Воть статья
Почему возникло понятие рейтинга?
Развитие микропроцессорной
техники тесно связано с именем кор-
порации Intel. Разработанный ею в
1971 г. первый в мире кристалл Intel
4004 представлял собой 4-разряд-
ный микропроцессор, предназна-
ченный для калькуляторов. Через
год появился уже 8-разрядный Intel
8008, а еще через два — Intel 8080.
Последний примечателен тем, что,
во-первых, именно на нем был соб-
ран первый в мире коммерческий
персональный компьютер Altair
8800 (около 400 долл. без клавиату-
ры и дисплея), а во-вторых, для него
разработана первая дисковая ОС
для ПК — CP/M-80 (напомним, что
поначалу основным внешним носи-
телем информации для персоналок
был бытовой магнитофон).
В отличие от больших ЭВМ,
предназначенных для крупных на-
учных и государственных учрежде-
ний, персональные компьютеры бы-
ли рассчитаны на людей, не являю-
щихся специалистами в вычисли-
тельной технике, а потому остро
встал вопрос о разработке приклад-
ного программного обеспечения для
ПК. Одной из первых на этот рынок
вышла созданная тогда компания
Microsoft со своим интерпретатором
языка Бейсик для компьютера Altair.
В 1978 г. появился 16-разрядный
процессор Intel — 8086. Он не был
первым 16-разрядным ЦП в мире
(двумя годами ранее Texas
Instruments разработала TMS9900),
не был и самым совершенным (на-
пример, кристалл Motorola 68000
имел 16 Мбайт линейного адресного
пространства, тогда как Intel 8086 —
только 1 Мбайт, причем сегменти-
рованного). Зато через год вышла
его более дешевая модификация —
процессор Intel 8088, отличавшийся
лишь шириной внешней шины дан-
ных — 8 разрядов, что позволяло
использовать совместно с ним недо-
рогие 8-разрядные сопутствующие
микросхемы, получившие название
«чипсет» (chipset). Последнее обсто-
ятельство и побудило компанию
IBM выбрать именно этот кристалл
для своего первого персонального
компьютера IBM PC, неожиданно
обретшего невообразимую попу-
лярность. Скорее всего 8086 задумы-
вался как переходная модель от 8- к
16-разрядным компьютерам, а пото-
му был совместим с 8080 на уровне
языка Ассемблер. Непосредственно
программы для 8080 исполняться на
8086 не могли, зато адаптация к но-
вому ЦП огромного количества ПО,
написанного для 8080 и CP/M-80,
была максимально облегчена. Это
способствовало быстрому насыще-
нию рынка программным обеспече-
нием и росту популярности IBM PC.
В 1982 г. появился следующий
процессор серии — 80286. «Проме-
жуточная» система команд x86 стала
стандартом де-факто и вряд ли мо-
жет быть в ближайшем будущем су-
щественно изменена. Но у процессо-
ра помимо небольшого расширения
набора инструкций появилось и
важное нововведение — защищен-
ный режим, позволявший реализо-
вать доступ ко всему 16-Мбайт ад-
ресному пространству (правда, так-
же сегментированному) и создав-
ший предпосылки для написания
многозадачных ОС. Однако этот ре-
жим имел и существенный недоста-
ток — нерешенную проблему фраг-
ментации памяти. Интересно, что
история развития языков програм-
мирования привела к тому, что этот
в общем-то тупиковый режим до сих
пор имеет некоторое применение —
в программах, написанных на
Borland Pascal для защищенного ре-
жима.
А в 1985 г. фирма Intel порадова-
ла очень удачной конструкцией кри-
сталла 80386. В ней была преодолена
проблема фрагментации памяти, по-
явилась возможность работы в ли-
нейном адресном пространстве и од-
новременного выполнения про-
грамм, написанных как для реально-
го, так и для защищенного режимов.
Программная модель оказалась на-
столько удачной, что практически
без изменений сохранилась в двух
последующих поколениях процессо-
ров: 486 и Pentium. А с некоторыми
расширениями набора команд — и
до сегодняшних Pentium 4. Правда,
разработчики ПО не смогли сразу
осознать все преимущества новой
программной модели, и переход на
нее затянулся на долгие 10 лет.
Вместе с тем 386-й процессор явил
собой еще один качественный скачок
в развитии микропроцессорной тех-
ники. На нем можно было выполнять
научные расчеты и обработку изобра-
жений, а также многие другие виды
работ, которые ранее производились
исключительно на больших ЭВМ или
рабочих станциях. Собственно, с ма-
тематическими вычислениями сам
80386 справлялся не очень удачно, но
Intel существенно переработала до-
полнительную к нему микросхему —
сопроцессор1, устройство для вычис-
лений с плавающей точкой, значи-
тельно расширив набор инструкций2
и ускорив обработку существующих.
Только если для компьютеров на базе
8086 и 80286 сопроцессор оставался
устройством достаточно редким, то
вместе с 80386 он уже стал употреб-
14 Мир ПК, июль 2003
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
Частота или рейтинг?
С е р г е й А н д р и а н о в
1 Сопроцессоры Intel традиционно нумерова-
лись в последней цифре выше на единичку,
чем основной процессор: 8087, 80287, 80387.
2 Например, если 8087 и 80287 из тригономет-
рических функций поддерживали лишь тан-
генс, а все остальные могли быть вычислены
только через тангенс половинного аргумента,
то 80387 уже мог одной инструкцией вычис-
лять одновременно и синус, и косинус.
Вернуться назад Оглавление диска
ляться почти повсеместно. На мате-
матических вычислениях он позво-
лял увеличить производительность
компьютера примерно в 20—30 раз.
Для повышения быстродействия
выпускались кристаллы, работаю-
щие на все более высоких тактовых
частотах. Однако оперативная па-
мять перестала успевать за процес-
сором, и, чтобы скорость работы си-
стемы не ограничивалась быстро-
действием оперативной памяти, на
системных платах для старших мо-
делей 80386 стали устанавливать
кэш-память — небольшой буфер
между процессором и основным
объемом оперативной памяти, име-
ющий скорость работы существен-
но выше, чем у основной памяти.
Естественно, на каждом из этапов
эволюции процессоров Intel не оста-
валась без конкурентов. Для 8086/88
клоны выпускали IBM и AMD по ли-
цензии Intel, а также NEC — аналоги
собственной разработки под назва-
нием V20 и V30. Позже, с повышени-
ем роли сопроцессоров основное вни-
мание конкуренты обратили именно
на них. Например, компанией Cyrix
выпускались сопроцессоры, совмес-
тимые с Intel по системе команд, но
работающие на 20—40% быстрее. А
фирма Weitek выпускала сопроцессо-
ры 3167 с более совершенной систе-
мой команд (программно-несовмес-
тимые с х87) и за счет этого обгоняю-
щие продукцию Intel уже в 2—4 раза.
Конечно, такое положение не
слишком устраивало корпорацию
Intel, и архитектурные решения,
примененные в следующей модели
— 486-й, позволили ей избавиться
от конкурентов на сопроцессорном
фронте. В первом поколении 486 но-
вовведений было два: перенесение
внутрь кристалла устройства вычис-
лений с плавающей точкой и кэш-
памяти. В следующем поколении ус-
пех был закреплен: применена так-
тика умножения внешней частоты.
Теперь система из процессора, со-
процессора и кэш-памяти работала
на частоте, в 2—3 раза превышаю-
щей частоту системной шины и ос-
новного объема оперативной памя-
ти. В этих условиях выпуск внешних
устройств вычислений с плавающей
точкой стал абсолютно бесперспек-
тивным: даже при наличии более
быстрого, чем 487, вычислительного
ядра обмен данными через медлен-
ные внешние шину и память не поз-
волял добиться увеличения произ-
водительности. Фирма Weitek ушла
с рынка ПК обратно в сферу более
производительных решений, а Cyrix
переориентировалась на выпуск
процессоров. Одним из основных
конкурентов Intel на протяжении
всей истории развития микропро-
цессоров х86 была компания AMD,
правда, этот конкурент исправно
платил лицензионные отчисления.
Для завоевания места под солн-
цем конкуренты прибегали к различ-
ным способам. Одним из излюблен-
ных их приемов было присвоение
своей модели номера «на единичку»
больше, чем у ближайшего по харак-
теристикам изделия Intel. Широкое
распространение получили процес-
соры 486DLC и 486SLC компании
Cyrix, выпускавшиеся в конструкти-
ве 386. Не всегда пользователь, поку-
пая «486-й компьютер», хорошо себе
представлял, а что же у него находит-
ся внутри. И не всякий продавец спе-
шил ему это подробно объяснять.
Попытки Intel через суд запретить
конкурентам использовать «ее» номе-
ра для обозначения продукции по-
терпели крах. Тогда компания Intel
сделала оригинальный шаг — объя-
вила, что процессоры достигли той
ступени развития, когда стали дос-
тойны иметь имя собственное, и на-
16 Мир ПК, июль 2003
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
4004 — 2300 транзисторов на кристалле, тактовая частота 108 КГц,
быстродействие около 60 тыс. операций в секунду, адресное простран-
ство 640 байт.
8008 — 4500 транзисторов на кристалле, тактовая частота 2 МГц,
быстродействие 500 тыс. операций в секунду, адресное пространство
64 Кбайт.
8086 — 29 тыс. транзисторов, тактовая частота 4,77 МГц (в даль-
нейшем до 12), сегментированное адресное пространство 1 Мбайт
(размер сегмента до 64 Кбайт).
80286 — 130 тыс. транзисторов, тактовая частота 6—8 МГц (в даль-
нейшем до 20), сегментированное адресное пространство 16 Мбайт
(размер сегмента до 64 Кбайт), два режима работы: реальный — полная
имитация 8086 — и защищенный.
386 (полное наименование — 80386) — 275 тыс. транзисторов,
тактовая частота 16 МГц (в дальнейшем до 40), линейное адресное про-
странство 4 Гбайт. Режимы работы: реальный (имитация 8086), 16- и 32-
разрядные защищенные, а также виртуальный, при котором один про-
цессор может имитировать работу нескольких х86 в реальном режиме,
выполняя при этом также программы защищенного режима.
486 (80486) — 1,2 млн. транзисторов, включая кэш-память и сопро-
цессор, тактовая частота 25 МГц (в дальнейшем до 50), программная
модель та же, что и у 80386. Второе поколение работало на более высо-
ких частотах — в 2—3 раза выше частоты системной шины (33 МГц),
т. е. на 66 или 100 МГц. Клоны, выпускаемые AMD, работали и на более
высоких частотах.
Pentium — 5,5 млн. транзисторов, тактовая частота 60—66 МГц
(в дальнейшем до 233). Суперскалярная архитектура, до двух инструк-
ций за такт, 64-разрядная внешняя шина. Позднее вышла модификация
Pentium MMX с векторным блоком обработки целочисленных данных.
Pentium II — около 9 млн. транзисторов. Кэш-память второго уров-
ня конструктивно объединена с процессором в специальном картридже.
Тактовая частота 233—450 МГц, порядок исполнения инструкций мог
быть изменен с целью оптимизации.
Pentium III — 9,5 млн. транзисторов, тактовая частота от 450 до
1000 МГц (поздние модификации до 1,5 ГГц). Кэш-память второго уров-
ня в первых моделях находилась в картридже, а потом ее перенесли не-
посредственно на кристалл. Добавлены векторные инструкции обработ-
ки данных с плавающей точкой одинарной точности — SSE.
Athlon — 37 млн. транзисторов, тактовая частота 650—1400 МГц,
обмен данными через внешнюю шину по обоим фронтам тактового сиг-
нала (2 раза за такт).
Athlon XP — 37,5 млн. транзисторов, вместо указания тактовой
частоты введена система рейтингов от 1500+ до 3200+ (на момент
написания статьи).
Подробности архитектуры процессоров
звала свою следующую разработку
Pentium. Применив суперскалярную
архитектуру, Intel вышла практиче-
ски на максимально достижимую
производительность — до двух цело-
численных инструкций за такт. Сле-
дующее решение — Pentium Pro —
лишь распространило это достиже-
ние на область чисел с плавающей
точкой. Таким образом, количество
инструкций, выполняемых за такт,
уже приблизилось к предельной от-
метке, осталось выбирать крохи, ис-
числяемые десятками процентов.
Тактовая частота стала основным ме-
рилом производительности, и нача-
лась гонка тактовых частот.
Первой идея, как перехитрить
Intel в этой гонке, пришла к компа-
нии Cyrix: она ввела понятие P-рей-
тинга, т. е. такой тактовой частоты,
на которой должен работать Pentium,
чтобы обеспечить производи-
тельность, равную производитель-
ности ЦП другой архитектуры. Есте-
ственно, речь шла лишь о 20—30%,
но в маркетинге и это могло оказать-
ся решающим. Надо сказать, про-
цессоры Cyrix превосходили Pentium
на целочисленных инструкци-
ях и уступали ему при обработке чи-
сел с плавающей точкой. Думаю, из-
лишне уточнять, что Cyrix проводи-
ла «калибровку» своих процессоров
на целочисленных тестах. Действи-
тельно, до этого на персональных
компьютерах в основном выполня-
лись офисные приложения и игры
со спрайтовой графикой, скорость
работы которых определялась имен-
но целочисленной арифметикой. Но
как раз в это время начал бурно раз-
виваться жанр 3D-игр, интенсивно
использующих вычисления с плава-
ющей точкой, и покупатели, остано-
вившие свой выбор на Cyrix, оказа-
лись разочарованными.
Был и еще один важный момент:
Intel приступила к выпуску процессо-
ров Pentium II на усовершенствован-
ном ядре Pentium Pro. Согласно Р-рей-
тингу, новый кристалл, работающий
на частоте 233 МГц, по идее должен
бы был обладать Р-рейтингом в рай-
оне трех сотен, но Intel продолжала
маркировать свои изделия в соответ-
ствии с тактовой частотой. Возникла
странная ситуация, когда процессор
Cyrix 6X86MX с тактовой частотой
187 МГц и Р-рейтингом 233 не выдер-
живал никакого сравнения с Pentium
II-233, тогда как цифра «6» в названии
процессора, казалось бы, должна го-
ворить о том, что сравнивать его сле-
дует именно с этим ЦП. Идея рейтин-
га оказалась скомпрометирована!
Собственно, после выхода Pentium
II стало ясно, что конкуренты не
в состоянии представить Intel хоть ка-
кую-нибудь альтернативу для высо-
копроизводительных компьютеров и
могут претендовать только на нишу
бюджетных решений. Но и здесь Intel
подложила свинью конкурентам, вы-
пустив Celeron — бюджетную модель
процессора на ядре Pentium II, но с
урезанным объемом кэш-памяти3 и
ограниченной частотой внешней ши-
ны. И вскоре количество игроков на
микропроцессорном рынке поубави-
лось. Кое-как держаться на плаву уда-
валось лишь AMD, 400-МГц процес-
соры которой могли успешно тягать-
ся на целочисленных вычислениях с
Celeron-500, но, возможно, лишь из-за
того, что работали с частотой внеш-
ней шины 100 МГц против 66 МГц у
Celeron. Кроме того, AMD первой рас-
ширила набор команд процессора х86
векторными инструкциями обработ-
ки данных с плавающей точкой
3DNow!, что давало им определенное
преимущество в области 3D-игр.
Чтобы окончательно добить кон-
курентов, Intel выпустила очередную
модификацию на тему Pentium Pro —
процессор Pentium III, пожалуй, не-
сколько преждевременно прибавив
единичку в названии. (Скорее его сле-
довало назвать Pentium II SSE, так как
ядро осталось без изменений.) Но не
тут-то было! AMD удалось разрабо-
тать совершенно новый процессор,
также снабдив его именем собствен-
ным — Athlon. И этот процессор не-
ожиданно для всех оказался произво-
дительнее Pentium III на большинстве
приложений. (Следует помнить, что
принципиальной разницы уже ожи-
дать не приходилось. Можно было го-
ворить лишь о 10—15%, да и то не все-
гда, но «больше» есть «больше», даже
если разница составляет менее 1%.)
Наши тестовые испытания, правда,
показали примерное равенство этих
процессоров (см. «Мир ПК», № 2/99,
с. 22). Но необходимо учитывать, что
в сравнении участвовал Pentium III,
выполненный по новой технологии, с
«полноскоростной» кэш-памятью. А у
кристалла Athlon кэш-память работа-
ла лишь на частоте, составляющей 2/5
от частоты ядра. Здесь уже сказалось
отставание от лидера не в области раз-
работки, как раньше, а в сфере про-
мышленного производства. Но к это-
му мы еще вернемся.
Для Intel наступили трудные вре-
мена. Мало того, что AMD потеснила
ее на рынке высокопроизводительных
систем, так она еще вслед за лидером
предусмотрела в линейке своих про-
18 Мир ПК, июль 2003
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
3 Первая модель Celeron была вообще без
кэш-памяти второго уровня, поскольку уста-
новка кэш-памяти на системных платах для
Pentium II (а следовательно, и Celeron) не
осуществлялась, производительность этой
модификации оставляла желать лучшего.
Компании, очевидно, и сами пони-
мают слабые места своих продуктов.
Так, за время подготовки статьи компа-
ния Intel анонсировала набор микросхем
i865, поддерживающий более высокую
800-МГц частоту системной шины. Он
также позволяет применять двухканаль-
ную 400-МГц память типа DDR, пропуск-
ная способность которой такая же, как у
двухканальной PC1066 типа RDRAM. То
есть корпорация поработала как раз над
теми компонентами системы, произво-
дительность которых вызвала в статье
нарекания (подробнее см. статью «Ши-
на быстрая, но кататься погодим» в раз-
деле «Новые продукты»). Фирма AMD
тоже не поленилась удвоить кэш-память
второго уровня, чтобы поднять произво-
дительность своих ЦП.
Тем лучше, прогресс по-прежнему
продолжается и есть еще вершины, к
которым стоит стремиться. Ждите
результатов новых тестирований.
Александр Баулин
И снова в бой
дуктов и низкобюджетную разновид-
ность — Duron, противопоставив его
процессору Celeron. Недавнего лидера
стали теснить сразу на двух фронтах.
И здесь надо отдать должное службе
маркетинга Intel: скорее всего именно
она настояла на изменении стратегии.
Поняв, что по количеству инструк-
ций, выполняемых за такт, догнать
AMD ей будет очень трудно, Intel из-
брала другой путь и выпустила про-
цессор, у которого это количество
впервые за всю историю развития ока-
залось... заметно меньше, чем у пре-
дыдущей модели. Причиной этому
был сверхдлинный конвейер в 20 ста-
дий, а не в 10, как у Pentium III, или 12,
как у Athlon. За счет увеличения дли-
ны конвейера Intel удалось раздро-
бить инструкции на более мелкие «ку-
сочки», каждый из которых стал вы-
полняться быстрее, что дало возмож-
ность заметно увеличить тактовую ча-
стоту при той же технологии изготов-
ления кристалла. То есть Intel выбрала
путь увеличения тактовой частоты
за счет уменьшения количества ин-
струкций, выполняемых за такт,
при отсутствии роста производитель-
ности. Этот путь кроме чисто марке-
тинговых дивидендов принес и неко-
торые реальные технические преиму-
щества. Ведь кэш-память работает на
полной частоте кристалла, а раз пос-
леднюю удалось повысить, то увели-
чилась и скорость работы кэш-памя-
ти, что для современных ЦП весьма
немаловажно.
Компании AMD пришлось при-
бегнуть к несколько сомнительной и
уже успевшей себя скомпрометиро-
вать идее рейтинга. Правда, AMD
проводит сравнение не с процессо-
ром основного конкурента, а со сво-
им собственным. Рейтинг процессо-
ров Athlon XP измеряется в попугаях,
равных одному Athlon, работающему
на частоте 1 МГц. Но кэш-память у
Athlon XP все равно работает на на-
стоящей тактовой частоте, а не на
рейтинговой, да и вообще она функ-
ционируетет как-то не очень шустро
(см. «Мир ПК», № 11/02, с. 20).
Эксперимент — мерило теории
Итак, как же ответить на вопрос,
поставленный в заголовке статьи? Да
очень просто! Коль скоро никто из за-
интересованных сторон не возражает
против того, что рейтинг изделий
Intel равен их тактовой частоте, дос-
таточно сравнить Pentium 4 c процес-
сором Athlon XP, реальная тактовая
частота которого будет ниже, чем у
конкурента, а рейтинг — выше.
Ранее нам уже приходилось про-
водить измерения (опять-таки «Мир
ПК», № 11/02, с. 20) как для Pentium 4,
так и для Athlon XP. Правда, послед-
ний у нас был с рейтингом 2200+, что
не удовлетворяет поставленному ус-
ловию. Кроме того, у предоставлен-
ной в тот раз редакции системы обна-
ружились проблемы с жестким дис-
ком, поэтому результаты всех тестов,
в которых последний играл какую-
либо роль, пришлось отложить до
лучших времен. И вот эти времена
наступили.
Начальные условия
Итак, со стороны Intel в сравне-
нии принимают участие две системы
на базе 2,53-ГГц процессора Pentium 4
с различными наборами микросхем
(i845E и i850E) и, самое главное, ти-
пом используемой памяти (DDR
SDRAM PC2100 и RDRAM PC800).
Напомним читателю, что цифры,
стоящие после «РС», в первом случае
обозначают пиковую скорость обме-
на (в Мбайт/с), а во втором — такто-
вую частоту (пиковая скорость обме-
на в этом случае составляет
3200 Мбайт/с для двух модулей).
Честь AMD защищает процессор
Athlon XP 2700+ с тактовой частотой
2167 МГц. Системная плата собрана
на наборе микросхем nVidia nForce2
и имеет встроенный кодек AC’97. Ис-
пользуемая память — DDR PC2700.
На всех системах использовалась
128-Мбайт видеоплата на базе мик-
росхемы nVidia GeForce4 Ti 4600, а
объем ОЗУ составлял 512 Мбайт —
по два модуля в каждой системе.
Результаты тестов
Первый наш традиционный тест
— измерение скорости последова-
20 Мир ПК, июль 2003
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
— без выравнивания данных в памяти — с выравниванием данных в памяти
Athlon XP
Pentium 4 DDR
Pentium 4 RDR
850
575
1063
937
575
1086
819
1222
1396
1190
1482
1955
391/399
399/429
509/914
383/425
407/440
528/931
1432
1503
2172
1029
1503
1777
1033
600
1150
1015
592
1124
Система
Строки MMX
Запись в ОЗУ, Мбайт/с Пересылка в ОЗУ, Мбайт/с Чтение из ОЗУ, Мбайт/с
Строки MMX Строки MMX
Лучше
Таблица 1. Скорость обмена при последовательном доступе к ОЗУ
Таблица 2. Целочисленные алгоритмы
Athlon XP
Pentium 4 DDR
Pentium 4 RDR
Система
893
708
1038
211
73
73
7,6
14,3
14,1
1,26
3,52
3,57
0,145
0,156
0,153
2,73
4,73
4,75
5,4
6,7
6,7
Скорость копирования
памяти с
использованием
SSE,Мбайт/с
Скорость
ПСЧ, /сВремя
построения
восьми
фракталов, с
Время
компрессии
методом
LZH, с
Время
компрессии
методом
LZW, с
Время выполнения
Хоара 16-Мбайт
массива, с
Время
нахождения
кратчайшего
пути, мс
тельного доступа к памяти (табл. 1). В
процессе записи Athlon XP опережает
конкурента на памяти DDR, а по чте-
нию и пересылке отстает. Память
RamBus вне конкуренции. А если
применять инструкции управления
кэш-памятью, введенные в системе
команд SSE, Athlon XP и при копиро-
вании данных в памяти занимает
промежуточное положение между
системами на Pentium 4 с различным
типом памяти (табл. 2).
По скорости произвольного дос-
тупа к памяти Athlon занимает проме-
жуточное положение между система-
ми на Pentium 4 с различным типом
памяти, что видно в области размеров
массивов, превосходящих объем кэш-
памяти. В области малых объемов
массивов этот тест характеризует уже
не скорость обмена с памятью, а ско-
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
Мир ПК, июль 2003 21
10 102 103 104
Скорость доступа, Мбайт/с
Скорость доступа, Мбайт/с
Объем данных, Кбайт Объем данных, Кбайт
0
50
100
150
200
250
5
10
15
20
10 102 103 104
0
50
100
150
200
250
5
10
15
20
Athlon XP
Pentium 4 DDR
Pentium 4 RDR
Athlon XP
Pentium 4 DDR
Pentium 4 RDR
Рис. 1. Скорость произвольного доступа (запись) Рис. 2. Скорость произвольного доступа (чтение)
рость работы генератора псевдослу-
чайных чисел (ПСЧ; с его помощью
вычислялся очередной адрес в памя-
ти), и по этому параметру процессор
AMD втрое опережает конкурента —
поразительный результат!
С собственной кэш-памятью, как
мы писали, процессор Intel работает
намного быстрее конкурента. В слу-
чае с 2700+ разница несколько сокра-
тилась, но качественных изменений
не произошло — по-прежнему кэш-
память второго уровня Pentium 4
больше суммарного объема кэш-па-
мяти Athlon XP4, а также заметно бы-
стрее ее (табл. 3).
Во всех проведенных целочис-
ленных тестах процессор Athlon XP
показал превосходство над Pentium 4
на величину от десятков до трех со-
тен процентов. При этом минималь-
ный разрыв наблюдался в алгорит-
мах, интенсивно использующих па-
мять, максимальный — когда требо-
валась вычислительная мощь ядра.
В вычислениях с плаваю-
щей точкой (табл. 4)
Pentium 4 также показал
себя не с лучшей сторо-
ны. И опять разрыв тем
больше, чем в меньшей
степени используется па-
мять и в большей нагру-
жается ядро. Даже блок
MMX процессора AMD
на этот раз обогнал сво-
его конкурента произ-
водства компании Intel.
Но не всякая работа, да-
же если она требует ин-
тенсивных вычислений,
показывает преимущест-
во процессора AMD. Еще
на заре развития вычис-
лительной техники для
сравнения производи-
тельности вычислитель-
ных систем был написан
тест, решающий систему
из 100 уравнений со 100 неизвестны-
ми. Тогда он показывал вычислитель-
ную мощь при работе с плавающей
точкой. Сегодня простые арифмети-
ческие вычисления, такие как сложе-
ние или умножение, выполняются
очень быстро. Да и объем памяти в 80
Кбайт, требующийся в классической
постановке, сегодня выглядит уже не-
серьезным. Этот тест, использующий
классический текст на Фортране, был
обобщен для решения систем уравне-
ний различного размера. Результаты
вы можете видеть на рис. 3.
Этот тест очень наглядно показы-
вает расстановку сил: пока данные
помещаются в кэш-память первого
уровня, преимущество имеет процес-
сор с более мощным ядром — Athlon
XP. Правда, преимущество это неве-
лико, потому что вычисления просты
и большую роль играет обмен с кэш-
памятью, который у Pentium 4 проис-
ходит значительно быстрее. Как
только объем данных превосходит
критический размер (кэш первого
уровня), Pentium 4 вырывается впе-
ред и сохраняет преимущество
вплоть до исчерпания своей кэш-па-
мяти второго уровня. При этом наи-
больший разрыв, троекратный, на-
блюдается в районе 500-Кбайт масси-
вов. Ведь суммарный объем кэш-па-
мяти Athlon XP составляет всего 320
Кбайт, тогда как у Pentium 4 — це-
лых 512. В тех случаях, когда рабо-
тать приходится уже не с кэш-памя-
тью, а с основным ее объемом, мощь
ядра утрачивает какую-либо роль и
производительность системы цели-
ком определяется скоростью досту-
па к памяти, в порядке возрастания:
DDR PC2100, DDR PC2700 и RamBus
PC800 (последняя, напомним, имеет
максимальную скорость обмена
3200 Мбайт/с).
Теперь перейдем к тестам, оцени-
вающим не отдельные аспекты, а
производительность системы в це-
лом. Одной из известных программ,
вычисляющих интегральные харак-
теристики, является PCMark2002
(табл. 5). Как видим, он также пока-
зывает преимущество процессора
AMD, зато с памятью ситуация об-
ратная — PCMark оценивает работу
не только основного объема, но и
кэш-памяти, а она, как мы помним, у
Pentium 4 в несколько раз быстрее.
Поэтому даже ПК с более слабой
оперативной памятью (PC2100 про-
тив PC2700) получил оценку выше.
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
22 Мир ПК, июль 2003
0
10 102 103 104
200
400
600
800
1000
1200
Athl hlon XP n X
Производительность, MFLOP
Объем , Кбайт
Athlon XP
Pentium 4
Кэш-память
первого уровня (L1)
Объем,
Кбайт
Скорость записи,
Гбайт/с
Объем,
Кбайт
Скорость записи,
Гбайт/с
Кэш-память
второго уровня (L2)
Система
Лучше
6,17
9,23
64
8
256
512
2,74
8,19
Таблица 3. Характеристики кэш-памяти
4 Напомним, что в процессорах AMD объ-
ем кэш-памяти первого уровня складыва-
ется с объемом второго, а не поглощается
им, как у Pentium.
Athlon XP
Pentium 4 DDR
Pentium 4 RDR
Система
1464
854
845
0,417
0,934
0,934
3708
3248
3353
57,1
59,7
59,4
Производительность
при
с точкой
(Фортран-32), Mwhet
Время вычисления
оптических
коэффициентов
(Фортран-32), с
Решение системы
, 4Мб,
%от P-100
Время
звука
(с
MMX), мс
Таблица 4. Вычисления с плавающей точкой и векторные
вычисления
Рис. 3. Производительность вычислений с плавающей точкой
Следующая задача — перекоди-
рование 10-мин фрагмента видео-
фильма. Результаты показывают,
что Athlon XP занимает промежуточ-
ное положение между процессорами
Pentium 4 с различным типом памя-
ти (см. табл. 5). В этом случае про-
цессор Intel несколько реабилитиро-
вал себя. В чем причина, в наличии
инструкций SSE2 или в преимущест-
вах кэш-памяти? Достоверно это оп-
ределить нельзя, но большое разли-
чие во времени выполнения теста
между одинаковыми процессорами,
снабженными различным типом
оперативной памяти, позволяет
предположить, что основную роль
здесь играет скорость памяти.
Среди традиционных областей
применения персонального компью-
тера одна из самых ресурсоемких —
игры, причем так называемые трех-
мерные, применяющие полигональ-
ные модели. Сравнение производи-
тельности процессоров в 3D-графи-
ке проводилось при помощи двух
программ: игры MDK2, использую-
щей OpenGL, и тестового пакета
3DMark2001 SE, основанного на
Direct3D. На первом примере хоро-
шо видно, что различие между сис-
темами отчетливее при невысоком
разрешении, что неудивительно:
меньше работы для видеоплаты —
большую роль играет
центральный процессор.
Во всех случаях победи-
телем опять вышел про-
цессор AMD (табл. 6). Од-
нако в современных иг-
рах производительность
сильно зависит от видео-
платы.
Давайте теперь с помо-
щью PC WorldBench 4
посмотрим, как процессоры справ-
ляются с наиболее распространен-
ными офисными и деловыми при-
ложениями.
По итоговому баллу, а также поч-
ти по всем тестам выиграл Athlon XP.
Исключение составляет Microsoft
Word. Зато при обработке графики и
баз данных процессор AMD демонст-
рирует отрыв больше среднего.
Подведение итогов
Итак, как же следует отвечать на
вопрос, вынесенный в заголовок
статьи? Как это ни странно, но в по-
давляющем большинстве случаев
рейтингу можно доверять. Исклю-
чение составляют программы, про-
изводящие несложную обработку
больших массивов данных. В этом
случае решающий вклад в произво-
дительность вносит скорость памя-
ти, а не процессора. Здесь Pentium 4
имеет перед Athlon два преимущест-
ва: во-первых, его кэш-память рабо-
тает на настоящей, а не «рейтинго-
вой» частоте, да и сама кэш-память
больше по объему и быстрее, а во-
вторых, для систем на базе Pentium
4 можно применить более быстро-
действующую память RDRAM.
Что же предпочесть? Если нужно
мощное процессорное ядро, то безус-
ловным лидером является Athlon XP.
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
Мир ПК, июль 2003 23
Athlon XP
Pentium 4 DDR
Pentium 4 RDR
Результаты теста PCMark2002
Cистема
2:14
2:26
1:59
3:15
3:29
3:06
6530
6223
6237
4802
5197
6377
Только видео Видео и аудио Процессор Память
Перекодирование MPEG-1 DivX, мин:с
Таблица 5. Результаты тестов в ОС Windows
Athlon XP
Pentium 4 DDR
Pentium 4 RDR
MDK2 (fps) 3DMark2001 SE Система
Разрешение
точки
251,2
204,4
234,6
162,6
152,1
158,3
13 120
10 876
12 242
+
1024 768 +
1024 768 +
1600 1200 Таблица 6. Результаты тестов
в 3D-графике
Он впереди и по соотношению це-
на/качество, где под «качеством»
можно понимать как производитель-
ность, так и рейтинг. Хотя говорить о
безусловном преимуществе Athlon
XP не приходится: в области высоко-
производительных систем (без огляд-
ки на цену) достаточно устойчивые
позиции занимает процессор Intel с
памятью RDRAM, и по мере увеличе-
ния тактовых частот процессоров
скорость работы памяти будет вно-
сить все больший вклад в общую
производительность. Например, хотя
в нашем тестировании при работе с
видео процессоры практически ока-
зались равны, не следует забывать,
что по рейтингу преимущество за из-
делием AMD. А учитывая последние
архитектурные изменения (см. врез-
ку «Подробности архитектуры про-
цессоров») в новых моделях Athlon и
Pentium 4, наиболее производитель-
ную систему для обработки видео
следует собирать на последнем. Есть
и еще один важный вывод: примене-
ние процессоров Pentium 4 с памятью
DDR SDRAM нерационально. Па-
мять RamBus, конечно, дороже, но да-
же при ограниченных ресурсах для
высокопроизводительных систем
процессор на ступеньку ниже при на-
личии быстрой памяти может ока-
заться более выгодной покупкой. К
недостаткам Athlon с точки зрения
применения в системах верхнего
уровня можно отнести и то, что, хотя
по анонсированным моделям и на-
блюдается примерное равенство, сей-
час AMD испытывает сложности с
производством своих самых высоко-
производительных моделей. Ее про-
цессоры из числа имеющихся в про-
даже отстают от процессоров конку-
рента на пару позиций.
В средней части ценового диапа-
зона предпочтительнее выглядит
Athlon XP — за те же деньги можно
приобрести машину с более высоки-
ми как рейтингом, так и производи-
тельностью. Например, когда писа-
лась эта статья, старшая представлен-
ная в прайс-листах модель Athlon XP
2400+ по цене была дешевле Pentium
4 с тактовой частотой 1800 МГц.
В бюджетной области рынка
Intel предлагает процессоры
Celeron. Но последний отличается
от своего старшего брата вчетверо
меньшим объемом кэш-памяти, что
сводит на нет сильные стороны про-
цессоров Intel — их быстрый кэш. А
значит, и их рейтинг будет значи-
тельно отставать от тактовой часто-
ты. Да и память RamBus в дешевых
системах применять вряд ли целесо-
образно. В то же время цены на них,
как правило, превосходят цены на
«одноименные» Athlon XP. То есть
при меньшей производительности
бюджетные процессоры Intel еще и
превосходят изделия AMD по цене.
Таким образом, оказывается, что
процессоры Intel целесообразно
применять только в высокопроизво-
дительных системах, только с памя-
тью RamBus и только если не пред-
видится существенной нагрузки на
процессорное ядро. Во всех осталь-
ных случаях предпочтительнее вы-
глядят процессоры AMD. С другой
стороны, нельзя забывать и о том,
что на сегодня Intel выпускает пода-
вляющее большинство процессоров
для персональных компьютеров, а
значит, программисты, оптимизи-
руя свои программы, ориентируют-
ся прежде всего на них. Правда, при-
меняемые нами тесты этого не вы-
явили. Кроме того, конструктив, в
котором выпускаются процессоры
Intel, более благоприятен для обес-
печения хорошего теплоотвода.
Чрезвычайно незначительная пло-
щадь теплоотводящей поверхности
Athlon требует уделять гораздо
больше внимания выбору термопас-
ты и качеству обработки подошвы
радиатора. К тому же из-за различия
площади контактной поверхности
даже при одинаковой рассеиваемой
мощности процессоры AMD требу-
ют более мощного охладителя. Поэ-
тому еще одной сферой, где будет
оправдано применение «камней»
Intel, можно считать «тихий» компь-
ютер, от которого не требуется вы-
сокой производительности. Но даже
в этой области конкуренцию про-
цессорам Celeron, коэффициент ум-
ножения которых заблокирован, мо-
гут оказать ЦП AMD с пониженным
коэффициентом умножения. Хотя
для этих целей гораздо лучше под-
ходит VIA С3.
Редакция благодарит представи-
тельство AMD в России, компании
NT Computers, ASBIS, «Альянс»,
«Атлантик Компьютерс» и КОН-
ЮНК за предоставленное для прове-
дения тестирования оборудование.
Литература
Андрианов С. А. Перманентная
битва титанов /Мир ПК. 2000. № 9.
Андрианов С. Мегагерцы в буты-
лочном горлышке
http://www.osp.ru/
pcworld/2002/09/057.htm.
24 Мир ПК, июль 2003
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
Таблица 7. Результаты тестов PC WorldBench 4
Athlon XP 2700+
Pentium
Pentium
Lotus 1-2-3 r9 Intuit Quicken Deluxe 99 Corel Photo Paint 8 Microsoft Access 2000 Microsoft Power Point 2000 Adobe Photoshop 5.0
Netscape Communicator 4.73 Microsoft Word 2000 Lotus Word Pro 9 Microsoft Excel 2000 Visio Standard Edition 5.0
Платформа Время выполнения теста, мин:с Итоговый балл
0 Время, мин. 10 20 30 40
128
116
118
2:13 10:27
10:18
2:04 3:29
3:46
2:25 3:14
3:45
3:10
3:13
3:02 2:34 4:22 1:30
если есть сканер - отскань и выкинь куда-нить 
