siły. Po debiucie Hammera, Intela nie stać było na to być tym drugim. Według pierwotnych planów w czasie gdy debiutował bohater niniejszej recenzji na rynek powinien trafiać docelowy Prescott. Problemy związane z opanowaniem 0,09um procesu technologicznego spowodowały konieczność przesunięcia w czasie premiery nowej rodziny układów. P4 EE miał więc zatkać dziurę w jaką wtargnąć starało się AMD ze swym K8. Chwilowo procesor ma konkurować z Hammerami. Po premierze trzeciej generacji procesorów opartych o architekturę NetBurst (Willamette, Northwood, Prescott) można spodziewać się szybkiego wycofania z rynku szybkiego, ale niewygodnego w produkcji Gallatina. Pentium 4 Extreme Edition daje już w chwili obecnej przedsmak mocy jaką będzie dysponował Prescott. Ten ma być wyposażony m. in. w 1MB cache L2. Jak pokazał przykład Northwooda, duża pamięć bardzo korzystnie wpływa na wydajność Pentium 4. Co prawda P4 EE dysponuje większą pojemnością pamięci (512+2MB), ale ta zawarta w Prescott'cie będzie znacznie szybsza. Kolejny poziom pamięci cache zawsze jest wolniejszy od tej z niższego poziomu. Wydajność nadchodzących rozwiązań wydaje się bardzo apetyczna.

Polub TwojePC.pl na Facebooku

Rozdziały: P4 3.2GHz Extreme Edition - podrasowany Pentium4   Wyświetl komentarze do artykułu »