Горячий Pentium 4 и народная любовь
Мне всегда казалось, что Pentium 4 никто не любит. По разным причинам. Тупиковая архитектура, высокое тепловыделение, проприетарная и дорогая оперативная память для процессоров первого поколения. Сейчас этот процессор находится где-то посередине между категориями «старый хлам» и «теплое ностальгическое ретро». Но и находится запросто, повсеместно и за копейки, если не считать раритетов и топчика. Если из компьютеров на базе следующей десктопной архитектуры Intel Core 2 еще что-то можно выжать в современном софте, то на «четвертом пне» без шансов, не взлетит. В общем, надо брать, решил я, и уже на следующий день стал владельцем двух материнских плат, трех процессоров, колоды планок оперативной памяти, кулеров, блоков питания: это действительно было легко.
Собирать компьютер на базе Pentium 4 по лучшим рекомендациям 15-летней давности я буду чуть позже (советы по правильной сборке в духе времени приветствуются). Эта статья — попытка расставить в эпохе Pentium 4 временные метки, определить, что с этим процессором было не так, а что — так. Плюс результаты экспериментов с реальным железом, немного впечатлений из современности и воспоминаний из прошлого. И бенчмарки конечно, куда же без них.
Дневник коллекционера старых железок я веду в Телеграмме.
Willamette и RDRAM
— Анонс: Ноябрь 2000, 20 лет назад
— Техпроцесс: 180 нанометров
— Частота: 1,3-2,0 Ггц
— TDP: 50-75 Ватт
— Объем кэш-памяти L2: 256 кБ
— Частота системной шины: 100 Мгц, 3200 МБ/c
Выношу особую благодарность сайту IXBT за сохранение архива статей с оригинальными ссылками. Незадолго до официального анонса там опубликовано (в двух частях) подробное описание новой архитектуры NetBurst, основе Pentium 4, и сравнение с предыдущими процессорами Pentium III на базе архитектуры P6. Важные нововведения в NetBurst — это «длинный» вычислительный конвейер из 20 уровней, поддержка нового набора команд SSE2, системная шина, выполняющая четыре транзакции за такт, работа арифметико-логических блоков на удвоенной частоте. 20 ноября 2000 года выпускаются процессоры с частотой 1,4 и 1,5 Ггц. Для сравнения, максимальная частота процессора Pentium 3 Coppermine на тот момент — 1,13 Ггц. В тот же день IXBT публикует фотографии процессора и результаты тестов с общим вердиктом: ¯\_(ツ)_/¯.
Pentium 4 1.4 сравнивается с Pentium 3 1Ггц и эти две системы показывают примерно одинаковый результат — в одном бенчмарке немного вырывается вперед старый процессор, в другом — небольшое преимущество у нового. В общем, было не очень понятно, где прорыв. Очевидно быстрее Pentium 4 оказался только в тесте на сжатие аудиоданных. В первый год своей жизни новый флагман компании Intel был сомнительным выбором, тем более что третий пентиум в 2001 году перевыпустили на новом техпроцессе 130нм и довели частоту до 1.4 Ггц. Особенностью архитектуры Netburst и того самого «сверхдлинного» конвейера стал потенциал по дальнейшему увеличению частоты. В августе 2001 года частота процессоров Pentium 4 доведена до 2 гигагерц. Что касается преимущества в бенчмарках и реальном софте, то как правило все зависело от желания разработчиков оптимизировать ПО под новую архитектуру.
В том же августе 2001 года я покупаю компьютер на базе Pentium III, имея достаточно смутное представление о том, что вообще происходит на рынке персональных систем. Ориентируюсь по рекламным плакатам (ватман, фломастеры) на Савеловском рынке, что как бы не является объективным источником информации. Понятно одно: «четвертый пентиум» я не могу себе позволить при всем желании — слишком дорого. Мой предыдущий ПК — 386-й, и по сравнению с ним любое новое железо оказывается лучше. Смущает непонятная память RDRAM, с которой P4 годом ранее поступает в продажу: в прессе пишут о чрезмерном нагреве и малых преимуществах по сравнению с памятью SDRAM. В 2020 году комбинация процессора на «тупиковой» архитектуре с тупиковым же стандартом памяти — достойный повод для строительства ретроПК, но у меня другие приоритеты.
Northwood
— Анонс: Январь 2002, 18 лет назад
— Техпроцесс: 130 нанометров
— Частота: 1,6-3,4 Ггц
— TDP: 38-80 Ватт
— Объем кэш-памяти L2: 512 кБ
— Частота системной шины: 100-200 Мгц, 3200-6400 МБ/c
С частотами 2 и более гигагерц Pentium 4 второго поколения нужно сравнивать уже не с устаревающими Pentium 3, а с конкурентом от компании AMD, процессором Athlon XP. AMD стабильно отставала от Intel по максимальной частоте своих процессоров, что не мешало им показывать достойные результаты в бенчмарках. Убедить обычного потребителя, привыкшего оценивать компьютеры по частоте процессора, что все несколько сложнее, было сложно. AMD активно использует Performance Rating — это когда процессор с частотой 2100 Мгц называется «Ahtlon XP 3000+». Этот рейтинг намекал на частоту процессора Pentium 4 с похожей производительностью, хотя официально AMD никогда не признавала эту связь.
С процессорами Northwood компания Intel отказывается от памяти Rambus DRAM. Новые чипсеты работают с DDR SDRAM. Растет частота системной шины, а с ней и скорость работы с оперативной памятью: в мае 2002 года выпускаются процессоры с частотой FSB 133 Мгц, годом позже — 200 Мгц. В ноябре 2002 года появляется еще одно нововведение: технология Hyper-Threading, позволяющая дополнительно загрузить вычислительный конвейер за счет виртуального второго процессорного ядра. В моей компьютерной реальности того же года я на какое-то время вообще остаюсь без компьютера, а потом собираю из чего попало устаревший, но вполне пригодный для любых задач десктоп на базе Pentium II.
В декабре 2020 года я покупаю набор из системной платы Asus P4PE, процессора Pentium 4 Northwood 2,4 Ггц (SL6EU, частота FSB 133 Мгц) и гигабайта оперативной памяти DDR.
Это не самая бюджетная материнская плата, но и не «премиум». Чипсет i845, встроенный звук и 100-мегабитный сетевой интерфейс. На плате предусмотрено место под контроллер SATA, но он не распаян, поэтому я подключаю к плате жесткий диск IDE на 320 гигабайт.
Слот для видеокарты — стандарта AGP 4x, и таких в моей коллекции пока нет. Зато есть странное, но работающее решение: GeForce 6200 512 МБ с разъемом PCI и пассивным охлаждением. Синий слот на плате — место для установки WiFi-модуля, который Asus продает в нагрузку к плате.
Я не ставил перед собой задачу проводить научное исследование производительности старого процессора: для этого пришлось бы добывать много вариантов матплат и CPU. Но впечатление составить хотелось, поэтому выберу относительно современный бенчмарк Geekbench 4. Вот результаты:
Процессор еще не поддерживает Hyper-Threading, результаты в многозадачном тесте чуть хуже, чем в однозадачном. Пока запомним эти цифры, а заодно отметим временные рамки: середина 2002 года. В любом случае это неплохой прогресс за два года: начали с 1,7 Ггц, а в конце 2002-го уже перешагнули рубеж в 3 гигагерца. Уже в 2000 году технические издания пишут о достижении частоты в 10 гигагерц к 2005 году. Я не нашел официальных заявлений Intel с такой цифрой, судя по всему прогноз озвучивался кулуарно. Но скорее всего план такой и был: если техпроцесс в 130 нанометров позволяет 3 гигагерца, значит на 90нм сделаем шесть, и так далее. Простая и понятная схема повышения производительности.
Горячий Prescott
— Анонс: Февраль 2004, 16 лет назад
— Техпроцесс: 90 нанометров
— Частота: 2,4-3,8 Ггц
— TDP: 84-115 Ватт
— Объем кэш-памяти L2: 1024-2048 кБ
— Частота системной шины: 133-200 Мгц, 4256-6400 МБ/c (редкие модели до 266 Мгц)
Просто так взять и поменять процессор Intel на новый в начале нулевых у вас не получится. Сначала Socket 423 меняется на Socket 478. В этом конструктиве выпускаются как процессоры Northwood, так и Prescott, но в моей плате Asus P4PE ранней ревизии Prescott не работает, хотя она поддерживает частоту системной шины в 200 Мгц. У AMD с обратной совместимостью дела обстоят получше. В феврале 2004 года IXBT разбирает нововведения в Pentium 4 Prescott: тут не только новый техпроцесс. Увеличена длина конвейера, с 20 до 31 ступени, в попытке найти потенциал для разгона. Увеличен до одного мегабайта кэш второго уровня, позднее появятся процессоры с двумя мегабайтами кэш-памяти. Внедрены новые инструкции SSE3. Добавляется технология EM64T — на процессоры теперь можно устанавливать 64-битные ОС. AMD переходит на 64 разряда раньше, а потом она первой выпустит потребительские двуядерные CPU. В той же статье процессор сравнивается с Northwood аналогичной частоты и AMD Ahtlon 64 3400+. Результаты такие же, как в 2000 году: где-то лучше предшественника, где-то хуже. Общий вердикт: «ядро Prescott в целом медленнее Northwood«.
Если бы повторилась ситуация 2000-2002 годов, то это бы не стало проблемой: быстро выходим на рубеж в 4-5 гигагерц, и оставляем старые процессоры и конкурентов далеко позади. Но нет: даже по официальным спецификациям Prescott получились очень горячие. А частота в конце 2004 года была доведена до 3,8 гигагерц: этот рекорд задержится на несколько лет. Имевшийся в планах Pentium 4 580 с частотой 4 гигагерца был отменен. Никаких 10 гигагерц и близко не случилось. Хочется сказать: уперлись в физические ограничения, но это не совсем так. До начала 2010-х Pentium 4 — любимая игрушка оверклокеров. На сайте HWBot основанный на архитектуре NetBurst Intel Celeron D 352 до сих пор на 5 месте по максимальной частоте — 8543 мегагерца. Полноценный Pentium 4 смогли разогнать до 8179 мегагерц. Но разгон и способность решать задачи пользователя — это совершенно разные вещи. Пользователю не нужно охлаждение жидким азотом, он не хочет изучать, как снимать с процессора крышку-термораспределитель. А ведь такой простой был план.
В конце 2004 года произошло еще одно событие: процессоры Intel перешли на новый Socket 775. Впервые процессоры были лишены ног, они переехали на ответную часть сокета на материнской плате. Socket 775 на удивление долго продержался на рынке, и сейчас скорее ассоциируется с платформой Intel Core 2. Я покупаю еще один набор: материнскую плату Asus P5GD1, процессор Pentium 4 и три гигабайта оперативной памяти четырьмя модулями DDR1. Это почти современность: слот PCI Express для видеокарты, встроенный звук с возможностью подключения многоканальной акустики (в середине нулевых это было модно), чуть более удобный кулер с четырьмя креплениями. Плата снова бюджетная, но уже есть SATA, дополнительный контроллер IDE, разъемы для портов USB и звука на передней панели. Нет возможностей разгона, никаких. Но нам пока и не надо.
Вместе с платой шел процессор Intel Pentium 4 поколения Cedar Mill 2006 года. Это «последнее прости» архитектуры NetBurst АКА «Prescott нормального человека»: техпроцесс 65 нанометров, 2 мегабайта кэш-памяти, TDP в пределах разумного, частоты от 3 до 3,6 Ггц. Но я добываю настоящий, тот самый огненный Prescott с частотой 3,4 гигагерц. Заодно поменяю видеокарту на «нормальную» GeForce 6800. У нее ужасно злобный мелкий кулер, который хочется сразу поменять на что-то более приличное.
Посмотрим, что процессоры покажут в бенчмарках:
Собирая Pentium 4 как ретросистему хочется изобразить что-то этакое, и найти если не самый мощный, то какой-то редкий процессор этой модели. Выбор большой. Во-первых, можно упомянуть Intel Pentium D: позднейшее развитие Prescott в двуядерном исполнении. На нем можно построить самый горячий Pentium 4 с официальным TDP в 130 Ватт для моделей с частотой 3,2-3,6 гигагерц. Он же будет максимально приближен к компьютерам соврменности, а заодно неплохо обогреет ваш кабинет зимой. Во-вторых, это тот самый Pentium 4 с исторически максимальной частотой 3,8 гигагерц. Наконец, это Pentium 4 серии Extreme Edition: они появлялись каждый раз, когда AMD готова была представить очередного флагмана, и Intel хоть на полсантиметра, но пыталась обогнать конкурента. Ранние P4EE вовсе были основаны на ядре Gallatin с техпроцессом 130нм, позаимствованном из Intel Xeon. Особый интерес представляют Pentium 4 EE с частотой системной шины в 266 Мгц — таких было только два. Найти любой экстремальный Pentium достаточно нелегко, в розницу они шли по
1300 долларов по сравнению с
500 за «обычный топчик». Желающих поменять деньги на тепло было немного. Доказательством тому служит данный лот на eBay:
Я пожалуй не буду гнаться за редкими модификациями — все равно это не имеет особого смысла. Планирую остановиться на поздних Pentium 4 с нормальным тепловыделением, и возможно даже попробовать умеренный разгон — так скорее всего получится достичь тех самых 3,8 Ггц (или высокой пропускной способности FSB) гораздо проще и дешевле. Но это не точно, возможно придется пострадать.
Все повторяется
Я долго думал, с чем бы сравнить производительность Pentium 4. Когда я исследовал сабноутбук Sony VAIO TZ 2007 года, у меня было предположение, что его производительность соответствует таковой у Pentium 4. Так и вышло: экономичный, легкий и тонкий ноутбук показывает в Geekbench 4 778 баллов в однопоточном тесте и 1241 балл в «многоядерном». Первый результат — чуть лучше, чем у Pentium 4 2.4 2002 года. Второй — выше, чем у Prescott 3.4, при несравнимом энергопотреблении. Еще один интересный вариант для сравнения из моей коллекции — ноутбук IBM ThinkPad T40 с процессором Pentium M 755 2Ггц 2004 года. Его результат в Geekbench — 876 баллов, что примерно соответствует Pentium 4 того же года выпуска с частотой 2,8-3 Ггц. Именно тогда стало окончательно понятно, что дело не только в частоте процессора: было бы здорово и дальше ее бесконечно увеличивать, это понятно для покупателей. Но не вышло.
Еще одна «дичь» — это переходник с Socket 479 (мобильные Pentium M) на Socket 478 (десктопные матплаты). Разгон такого полустационарного ПК показывал отличные результаты. Мой потихоньку устаревающий, но еще современный ноутбук ThinkPad T480 с Core i7 восьмого поколения выдает в Geekbench 4 больше 5000 баллов, при максимальной частоте в 4 Ггц. Правильно будет сравнивать с результатами хороших десктопных процессоров, и а это примерно 10 тысяч баллов. Рост производительности в 10 раз (на ядро, а их теперь много) за c 2005 по 2020 год. Сравните это с приростом в 300 раз (по моим собственным измерениям) с 1992 по 2001.
В 2005 году у Intel «были проблемы»: что-то не задалось с архитектурой NetBurst, конкуренты наступают, как внешние, так и внутренние — в виде того самого мобильного Pentium M, наследника процессоров Pentium Pro из девяностых. В июле 2006 года компания выпускает процессоры Intel Core 2, также имеющие в родственниках древнюю архитектуру P6. Стартовая частота по меркам Netburst смешная — 1,87-2,67 Ггц, но производительность выше, энергопотребление заметно ниже. В 2007 году выходят первые четырехядерные процессоры. Я же в 2005 году покупаю-таки свой компьютер на базе Pentium 4, за что меня критикуют подкованные в технике знакомые — зря купил, поздновато. И они, конечно, были правы.
Хотя Pentium 4 стали тупиковой ветвью процессоростроения, обеспечивали сомнительный прирост производительности от поколения к поколению, именно в это время компьютеры окончательно приобрели современные черты. Стали по-настоящему мультимедийными, расправляясь с видео и музыкальным контентом без всяких проблем. Выросли с единиц до сотен гигабайт объемы жестких дисков, появились первые твердотельные накопители. Наконец, в эпоху моей ретровидеокарты GeForce 6800 выпущены знаковые игры, в которые лично я до сих пор играю: Half-Life 2, Far Cry, GTA San Andreas. Важны не только возможности процессора, но и производительность всей периферии, доступность скоростного интернета. Бурное развитие всей компьютерной экосистемы, пока еще вращавшейся вокруг персонального компьютера, чаще настольного, чем портативного, пришлось как раз на начало нулевых. Это интересная эпоха.
О любви. В своем телеграм-канале я провел опрос о субъективном отношении к Pentium 4. И большинство все же отнесло его к категории «приятное ретро». Время идет, скоро и системы на базе Core 2 перейдут в эту категорию, а ведь на них даже работает современный веб. И еще: «проблемы» у Intel наблюдаются и сейчас. И с переходом на новый техпроцесс, и ростом производительности по сравнению с предыдущими поколениями. Все это уже было 15 лет назад, и тогда Intel справилась. Правда тогда традиционным для x86 рынкам десктопов и серверов не угрожала архитектура ARM.
У меня же начинается приятное строительство ретрокомпьютера из ретрокомплектующих. В следующей статье: чуть более элитная конфигурация Pentium 4, больше бенчмарков и попытка вернуть мой 2005 год.
Процессор Intel Pentium 4: характеристики, тестирование и отзывы
Линейка процессоров Intel Pentium 4 считается самой удачной по сравнению с другими модификациями производителя, ведь в течение многих лет работы она доказала право на своё существование. В данной статье читатель сможет узнать, чем же так хороши эти процессоры, узнает их технические характеристики, а тестирование и отзывы помогут потенциальному покупателю определиться с выбором на рынке компьютерных комплектующих.
Гонка за частотами
Как показывает история, поколения процессоров сменялись одно за другим благодаря гонке производителей за частотами. Естественно, внедрялись также новые технологии, но они были не на первом плане. И пользователи, и производители понимали, что настанет день, когда эффективная частота процессора будет достигнута, и это случилось после появления четвёртого поколения Intel Pentium. 4 GHz – частота работы одного ядра — стала пределом. Кристаллу для работы требовалось слишком много электроэнергии. Соответственно, и рассеиваемая мощность в виде колоссального тепловыделения ставила под сомнение работу всей системы.
Все последующие модификации процессоров Intel, а также аналоги конкурентов стали производиться в пределах 4 ГГц. Тут уже вспомнили про технологии с использованием нескольких ядер и внедрение специальных инструкций, которые способны оптимизировать работу по обработке данных в целом.
Первый блин комом
В сфере высоких технологий монополия на рынке ни к чему хорошему привести не может, в этом уже убедились многие производители электроники на собственном опыте (диски DVD-R были заменены на DVD+R, а ZIP-дисковод вообще канул в Лету). Однако компании Intel и Rambus решили всё-таки хорошо заработать и выпустили совместный многообещающий продукт. Так на рынке появился первый процессор Intel Pentium 4, который работал на Socket 423 и на очень высокой скорости общался с оперативной памятью Rambus. Естественно, многие пользователи пожелали стать владельцами самого быстрого компьютера в мире.
Стать монополистами на рынке двум компаниям помешало открытие двухканального режима памяти. Проведённые тестирования новинки показали колоссальный прирост производительности. Новой технологией тут же заинтересовались все производители компьютерных комплектующих. А первый процессор Pentium 4 вместе с сокетом 423 стал историей, ведь производитель не обеспечил платформу возможностью модернизации. На данный момент комплектующие под эту платформу востребованы, как оказалось, ряд государственных предприятий успели закупить сверхбыстрые компьютеры. Естественно, замена комплектующих на порядок дешевле полного апгрейда.
Шаг в правильном направлении
У многих владельцев персональных компьютеров, которые не играют в игры, а предпочитают работать с документацией и просматривать мультимедиа контент, до сих пор установлен Intel Pentium 4 (Socket 478). Миллионы тестов, проведённых профессионалами и энтузиастами, показывают, что мощности данной платформы достаточно для всех задач рядового пользователя.
Данная платформа использует две модификации ядер: Willamette и Prescott. Судя по характеристикам, отличия между двумя процессорами незначительные, в последней модификации добавлена поддержка 13 новых инструкций для оптимизации данных, получивших краткое название SSE3. Частотный диапазон работы кристаллов находится в пределах 1,4-3,4 ГГц, что, по сути, и удовлетворяет требования рынка. Производитель рискнул ввести дополнительную ветку процессоров под сокет 478, которые должны были привлечь внимание любителей игр и оверлокеров. Новая линейка получила название Intel Pentium 4 CPU Extreme Edition.
Преимущества и недостатки 478 сокета
Судя по отзывам ИТ-специалистов, процессор Intel Pentium 4, работающий на платформе 478 сокета, является до сих пор довольно востребованным. Не каждый владелец компьютера может позволить себе модернизацию, которая требует приобретения трёх базовых комплектующих (материнская плата, процессор и оперативная память). Ведь для большинства задач, для улучшения производительности всей системы достаточно установить более мощный кристалл. Благо вторичный рынок ими переполнен, ведь процессор намного долговечнее той же материнской платы.
И если производить апгрейд, то внимание нужно уделить самым мощным представителям в данной категории Extreme Edition, которые до сих пор показывают достойные результаты в тестах на производительность. Недостатком мощных процессоров под Socket 478 является большая рассеиваемая мощность, которая требует хорошего охлаждения. Поэтому к расходам пользователя добавится и необходимость приобретения достойного кулера.
Процессоры по низкой цене
Читатель однозначно сталкивался на рынке с моделями процессоров Intel Pentium 4, имеющих в маркировке надпись Celeron. По сути – это младшая линейка устройств, которая обладает меньшей мощностью за счёт уменьшения инструкций и отключения блоков внутренней памяти микропроцессора (кэш). Рынок Intel Celeron нацелен на пользователей, которым прежде всего важна цена компьютера, а не его производительность.
Среди пользователей бытует мнение, что младшая линейка процессоров является отбраковкой в процессе производства кристаллов Intel Pentium 4. Истоком данного предположения является ажиотаж на рынке в далёком 1999 году, когда группа энтузиастов доказала общественности, что Pentium 2 и его младшая модель Celeron являются одним и тем же процессором. Однако за прошедшие годы ситуация в корне изменилась, и производитель имеет отдельную линию по выпуску недорогого устройства для нетребовательных покупателей. К тому же нельзя забывать о конкуренте AMD, который претендует на то, чтобы вытеснить компанию Intel с рынка. Соответственно, все ценовые ниши должны быть заняты достойной продукцией.
Новый виток эволюции
Многие специалисты в области компьютерных технологий считают, что именно появление на рынке процессора Intel Pentium 4 Prescott открыло эпоху устройств с несколькими ядрами и завершило гонку за гигагерцами. С появлением новых технологий производителю пришлось перейти на сокет 775, который и помог раскрыть потенциал всех персональных компьютеров в работе с ресурсоёмкими программами и динамическими играми. По статистике, более 50% всех компьютеров на планете работают на легендарном разъёме Socket 775 от компании Intel.
Появление процессора Intel Pentium D привело к ажиотажу на рынке, ведь производитель на одном ядре умудрился запустить два потока инструкций, создав прообраз двухъядерного устройства. Технология получила название Hyper-threading и на сегодня является передовым решением при производстве самых мощных кристаллов в мире. Не останавливаясь на достигнутом, компания Intel презентовала технологии Dual Core, Core 2 Duo и Core 2 Quad, которые на аппаратном уровне имели по несколько микропроцессоров на одном кристалле.
Двуликие процессоры
Если ориентироваться на критерий «цена-качество», то в фокусе однозначно окажутся процессоры с двумя ядрами. Их низкая себестоимость и отличная производительность дополняют друг друга. Микропроцессоры Intel Pentium Dual Core и Core 2 Duo являются самыми продаваемыми в мире. Их основное отличие между собой в том, что последний имеет два физических ядра, которые работают независимо друг от друга. А вот процессор Dual Core реализован в виде двух контроллеров, которые установлены на одном кристалле и их совместная работа неразрывно связана между собой.
Частотный диапазон устройств, имеющих два ядра, немного занижен и колеблется в пределах 2-2,66 ГГц. Вся проблема — в рассеиваемой мощности кристалла, который сильно греется на повышенных частотах. Примером служит вся восьмая линейка Intel Pentium D (D820-D840). Именно они получили первыми два раздельных ядра и рабочие частоты свыше 3 ГГц. Потребляемая мощность этих процессоров составляет в среднем 130 Вт (в зимнее время вполне приемлемый обогреватель комнаты для пользователей).
Перебор с четырьмя ядрами
Новинки с четырьмя ядрами Intel(R) Pentium(R) 4 явно были рассчитаны на пользователей, которые предпочитают приобретать комплектующие с большим запасом на будущее. Однако рынок программного обеспечения вдруг остановился. Разработка, тестирование и внедрение приложений производится для устройств, имеющих одно или два ядра максимум. А как же быть с системами, состоящими из 6, 8 и более микропроцессоров? Обычный маркетинговый ход, ориентированный на потенциальных покупателей, которые желают приобрести сверхмощный компьютер или ноутбук.
Как с мегапикселями на фотоаппарате – лучше не тот, где написано 20 Мп, а устройство с большей матрицей и фокусным расстоянием. А в процессорах погоду делает набор инструкций, которые обрабатывают программный код приложения и выдают результат пользователю. Соответственно, программисты должны этот самый код оптимизировать так, чтобы микропроцессор его быстро и без ошибок обрабатывал. Так как слабых компьютеров на рынке большинство, то разработчикам выгодно создавать нересурсоёмкие программы. Соответственно, большая мощность компьютера на данном этапе эволюции не нужна.
Рекомендации по модернизации
Владельцам процессора Intel Pentium 4 (775 сокет), желающим произвести модернизацию с минимальными затратами, профессионалы рекомендуют посмотреть в сторону вторичного рынка. Но для начала нужно выяснить технические характеристики установленной в системе материнской платы. Сделать это можно на сайте производителя. Интересует раздел «поддержка процессоров». Далее в средствах массовой информации необходимо найти таблицу производительности процессоров и, сравнив с характеристиками материнской платы, выбрать несколько достойных вариантов. Не помешает изучить отзывы владельцев и ИТ-специалистов в СМИ по выбранным устройствам. После чего можно заняться поиском необходимого процессора, бывшего в употреблении.
Для многих платформ, поддерживающих работу микропроцессоров с четырьмя ядрами, рекомендуется устанавливать Intel Core Quad 6600. Если система умеет работать только с двухъядерными кристаллами, то стоит поискать серверный вариант Intel Xeon или инструмент для оверлокера Intel Extreme Edition (естественно, под сокет 775). Их стоимость на рынке находится в пределах 800-1000 рублей, что на порядок дешевле любого апгрейда.
Рынок мобильных устройств
Помимо стационарных компьютеров, процессоры Intel Pentium 4 устанавливались также на ноутбуки. Для этого производителем была создана отдельная линейка, которая в своей маркировке имела букву «М». Характеристики мобильных процессоров были идентичны стационарным компьютерам, однако частотный диапазон явно был занижен. Так, самым мощным среди процессоров для ноутбуков считается Pentium 4M 2,66 ГГц.
Однако с развитием платформ в мобильных версиях всё так напутано, что сам производитель Intel до сих пор не предоставил дерево развития процессоров на своём официальном сайте. Используя 478-контактную платформу в ноутбуках, компания изменяла лишь технологию обработки процессорного кода. В результате, на одном сокете удалось развести целый «зоопарк» процессоров. Самым популярным, по статистике, принято считать кристалл Intel Pentium Dual Core. Дело в том, что это самое дешёвое устройство в производстве, и его рассеиваемая мощность ничтожно мала по сравнению с аналогами.
Гонка за энергосбережением
Если для компьютеров потребляемая процессором мощность не является для системы критичной, то для ноутбука ситуация кардинально меняется. Тут устройства Intel Pentium 4 были вытеснены менее энергозависимыми микропроцессорами. И если читатель познакомится с тестами мобильных процессоров, то он увидит, что по производительности старый Core 2 Quad из линейки Pentium 4 не сильно отстаёт от более современного кристалла Core i5, а вот энергопотребление последнего в 3,5 раза меньше. Естественно, такое различие сказывается на автономности работы ноутбука.
Проследив за рынком мобильных процессоров, можно обнаружить, что производитель снова вернулся к технологиям прошлого десятилетия и начинает активно устанавливать во все ноутбуки продукты Intel Atom. Только не нужно их сравнивать с маломощными процессорами, устанавливаемыми на нетбуки и планшеты. Это совершенно новые, технологичные и очень производительные системы, имеющие на борту 2 или 4 ядра и способные принять участие в тестировании приложений или игр наравне с кристаллами Core i5/i7.
В заключение
Как видно из обзора, легендарный процессор Intel Pentium 4, характеристики которого претерпели изменений за многие годы, не только имеет право на сосуществование с новыми линейками производителя, но и успешно конкурирует в сегменте «цена-качество». И если речь идёт об апгрейде компьютера, то перед совершением важного шага стоит понять, есть ли смысл менять шило на мыло. В большинстве случаев, особенно когда речь идёт о производительных играх, профессионалы рекомендуют произвести модернизацию заменой видеокарты. Также многие пользователи не знают, что слабым звеном компьютера в динамических играх является жёсткий магнитный диск. Замена его на SSD-накопитель способна увеличить производительность компьютера в несколько раз.
Относительно мобильных устройств ситуация несколько другая. Работа всей системы сильно зависима от температуры внутри корпуса ноутбука. Понятно, что мощный процессор в пиковых нагрузках приведёт к торможениям или полному отключению устройства (много негативных отзывов этот факт подтверждают). Естественно, при покупке ноутбука для игр нужно уделить внимание экономичности процессора в плане энергопотребления и достойного охлаждения всех комплектующих.
Intel Pentium IV
Intel Pentium 4 — 32-битный микропроцессор седьмого поколения архитектуры x86, разработанный компанией Intel в ноябре 2000. Не является продолжением линии P6 (Pentium Pro, Pentium II, Pentium III) и выполнен на принципиально новом ядре.
Основные характеристики
От Pentium III отличается следующими характеристиками:
- поддержка технологии NetBurst;
- 144 новые инструкции SSE2, направленные на поддержку мультимедиа, видео и трехмерной графики, Интернет-технологий;
- 20-ступенчатый конвейер; улучшенный модуль предсказания переходов;
- 128-битная системная шина с тактовой частотой 100 МГц (эффективная частота 400 МГц);
- 2 АЛУ, работающих на удвоенной частоте ядра; кэш-память первого уровня с отслеживанием исполнения команд (Execution Trace Cache);
- 256 килобайт интегрированной кэш-памяти второго уровня с повышенной пропускной способностью (Advanced Transfer Cache);
- возможность использования производительной памяти RDRAM.
Несмотря на все улучшения, первые модели Pentium 4 (на ядре Willamette) показывали меньшую производительность, чем Pentium III или AMD Athlon с более низкими частотами. Низкая производительность, необходимость использования новых системных плат и дорогой памяти, а также дороговизна самих процессоров отрицательно сказалась на их популярности. Выпускались они по 0,18-микронной технологии с частотами от 1,3 до 2 ГГц и устанавливались в разъем Socket 423. В марте 2001 вышла серверная версия — Xeon, а в августе появились модели Pentium 4 для разъемов Socket 478, поддерживающие память SDRAM (вместо дорогостоящей RDRAM). Это позволило снизить цены на компьютеры с новыми процессорами, но еще сильней уменьшило их производительность.
В январе 2002, вслед за выходом конкурирующего AMD Athlon XP, компания выпустила новое ядро Northwood. Изготовлялось оно по 0,13-микронной технологии, что позволило разместить на кристалле 512 килобайт кэш-памяти L2. В апреле к новому ядру была добавлена поддержка шины с частотой 133/533 МГц.
В этом же месяце была представлена мобильная версия процессора — Pentium 4-M, а в мае на старом ядре Willamette вышли бюджетные Celeron. В ноябре поступили в продажу первые модели на ядре Northwood с поддержкой технологии Hyper-Threading, а в апреле 2003 — шины 200/800 МГц. Процессоры на этом ядре выпускались с частотой от 1,6 до 3,4 ГГц. Проделанные улучшения позволили процессорам догнать и перегнать по производительности Athlon XP.
В сентябре 2003, за неделю да выхода Athlon 64 FX, появился высокопроизводительный процессор от Intel — Pentium 4 Extreme Edition. В феврале 2004 появилось новое ядро Prescott, выполненное по 0,09-микронной технологии. По сравнению с предыдущим ядром, был увеличен конвейер (до 31 ступени) и кэш L2 (до 1 мегабайт), добавлены инструкции SSE3. В августе были добавлены инструкции EM64T (для 64-битных вычислений), а разъем сменился на Socket 775. В сентябре появилась поддержка технологии NX-Bit, а в феврале 2005 вышла новая версия этого ядра — Prescott 2M. Буквы 2M обозначали 2 мегабайта; именно таким стал размер интегрированной кэш-памяти L2. Кроме того, была добавлена поддержка технологии Enhanced SpeedStep, позволяющая операционной системе регулировать тактовую частоту процессора.
На ядрах Prescott и Prescott 2M выходили процессоры с частотами от 2,4 до 3,8 ГГц. К этому времени стало ясно, что производительность процессоров Pentium 4 зависит не только от их тактовой частоты. Поэтому, начиная с Prescott, процессорам дают условные обозначения, состоящие из нескольких букв и цифр (например, 519J), в которых зашифрованы такие факторы, как частота системной шины, размер кэш-памяти и поддерживаемые технологии.
В мае 2005 был представлен двухъядерный аналог Pentium 4 — Pentium D. Новая версия ядра для Pentium 4 называлась Cedar Mill. Появилась она в январе 2006 и представляла собой точную копию Prescott 2M, изготовленную по 0,065-микронной технологии. В это же время появились процессоры, основанные на более старой архитектуре P6 — Intel Core Solo и Intel Core Duo.
Тактовая частота Pentium 4 от 1ГГц до 3,6 ГГц. В Pentium 4 используется SSE2.
SSE2 (англ. Streaming SIMD Extensions 2, потоковое SIMD-расширение процессора) — это SIMD (англ. Single Instruction, Multiple Data, Одна инструкция — множество данных) набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium 4. SSE2 расширяет набор инструкций SSE с целью полностью вытеснить MMX. Набор SSE2 добавил 144 новые команды к SSE, в котором было только 70 команд.
Процессоры Intel Pentium4 LGA775
К началу 2004 года, компании Intel удалось успешно перевести свои процессоры на новое ядро Prescott. Правда само ядро не может похвастаться улучшенными характеристиками. В частности по производительности в большинстве приложений оно уступает ядру Northwood (в некоторых — до 15%), а по тепловыделению значительно превосходит его. Но проблема повышенного потребления энергии свойственна степпингу C0. А в последнее время, Intel перешел на выпуск процессоров на новом степпинге — D0, в котором эта проблема частично решена . А окончательно она будет решена в следующем степпинге — E0, в котором появится механизм снижения частоты во время простоя процессора. Но пока, основным степпингом является D0, на котором производятся процессоры как Socket478, так и Socket LGA775 форм-фактора.
Из-за чего появилась потребность в новом сокете? Основная версия — более равномерное распределение потребляемой мощности между различными блоками процессорного ядра. Кроме того, в ближайшее время Intel введет несколько новых технологий, таких как EM64T (64-битное расширение команд), NX-bit (дополнительные возможности в области защиты информации), а также усовершенствованный механизм энергосбережения. Вполне возможно, для их поддержки и понадобятся дополнительные контакты. Кстати, по предварительной информации все эти технологии уже присутствуют в сегодняшних процессорах Prescott, но в заблокированном виде.
Еще одна новая технология, которая должна появится в ближайшее время (ориентировочно — в степпинге E0) это SpeedStep. Благодаря ей, процессор во время простоя будет снижать тактовую частоту, и как следствие, выделять меньше тепла. И если снижение частоты будет серьезным (например в 2 раза), и будет сопровождаться снижением напряжения Vcore, то возможно кардинальное уменьшение типичного уровня тепловыделения. Напомню, что процессоры AMD Athlon64 уже сейчас поддерживают аналогичную технологию — Cool’n’Quiet, которая путем снижения частоты и напряжения более чем в 2 раза снижает уровень тепловыделения (35W против 89W подробности в обзоре AMD Athlon64).
И опять возвращаемся к проблеме потребления энергии. Специалисты Intel оценивают технологический потенциал ядра Prescott — 4Ггерц. А на этой частоте максимальное тепловыделение может достигать отметки в 150W. Поэтому использование нового сокета, нового дизайна модуля питания и новой конструкции охлаждающей системы, предназначено для реализации этого потенциала.
Компания Intel решила не ограничиваться простой сменой процессорного сокета. Фактически, на суд публике представлена совершенно новая платформа: поддержка памяти DDR2, поддержка шины PCI Express, а также расширенные возможности по подключению периферии. Для этого были выпущены чипсеты i925X и i915P. Подробно на них мы останавливаться не будем, потому что уже тщательно разобрали возможности i925X в обзоре платы Abit AA8 DuraMAX.
Возвращаемся к процессорам — для сокета LGA775 компания Intel анонсировала следующие процессоры:
Все цены указаны на 22 августа 2004 года.
* — цена на момент выпуска.
Жирным шрифтом выделен «процессорный номер», который предназначен для четкого деления процессоров на классы. Фактически это означает отход от устаревшей системы классифицирования процессоров по тактовой частоте.
После перехода процессоров Pentium4 на более скоростную 1066Мгерцовую шину, соответствующие модели скорее всего составят «шестую» серию, и займут промежуточную позицию между «пятой» и «седьмой» серией (в «седьмую» серию входят процессоры Pentium4 Extreme Edition c 2Мбайтным кешем L3).
Что касается процессоров Celeron, то стоит отметить их возросшие характеристики. В частности объем кэш-памяти L2 увеличился с 128 до 256Кбайт, а частота системной шины возросла с 100 до 133мгерц (QPB: с 400 до 533Мгерц соответственно).
Итак, посмотрим что собой представляет процессор Pentium4 540.
Утилита CPU-Z правильно определила все параметры процессора, включая степпинг (D0). Что касается внешнего вида, то для постоянных читателей здесь нет никаких неожиданностей.
Слева Socket478, справа LGA775
А для тех, кто впервые видит процессор LGA775 прошу обратить внимание на полное отсутствие ножек.
Теперь ножки находятся непосредственно на процессорном сокете (все этапы установки процессора вы можете просмотреть в предварительном обзоре платформы LGA775). Кстати, практически сразу после появления первых образцов системных плат с LGA775 многие обозреватели стали жаловаться на хрупкость и ненадежность процессорного сокета. Самой распространенной проблемой является то, что после нескольких установок процессора в сокет, ножки деформируются (или сгибаются).
Естественно после получения платформы LGA775, я устанавливал процессор с особой аккуратностью. Однако никаких трудностей в процессе установки выявлено не было. Более того, по моему мнению проблему с ненадежностью сокета носит несколько преувеличенный характер (с другой стороны «кривыми» руками можно поломать все что угодно :). В любом случае как только к нам попадет первая «бюджетная» плата с LGA775, мы проведем своеобразное «стресс-тестирование» сокета LGA775 на многократную установку процессора.
Разгон и перспективы
Тестирование новых процессоров на разгон интересно по нескольким причинам. Во-первых это определение технологического предела ядра Prescott. Если для степпинга C0 максимально стабильная частота была в районе 3.6Ггерц (это мы выяснили во время стресс-тестирования Prescott Socket478), то для степпинга D0 можно смело ожидать увеличения тактовых частот. Во-вторых очень интересно проверить материнские платы на наличие «защиты от разгона», которая по некоторым слухам должна быть реализована в чипсетах i925X и i915P.
Вообще, слухи о введении подобной защиты возникают с завидной регулярностью сразу же после выхода нового поколения чипсетов. Так было в случае с i845PPE и c i865PEi875P. Но по моему мнению это не более чем маркетинговая уловка, с помощью которой внимание «продвинутых» пользователей приковывается к новым продуктам.
Итак, две протестированные платы на i925X (производства Abit и Asus) показали достаточно высокие результаты: стабильная частота работы на FSB 245-250Мгерц. В результате тактовая частота процессора Pentium4 540 составила 4.0Ггерц, что подтверждает увеличение технологического предела степпинга D0.
Для достижения стабильности на этой частоте, нам пришлось увеличить напряжение на процессоре до 1.5V, что негативно сказалось на тепловыделении процессора (приблизительно 150W). При этом, из-за новой конструкции процессорного сокета мы не смогли использовать водяное охлаждение, и ограничились воздушным кулером Gigabyte 3D Cooler GP. В результате температура процессора была довольно близко к критической: 75-78 градусов C во время нагрузки. Поэтому серьезным оверклокерам есть смысл задуматься о приобретении системы водяного охлаждения.
В штатном режиме, температура процессора во время простоя была в районе 57 градусов C, а при нагрузке превышала 60C. Собственно проблемы с тепловыделением будет оставаться серьезной, как минимум до выхода ядра Prescott степпинга E0, в котором появится поддержка технологии SpeedStep (снижение частоты во время простоя).
Память DDR II
Необходимость перехода на память DDR II вполне обоснована. Дело в том, что достигнув максимальной частоты в 4Ггерц, у компании Intel не остается запаса для повышения производительности процессоров путем наращивания частоты. Поэтому в дело пойдут иные способы увеличения скорости работы. Один из них — увеличение объема кэш памяти. Но ядро Prescott уже сейчас имеет 1Мбайт кэш памяти L2, и дальнейшее увеличение кеша не выгодно по многим причинам (в том числе и экономическим). Поэтому остается второй способ: увеличение частоты системной шины (или FSB). Уже сейчас известно, что Intel переведет часть процессоров на шину 266Мгерц (или 1066QPB) уже осенью этого года. Для этих процессоров потребуются новые материнские платы на новом чипсете i925XE. А в отдаленном будущем вполне возможен переход на шину 333Мгерц (или 1333QPB).
- Использовать обычную DDR I память в двухканальном варианте
При этом подсистема памяти была бы тем «узким» местом, которое не давало бы реализовать потенциал архитектуры Net-Burst Pentium4. Теоретически возможно использование памяти DDR 500 (и выше), но нужно помнить, что эти модули предназначены для оверклокеров и выпускаются в штучном экземпляре (в масштабах всей индустрии).
Есть еще одна область в которой избыток пропускной способности памяти является полезным. Это чипсеты с интегрированным видеоядром. В медленных одноканальных системах (i845PPE), использование видеоядра еще больше снижала скорость работы. В двухканальных системах с памятью DDR I (i865G), падение производительности было, но не носило заметного эффекта. А в двухканальных системах с памятью DDR II — 533 (чипсет i915G), встроенное видеоядро должно работать в полную силу, не оказывая негативного влияния на производительность всей системы.
Кстати, пара слов о отличиях DDR II и DDR I. Во-первых сами ячейки памяти чипа DDR II абсолютно точно такие же, как на DDR I. И что особенно важно — работают они с точно такой же скоростью. Но вот ширина шины по которой данные из ячеек передаются в буферы ввода-вывода увеличена в два раза. В результате за один такт, передается в два раза больше информации, между ячейками памяти и буфером. Далее — задача буфера ввода вывода, преобразовать параллельный поток данный в последовательный (мультиплексирование). Кстати, ту же самую архитектуру имеет и DDR I. Но скорость обмена буферов DDR II с контроллером памяти в два раза выше (оно и понятно — нужно передать в два раза больше информации). Фактически это и есть описание отличий DDR II от DDR I.
Перечислим основные различия между DDRII и DDR I.
| DDR II | DDR I | |
| Частота (Transfer rate) | 100/133/166Мгерц (400/533/666) | 100/133/166/200Мгерц (200/266/333/400) |
| Prefetch Size | 4-bit | 2-bit |
| Burst Length | 4/8 | 2/4/8 |
| Data Strobe | Differential Data Strobe | Single Data Strobe |
| Напряжение питания | 1.8V | 2.5V |
| Интерфейс ввода-вывода | SSTL_18 | SSTL_2 |
| Потребляемая мощность | 247mW | 527mW |
| Упаковка чипа | FBGA | FBGA / TSOP |
| Набор команд | Одинаковый | |
| Основные тайминги | Одинаковые | |
| Новые функции | ODT ; OCD Calibration ; Posted CAS ; AL (Additive Latency) | — |
Также чипы DDRII поддерживают внутричиповое терминирование сигнала. То есть непосредственно в чипах памяти (именно отсюда пошло название On-Die Termination) установлены резисторы, которые гасят сигналы отраженные от конца шины. Ранее подобные резисторы устанавливались на материнской плате, около слотов DIMM.
Следующая новинка — технология AL (Additive Latency). Этот механизм введен для решения проблемы с одновременной подачей команд на инициализацию банка памяти при запросе на чтение предыдущего инициализированного банка. Эта проблема не была решена в памяти DDR I, но в любом случае, особого влияния на производительность она не оказывала.
Теперь пара слов о латентности памяти DDR II, которая значительно превосходит латентность DDR I. Для примера типичная латентность модулей DDR I — 400 равна 10нс (2-3-2), тогда как латентность DDRII-533 равна уже 15нс (4-4-4). Чуть лучше обстоят дела с латентностью памяти DDRII-666 (4-4-4), которая равна 12нс. Но все равно при работе с реальными приложениями с критичными требованиями к латентности, система с DDRII будет показывать меньшую производительность.
латентность памяти для всех типов памяти DDR II
Пара слов о самих модулях. Итак, модуль DDR2 имеет 240 контактов и рабочее напряжение питания = 1.8V. В настоящее время в основном выпускаются модули DDR2-533 (иное обозначение PC2-4300), и модули DDR2-400 (PC2-3200). Сами модули могут иметь объем: 256 Мбайт, 512 Мбайт и 1 Гбайт.
вверху два модуля DDR II-533 Kingmax, внизу модуль DDR I
Обратите внимание, что чипы DDR2 модуля имеют упаковку FBGA (Fine Ball Grid Array). Данный вид упаковки значительно снижает электромагнитное воздействие чипов друг на друга. Вообще то, некоторые модули DDR1 также изготавливались с чипами подобной упаковки, но это было скорее исключение (в голову приходит только один пример — продукция той же компании Kingmax). А в основном использовались чипы в упаковке TSOP.
Выводы: на сегодняшний день нет совершенно никаких плюсов от перехода на DDR II память. Смело можно использовать платы на i915P в варианте с обычной DDR. А вот после перехода на более скоростные шины (1066Мгерц и 1333Мгерц) уже невозможно использовать память DDR I (ее технологический предел давно достигнут). И поэтому каких-либо альтернатив DDR II памяти не предвидится — это новый индустриальный стандарт.
| Содержание: | ||
| • Стр.1 — Процессоры Intel Pentium4 LGA775 • Стр.2 — Разгон и перспективы; тепловыделение • Стр.3 — Память DDR II • Стр.4 — Производительность • Стр.5 — Выводы |
Производительность
Итак, для тестирования производительности мы собрали три системы. Первая — плата для процессоров Socket 478 (чипсет i875P) + двухканальная память DDR400 (тайминги по 2-3-6-3). Вторая система — это плата LGA775 на i925X + двухканальная память DDRII -533. И наконец плата LGA775 на чипсете i915P. А так как чипсет i915P поддерживает оба вида памяти (DDR II и DDR), то мы протестировали эту систему и в том, и в другом режиме.
Мы использовали следующие комплектующие:
| Процессор | Процессор Intel Pentium4 3.2E Socket 478 (ядро Prescott-C0) Процессор Intel Pentium4 540 3.2Ггерц Socket LGA775 (ядро Prescott-D0) |
| Материнская плата | Asus P5AD2на чипсете Intel 925X Alderwood Abit IC7-G на чипсете Intel 875P Canterwood Gigabyte 8GPNXP Duo на чипсете Intel 915P Grantsdale. |
| Кулер | Gigabyte 3D Cooler GP Edition |
| Видеокарта | Gigabyte GeForce PCX 5750 (PCI Express x16) nVidia GeForce FX 5700 (AGP 8X) Версия драйвера: FW60.85 |
| Звуковая карта | — |
| HDD | IBM DTLA 307030 30Gb |
| Память | 2×256 Мбайт PC3200 DDR SDRAM TwinX, производства Corsair 2×256 Мбайт DDR2-533 SDRAM, производства Kingmax (тайминги по SPD) |
| Корпус | Inwin506 с блоком питания PowerMan 300W |
| OS | Windows XP SP1 |
Итак в тестах использовался уже привычный набор приложений. Вначале посмотрим на результаты синтетических тестов:
Перед нами исключительно синтетические приложения, которые демонстрируют теоретическую производительность. Так вот, и Sandra и PCMark показывают, что система на i875P достойно конкурирует со связкой i925X+DDR II-533, а система на i915P+DDR I выигрывает у i915P+DDR II.
Теперь тесты игровых приложений:
Очевидно, что на результаты в игре Quake3 большую роль играет как латентность памяти (система с DDR I выигрывает), так и режим работы памяти (синхронный — оказывается быстрее).
В игре SeriousSam наоборот — системы с DDR II памятью показывают лучшие результаты.