Все ли решают мегагерцы?

Прежде чем покупать новый Macintosh или модернизировать старый, стоит разобраться, что реально определяет производительность компьютера.

Когда пользователям нужно повысить производительность, они приобретают более быстрые компьютеры или стараются «выжать» максимальную скорость из старых. Возможно, и вам тоже приходилось дожидаться, когда Microsoft Excel завершит какое-либо вычисление или фильтр Adobe Photoshop пиксел за пикселом преобразует изображение.

Общепринято, что показателем производительности ПК считается тактовая частота его процессора. Этот параметр, безусловно, важный, но далеко не единственный. На скорость также влияют характеристики жесткого диска, ОЗУ, видеоплаты и множества других компонентов Macintosh.

Чтобы оценить, как различные компоненты могут оптимизировать производительность системы, лаборатория Macworld протестировала компьютеры Macintosh различной конфигурации.

В погоне за скоростью

Процессор можно уподобить мозгу компьютера, но обработкой информации занимается также множество других внутренних устройств системного блока, каждое из которых существенно влияет на производительность системы (подробности см. во врезке «Внутренняя жизнь вашего Macintosh»).

Запись и чтение данных в ОЗУ выполняются гораздо быстрее, чем на жестком диске, поэтому чем значительнее размер оперативной памяти компьютера, тем больший объем данных он сможет обрабатывать одновременно. К примеру, Photoshop очень активно использует ОЗУ для хранения информации о редактировании изображений, а когда объема памяти оказывается недостаточно, то он начинает записывать данные на жесткий диск. Так что если вы редактировали сложные рисунки в Photoshop на системе с ОЗУ малого объема, то, конечно, знаете, что когда программа обращается к жесткому диску, приходится долго ждать завершения операции.

Хотя жесткий диск функционирует гораздо медленнее, чем оперативная память, он способен заметно повлиять на работу Macintosh. Более быстрый жесткий диск независимо от объема, несомненно, повысит скорость исполнения приложений, сильно загружающих, подобно Photoshop, ОЗУ, когда им не хватает оперативной памяти для хранения данных. Это в еще большей степени относится ко множеству приложений, в процессе работы читающих и записывающих информацию на жесткий диск, в частности к FileMaker Pro.

Наконец, видеоплата определяет возможности компьютера обрабатывать изображения: скорость прокрутки документов, быстроту прорисовки экрана, частоту смены кадров в 3D-играх и проч.

Какая из этих подсистем наиболее важна при покупке новой машины или модернизации старой? Ответ на этот вопрос зависит от того, какие именно задачи вы решаете на своем Macintosh.

Процессор

Модель Macintosh Classic II, разработанная Apple десять лет назад, имела 16-МГц процессор. Современные Power Macintosh G4 оснащены сверхбыстрыми 733-МГц кристаллами, однако означает ли увеличение тактовой частоты в 16 раз и реальный 16-кратный рост производительности? Когда имеет смысл выложить большую сумму за дополнительные мегагерцы? В каком случае двухпроцессорная система станет оптимальным выбором?

Чтобы ответить на все эти вопросы, лаборатория Macworld протестировала несколько моделей компьютеров: Power Macintosh G4 с одним и двумя 533-МГц процессорами, Power Macintosh G4 с одним 733-МГц кристаллом, а также 450-МГц бело-голубой Power Macintosh G3 в двух конфигурациях — с платой PowerLogix G4 и без нее.

Основные задачи. При выполнении большинства основных задач, таких как загрузка компьютера или операции в системном приложении Finder, более быстрый процессор не давал никаких преимуществ. Однако в тех тестах, где нагрузка на процессор была значительной, выигрыш в производительности оказался существенным. Так, на Macintosh с 733-МГц кристаллом G4 архив распаковывался на 7% быстрее, чем с 533-МГц G4, а для шифрования файла потребовалось примерно на 12% меньше времени (см. гистограмму «Конфигурации Macintosh»).

При работе с приложениями пакета Microsoft Office преимущество быстрых процессоров очевидно — 733-МГц G4 побил 533-МГц модель во всех пяти тестах. Наиболее впечатляющий результат был получен при прокрутке документа Excel: процессор с большей тактовой частотой вырвался вперед на 21%.

Работа с графикой, аудио и видео. В большинстве испытаний с Photoshop Power Macintosh G4 с 733-МГц процессором был только ненамного быстрее, чем с 533-МГц (см. гистограмму «Тестирование в Adobe Photoshop»). Исключением стало конвертирование изображения из режима RGB в CMYK — 733-МГц Macintosh справился с ним на 30% быстрее.

Приложения для работы с аудио- и видеоданными также весьма требовательны к процессорным ресурсам, что и продемонстрировал мультимедийный тест. То же самое можно сказать и об играх, так, при игре в Quake III 733-МГц система отображала в секунду на 14% больше кадров, чем 533-МГц.

Отличие двухпроцессорной конфигурации. Пользователи Macintosh снова смогут выбирать компьютеры с двумя процессорами. В Mac OS 9 приложение, способное использовать преимущества двухпроцессорной конфигурации (такое, как Photoshop), при нехватке процессорных ресурсов может передать часть задач второму кристаллу. В Mac OS X программы, разработанные специально для этой ОС, могут быть запущены на любом из двух процессоров, задачи между которыми распределяются более или менее равномерно (подробности см. в статье Стефана Сомогая «Новый Power Macintosh: два в одном» — «Мир ПК», № 12/2000, с. 72).

Как и ожидалось, двухпроцессорная 533-МГц модель показала лучшие результаты при работе с Photoshop, победив однопроцессорную в четырех тестах из шести, в частности обойдя ее на 20% в случае применения гауссового фильтра размытия (Gaussian Blur).

На многопроцессорных машинах также успешнее работает 3D-приложение Cinema 4D XL компании Maxon. Такая весьма требовательная к процессорным ресурсам задача, как рендеринг модели, выполнялась на Macintosh с двумя 533-МГц процессорами примерно вдвое быстрее, чем на системе с одним, а в 733-МГц модели второй процессор сокращал время выполнения данной операции более чем на треть. Однако в приложениях, не оптимизированных для многопроцессорных систем, двухпроцессорные Macintosh опережали однопроцессорные весьма незначительно, а в некоторых тестах даже пришли к финишу наравне с ними.

G3 против G4. У пользователей Macintosh есть возможность выбирать между процессором G3, которым оснащены потребительские системы iMac и iBook, и G4, применяемым во всех прочих современных моделях. Оба кристалла очень похожи, за исключением модуля процессора G4 Velocity Engine. Он обеспечивает приложениям, оптимизированным под G4 (одно из них — Photoshop), существенный выигрыш в скорости.

Мы сравнивали работу процессоров G3 и G4 в одном и том же компьютере, установив в 450-МГц бело-голубой Power Macintosh G3 плату PowerLogix, позволяющую использовать процессор G4.

Обе конфигурации в большинстве случаев показали равные результаты в работе с приложениями MS Office и Finder; однако в мультимедийных тестах кристалл G4 вырвался вперед. На модернизированной системе с процессором G4 на применение гауссового фильтра размытия было затрачено в два раза меньше времени, чем на машине оригинальной конфигурации. Быстрее происходило и добавление эффектов освещения (render lighting effects). А при кодировании MP3-файла процессор G4 обогнал G3 на 36%.

Выводы. Сравнивая работу Power Macintosh G4 с 533-МГц и 733-МГц процессорами, мы убедились, что последняя модель, имеющая примерно на 40% большую тактовую частоту, как правило, дает только 10%-ный выигрыш в скорости, а стоит приблизительно на 500 долл. дороже. Лишь в отдельных тестах был получен прирост производительности на 20% и выше.

Конечно, компьютер с более быстрым процессором либо с двумя на выполнение операций тратит меньше времени, но значительная эффективность наблюдается только при работе с приложениями для редактирования 3D-графики или видео. На двухпроцессорном Macintosh выигрыш в скорости получается существенным тогда, когда используемые приложения оптимизированы под многопроцессорность, причем особенно если в качестве ОС установлена Mac OS X.

ОЗУ

Оперативная память большего объема позволяет уменьшить нагрузку на сравнительно медленный жесткий диск. Чтобы выяснить, в каком случае дополнительная память дает значительное преимущество в скорости, мы протестировали 533-МГц G4 после наращивания предустановленного 128-Мбайт ОЗУ до 768 Мбайт.

Основные задачи. В ходе выполнения основных задач дополнительная оперативная память обеспечивала незначительный прирост скорости, однако позволила одновременно запустить большее число приложений. Поэтому мы вправе говорить о повышенной продуктивности — на переключение между загруженными программами тратится меньше времени, чем на закрытие одной и запуск другой.

Mac OS, если не хватает ресурсов ОЗУ, для хранения информации использует виртуальную память, для которой отводится часть жесткого диска. Но жесткие диски — более медленные устройства, чем ОЗУ. Поэтому если вы предпочитаете держать часто используемые приложения открытыми, то добавочная оперативная память облегчает работу системы.

Работа с графикой, аудио и видео. В Photoshop пользователи оперируют большими массивами данных, в частности, при применении фильтра компьютер должен проанализировать и модифицировать каждый пиксел рисунка. И чем больше информации об изображении может вместить оперативная память, тем быстрее работает Photoshop.

Когда мы установили дополнительные 640-Мбайт ОЗУ в тестируемую систему, Photoshop стал буквально «летать». Поворот холста и добавление эффектов освещения выполнялись вдвое быстрее, чем при 128-Мбайт ОЗУ. Кроме того, ускорилось применение гауссового фильтра размытия и фильтра уменьшения резкости (Unsharp Mask). На изменение размеров изображения также потребовалось в четыре раза меньше времени. Однако в других приложениях дополнительное ОЗУ мало повлияло на результаты тестов. Операции в программе iMovie проходили лишь слегка быстрее, а на скорости работы Cinema 4D XL, SoundJam и Quake расширение ОЗУ, по существу, никак не отразилось.

Отличие двухпроцессорной конфигурации. В компьютеры Power Macintosh G4 с двумя 533-МГц процессорами и с одним 733-МГц мы установили дополнительную оперативную память. Испытания весьма убедительно продемонстрировали преимущества двухпроцессорной технологии Apple: система с двумя кристаллами вырвалась вперед с заметным отрывом во всех четырех тестах. Следовательно, вместительное ОЗУ и два процессора G4 представляют собой мощную комбинацию, обеспечивающую самую высокую продуктивность работы в Photoshop.

Выводы. Тем, кто профессионально работает с Photoshop, необходимо ОЗУ большого объема. Мы получили огромный выигрыш в скорости, когда установили в наши компьютеры дополнительную оперативную память, особенно это касается двухпроцессорного G4. Если же Photoshop не используется постоянно, то расширение ОЗУ мало повлияет на производительность работы, однако позволит запускать множество приложений одновременно.

Жесткий диск

Процессы записи информации на жесткий диск и ее считывания долгое время оставались узким местом компьютеров Macintosh. Обмен данными между процессором и жестким диском происходил медленно из-за невысокой скорости последнего. Поэтому наилучшим способом ускорить работу Macintosh II была покупка нового, более быстрого жесткого диска.

Мы протестировали системы с двумя жесткими дисками — встроенным Maxtor ATA-100 (7200 об/мин), более медленным Western Digital ATA-66 (5400 об/мин), а также с RAID-массивом с двумя 36-Гбайт накопителями Seagate (10 000 об/мин), подключающимся посредством контроллера Adaptec ASC-39160 Ultra 160 SCSI PCI.

Основные задачи. Жесткие диски со скоростью вращения 5400 и 7200 об/мин в большинстве тестов с Finder показали равные результаты, а RAID-массив обогнал оба накопителя. С ним наша система дублировала 100-Мбайт тестовый файл вдвое быстрее.

Работа с графикой. Photoshop активно использует ОЗУ, но если его объем оказывается недостаточным, то графические данные записываются на жесткий диск, и чем он быстрее, тем лучше. RAID-массив показал наилучшие результаты, победив жесткий диск со скоростью вращения 7200 об/мин. В частности, размеры изображения изменялись приблизительно на 40% быстрее. Жесткий диск со скоростью 5400 об/мин остался аутсайдером во всех тестах.

Выводы. Скорость вращения жесткого диска оказывает мало влияния на быстроту выполнения большинства наиболее распространенных задач. Как показал наш тест, оно становится заметным только при работе с активно использующими жесткий диск приложениями, такими как Photoshop.

Преимущество более быстрого жесткого диска значимо при вводе и редактировании цифрового видео и аудио, т. е. при операциях с гигантскими объемами данных. Скажем, если вы музыкант, то хорошим решением будет приобретение быстрого жесткого диска, поскольку это позволит работать одновременно с несколькими аудиодорожками.

Однако цена нашего RAID-массива (480 долл. за SCSI-контроллер плюс 1100 долл. за жесткие диски) требует от профессионалов-графиков серьезного вложения денег, поэтому прежде чем решаться на такую крупную покупку, имеет смысл подумать о дополнительном ОЗУ или более производительном процессоре.

Видеоплата

Сегодняшние видеоплаты отличаются высокой производительностью, причем большинство из них способны очень быстро обрабатывать сложную графику, такую как трехмерные изображения в самых современных играх. Чтобы выяснить, как различные видеоплаты влияют на работу компьютера, мы протестировали 533-МГц Power Macintosh G4 с платами ATI Radeon AGP и ATI Rage 128 Pro AGP (кроме того, мы испытали его с платой ATI Radeon PCI).

Основные задачи. На результаты большинства тестов замена видеоплаты не повлияла, но что касается скорости прокрутки, которая сильно зависит от мощности видеоплаты, то плата Radeon заметно превзошла Rage 128 Pro. Она продемонстрировала на 10% более высокие показатели при прокрутке PDF-файла и на 12% обошла конкурентку в Excel.

Работа с графикой. Плата Radeon имеет видеопамять большего объема, и она значительно новее, чем Rage 128 Pro, что и повлияло на результаты тестов в Quake. Плата Rage 128 Pro обеспечивала показ 40 кадров в секунду, в то время как Radeon — 59.

Выводы. Лучшая графическая плата и ускоряет прокрутку документов, и поддерживает более высокое значение экранного разрешения. Если вы профессионально работаете с графикой, то повышенная скорость прокрутки позволит вам сохранить драгоценное время. Но основной причиной модернизации видеоплаты в домашних компьютерах все-таки оказываются игры.

Другие факторы

Производительность компьютера определяется и другими факторами. Вы не можете модернизировать системную шину Macintosh, большинство пользователей также не заменяют дисководы DVD-ROM и CD-ROM, а между тем эти компоненты также влияют на скорость.

Системная шина. Чем производительнее системная шина, тем быстрее происходит обмен данными между процессором и ОЗУ. Машина Power Macintosh G4 оснащена системной шиной, работающей на частоте 133 МГц. В моделях PowerBook G4, G4 Cube и iMac используются 100-МГц системные шины. Компьютер iBook имеет 66-МГц системную шину.

Дисководы для оптических дисков. Тестирование показало, что 733-МГц компьютеру G4 для установки Quake с компакт-диска требуется в два раза больше времени, чем его 533-МГц собрату. Дело в том, что в 733-МГц модели был установлен новый дисковод Apple SuperDrive для записи DVD, который читает CD-ROM гораздо медленнее, чем используемый в 533-МГц Power Macintosh G4 дисковод CD-R.

Последнее слово

Тактовую частоту процессора легко измерить, однако она не единственный фактор, определяющий производительность компьютера. Какой из компонентов конфигурации важнее, зависит от задач, решаемых на компьютере (см. таблицу «Какой компонент важнее?»). Для операций с большими массивами данных, например в Photoshop, ОЗУ большого объема нужнее, чем самый быстрый жесткий диск или процессор. Кроме того, тактовая частота последнего значима при работе с двух- и трехмерной графикой, а также видео. Если же вы страстный поклонник игр, потратьте деньги на мощную видеоплату.

В любом случае, покупаете ли вы новый Macintosh или стараетесь выжать все возможности из старого, учитывайте не только мегагерцы.

ОБ АВТОРЕ

Джонатан Сэфф — помощник редактора Macworld, специалист в области аппаратных средств и мультимедиа.

Внутренняя жизнь вашего Macintosh

В помощь начинающим

Помимо процессора, ОЗУ и жесткого диска работоспособность ПК определяют множество других аппаратных средств — сопроцессоры, контроллеры и проч. Важнейшую роль играет системная плата, на которой располагаются внутренние устройства компьютера (см. рис. «Участники гонки»).

Процессор

Схематично действия компьютера можно представить следующим образом: ввод данных, обработка полученной информации, а затем вывод результатов вычислений либо накопление их для дальнейшей работы. Важнейший компонент, отвечающий за выполнение этих шагов, — процессор, «мозг» Macintosh.

Конструктивно процессор не является монолитным устройством, а состоит из множества компонентов, каждый из которых выполняет свою функцию. Все эти компоненты действуют в жесткой взаимосвязи. Внутренний «ритм» работы процессора определяется тактовой частотой, измеряемой в мегагерцах. Тактовая частота — это скорость обработки процессором данных, и чем она выше, тем больше команд процессор выполняет в единицу времени. Например, 733-МГц процессор G4 получает 733 млн. тактовых импульсов в секунду.

Процессор не взаимодействует напрямую с другими компонентами компьютера: скажем, для отображения символа на экране нельзя отправить команду процессора непосредственно на монитор. Процессор обращается прежде всего к оперативной памяти, с которой он обменивается данными и командами, а уже из ОЗУ эти данные пересылаются на жесткий диск, монитор и другие компоненты компьютера.

Системная плата

Физическое соединение внутренних компонентов Macintosh — ОЗУ, процессоров, ПЗУ, разъемов для подключения дополнительных устройств — обеспечивает материнская (системная) плата, главная в компьютере. Однако этим ее функции не ограничиваются. Системная плата служит также для обмена информацией между подсистемами ПК. Так, чтобы записать данные на диск CD-RW, процессор посылает соответствующую команду EIDE-контроллеру, расположенному на системной плате, а тот, в свою очередь, управляет процессом записи.

Каналы связи

Пожалуй, самая сложная задача, возлагаемая на системную плату, — координация взаимодействия компонентов Macintosh, работающих с различной скоростью. Наборы проводников для обмена сигналами между внутренними устройствами компьютера называются шинами, и каждая из них характеризуется собственной тактовой частотой (измеряемой в мегагерцах) и толщиной (определяющей то количество данных, которое можно передать за один такт).

Для соединения шин разных типов системная плата имеет так называемые мосты (bridges). Большинство периферийных устройств Macintosh подключаются к шине PCI, более медленной, чем шины процессора и подсистемы оперативной памяти. Мосты позволяют добиться максимально возможной производительности системы. Благодаря им процессору не нужно дожидаться медленных компонентов компьютера: отправив команду тому или иному устройству, он может сразу же переходить к обработке следующей.

Кэш-память

Чтобы обеспечить наиболее эффективную работу компьютера, процессор должен постоянно обрабатывать данные и команды, поступающие из ОЗУ. Единственный способ достигнуть этого — заставить работать оперативную память со скоростью процессора. К сожалению, реализовать эту задачу довольно трудно. Поэтому для хранения копии областей оперативной памяти с наиболее частым доступом используется быстродействующая буферная память, называемая кэш-памятью. Принимая блок данных из ОЗУ, процессор заносит его и в кэш-память. Когда процессору требуются данные и команды, он обращается в кэш-память, и только если там нет необходимой информации, — в ОЗУ.

Кэш-память в Power Macintosh G4 разделена на три «слоя», или уровня. Кэш-память первого уровня (L1 cache) выполнена в том же кристалле, что и сам процессор, и работает с такой же тактовой частотой. Кэш-память второго уровня (L2 cache) стала применяться в процессорах Macintosh начиная с модели PowerPC G3. Она функционирует медленнее процессора, но гораздо быстрее, чем ОЗУ. Кэш второго уровня в Power Macintosh G4 также находится в кристалле процессора. Кэш-память третьего уровня (L3 cache) работает с тактовой частотой, равной одной трети тактовой частоты процессора. Несмотря на невысокую скорость, обмениваться информацией между ней и процессором с точки зрения повышения производительности более эффективно, чем между процессором и оперативной памятью.

Совместная работа

Таким образом, слаженное взаимодействие всех подсистем компьютера обеспечивает его работу в целом. Безусловно, процессор — важнейший компонент Macintosh, но далеко не единственный, определяющий его работоспособность.

Дэвид Рид

Участники гонки

a) Жесткий диск, b) ОЗУ, c) Процессор, d) Кэш-память

Для открытия файла, например, рисунка Adobe Photoshop, процессор (C) дает команду жесткому диску (A) отправить соответствующие данные в ОЗУ (B). Чтобы применить к картинке фильтр размытия — повторяющуюся операцию, в ходе которой одинаково преобразуется пиксел за пикселом, — процессор считывает исходную информацию об изображении из оперативной памяти и накапливает результат в кэш-памяти (D). Затем полученные данные отправляются в ОЗУ, а из него — на жесткий диск.

назад

назад