Процессоры среднего ценового диапазона

Наша тестовая лаборатория уже очень давно не соприкасалась с процессорами этой категории — обычно от представительств как Intel, так и AMD можно получить только самые производительные образцы. Но пора подумать не только о любознательном читателе, но и о читателе-покупателе. На этот раз для проведения тестирования пришлось прибегнуть к помощи торговых организаций, а точнее, офиса продаж ULTRA Electronics (см. врезку «ULTRA Electronics — любопытная инициатива»).

В качестве верхней границы ценового диапазона мы взяли 200 долл. Нижняя же образовалась сама собой, так как было решено обязательно включить в обзор морально устаревший Pentium D. Процессоры еще дешевле, такие как Sempron или Celeron, не представляют интереса с точки зрения производительности, на них останавливают выбор в тех случаях, когда решение ресурсоемких задач не планируется и производительность компьютера вообще не волнует.

Расстановка сил на процессорном фронте выглядит примерно так: в верхнем сегменте безраздельно господствует Intel со старшими моделями появившегося год назад Core 2 Duo и Core 2 Quad. На эту же роль претендует, но не слишком успешно, AMD Athlon 64 FX. Верхний средний уровень представлен младшими моделями Core 2 Duo, а также старшими Athlon 64 X2. В нижнем среднем — младшие модели Athlon 64 X2 и Pentium D. Ну а в нижнем, как обычно, Celeron и Sempron. Для тестов мы отобрали пять процессоров обоих производителей (см. таблицу).

Тесты проводились на стенде в следующей конфигурации:

• центральный процессор — все, принимавшие участие в тестировании;
• оперативная память — 1024-Мбайт Corsair типа DDR2-800 PC6400 (2 модуля по 512 Mбайт);
• системная плата — Biostar Tforce 570 U Deluxe для AMD и Intel D975XBX для Intel;
• видеосистема — 256-Мбайт PCI Express GeForce 6600GT;
• жесткий диск — Western Digital WD2000JD-00HBB0, 200 Гбайт, SATA 150, 7200 об/мин, 8 Мбайт;
• привод — CD ROM — Lite On LTN483L 48x;
• блок питания — HPU-3S525 (525 Вт);
• операционная система — Windows XP SP1.

Разрешение экрана (кроме игровых тестов) — 1024×768 при 16,7 млн. цветов. Игровые тесты, если не оговорено иное, и 3DMark проводились в трех разрешениях: 640×480, 1024×768 и 1600×1200.

Архитектурные особенности рассматриваемых процессоров вкратце могут быть охарактеризованы так.

Athlon 64 X2 — самое быстрое арифметико-логическое устройство, но довольно медленная кэш-память (по сравнению с конкурентами). Кроме того, объем кэш-памяти второго уровня, независимой для каждого из ядер, явно маловат. Оба процессора, представленные в обзоре, находятся в верхней части среднего ценового сегмента AMD и работают на одинаковой тактовой частоте, различаясь лишь объемом кэш-памяти.

Core 2 Duo — продолжение линейки Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium M. Процессор обладает сравнительно мощным ядром, почти догоняющим по производительности ядро Athlon 64, и очень быстрой кэш-памятью, что в сочетании и придает ему наивысшую производительность среди х86-совместимых процессоров. В обзоре присутствуют модели с невысокой тактовой частотой и не самым большим объемом кэш-памяти, что позволяет другим процессорам состязаться с ними примерно на равных. Особенность — общий объем кэш-памяти второго уровня для обоих процессоров, что дает возможность однопоточному приложению использовать весь ее объем, а не половину, как было бы в случае независимой кэш-памяти для каждого из ядер.

Pentium D — двухъядерный вариант Pentium 4, очень своеобразное архитектурное решение, позволяющее достичь высоких тактовых частот за счет увеличения длины конвейера. При работе обычных программ такая длина конвейера неоптимальна и приводит к довольно низкой производительности, даже если измерять в абсолютных единицах, а не в расчете на единицу тактовой частоты. В то же время благодаря высокой тактовой частоте Pentium D имеет довольно большую скорость обработки потоковых данных, в частности видео. Обладает быстрой кэш-памятью (кэш-память второго уровня этого процессора — самая быстрая в обзоре) и, кроме того, самым большим ее объемом — 4 Мбайт на два ядра.

По результатам тестирования расстановку сил можно охарактеризовать примерно так: на первом месте Intel Core 2 Duo E6400, на втором — AMD Athlon 64 X2 5200+, на третьем — AMD Athlon 64 X2 5000+, на четвертом  — Intel Core 2 Duo E6300 и на последнем, пятом месте — Intel Pentium D 3,2 GHz. Но есть ряд интересных особенностей.

Согласно диаграмме неоспоримое преимущество в мультимедийных приложениях имеют процессоры серии Core 2. Однако такой результат оказался следствием очень высоких оценок, данных этим процессорам тестом SiSoft Sandra 2007, который, как известно, «благоволит» процессорам Intel. В реальных мультимедийных приложениях такой существенной разницы выявлено не было. Более того, при аудиосжатии первое и второе места поделили процессоры AMD. При видеосжатии результаты аналогичны общему рейтингу — второе и третье места у процессоров AMD, т.е. они сумели опередить Intel Core 2 Duo E6300. Отчасти такое положение можно объяснить тем, что разработчики Sandra оптимизировали свой тест именно под Core 2 Duo, а отчасти — тем, что программисты, работающие над видеокодеками, пока еще не успели освоить новые возможности процессоров, которые уже были востребованы разработчиками теста.

В области «чистых» вычислений, т.е. там, где количество данных невелико — умещается в кэш-память первого уровня, а алгоритмы обработки ресурсоемки, безусловными лидерами выступают процессоры AMD. Впрочем, они и по частоте заметно превосходят фигурирующие в тестах Core 2 Duo. Ну, о неоптимальности архитектуры Pentuim D для вычислений мы уже упоминали, поэтому то, что он оказался аутсайдером, неудивительно. К «вычислительным» относится и наш тест на многопоточность. А вот при решении системы уравнений приходится с помощью простых арифметических операций перелопачивать большие объемы данных, поэтому в нем существенно возрастает роль кэш-памяти. В последнем примере (решение системы линейных уравнений) прекрасно видно, что при небольших объемах данных лидируют процессоры AMD, постепенно, по мере увеличения объема данных, отдавая пальму первенства кристаллам Intel, обладающим более быстрой кэш-памятью.

При последовательном доступе к памяти существенной разницы между процессорами обнаружено не было. Так и должно быть, скорость доступа к памяти в этом режиме определяется свойствами самих модулей памяти. А вот при произвольном доступе результаты нуждаются в пояснении. Эта характеристика получается взвешенным суммированием для скорости обмена при различных объемах данных. Чем значительнее объем кэш-памяти, тем соответственно выше процент результатов, попадающих в ее область. Собственно, большинство современных тестов памяти выдают результаты, зависящие от объема и скорости работы кэш-памяти, так что такой способ измерения можно считать общепринятой практикой. Но скорость работы кэш-памяти оказывает влияние и на время доступа к основному ее объему. Дело в том, что все современные ОС используют защищенный режим работы процессора, а в нем логическое адресное пространство набирается из 4-Кбайт страниц, располагающихся в произвольных местах физической памяти. Чтобы прочитать или записать данные по какому-нибудь адресу, процессор должен сначала справиться в таблице страниц о соответствии логического адреса физическому. Обычно таблица страниц хранится в кэш-памяти. В этом случае на одно чтение из основной памяти приходится одно чтение из кэш-памяти (таблица страниц) и одно — из оперативной (данные). Поэтому при более медленной кэш-памяти и доступ к основной происходит с задержкой. Хуже того, на одну 4-Кбайт страницу приходится одна 4-байт запись в таблице. Учитывая, что в кэш-памяти кроме таблицы страниц должны храниться также коды команд и обрабатываемые данные, обнаруживаем, что 1 Мбайт кэш-памяти недостаточно для эффективного использования 1 Гбайт оперативной. А уж 512 Кбайт кэш-памяти и подавно.

Тесты проводились при объеме оперативной памяти в системе 1 Гбайт, что сегодня можно считать стандартом. Если сравнить расстановку мест по производительности с учетом цены, то окажется, что Intel Core 2 Duo E6300 стоит дороже, чем следовало бы. Да и разница в цене Intel Core 2 Duo E6400 и Athlon 64 X2 5200+ могла бы быть поменьше. Другими словами, процессоры Intel стоят чуть дороже, чем это обосновано их производительностью. По крайней мере, если рассматривать производительность «в среднем». С точки зрения компьютерных игр или создания интернет-контента соотношение будет таким же. Для мультимедиа ответ неочевиден: обычно новые расширения набора команд сначала появляются у Intel, и лишь затем их аналоги внедряются AMD. Сегодня преимущество по критерию цена/производительность за процессорами AMD, но, возможно, с выходом новых версий видео- и аудиокодеков оно сдвинется в сторону процессоров Core.

В то же время процессоры Core 2 Duo показывают очень хорошие результаты в однопоточных тестах, что отчасти связано с наличием общей кэш-памяти второго уровня, в результате чего единственный поток способен использовать весь ее объем. Однако при симметричной загрузке ядер такая архитектура должна приводить к заметному снижению производительности на ядро из-за того, что оба ядра разделяют общий ресурс — кэш-память, чего не должно наблюдаться в случае с раздельной кэш-памятью процессоров AMD, а также Intel Pentium D. Так что появление новых версий программных продуктов, более полно использующих возможности современных процессоров, может привести не только к повышению, но и к некоторому снижению производительности процессоров Intel Core 2 Duo по сравнению с другими их типами.

В зависимости от задач, решаемых на компьютере, баланс между арифметико-логическими инструкциями и доступом к памяти может находиться в довольно широком диапазоне. Если наиболее важна производительность арифметического ядра, выбор лучше остановить на продукции AMD. Если планируется несложная обработка объемных массивов, предпочтительнее Intel. Недостатки процессоров AMD в меньшей степени будут сказываться при небольшом объеме оперативной памяти, поэтому для систем с 512-Мбайт ОЗУ целесообразнее выбрать процессор AMD. А вот если планируется установка
2 Гбайт памяти, то лучшим выбором будет процессор Intel с объемом кэш-памяти не менее 2 Мбайт. Неплохо в этом случае использовать Core 2 Duo E6x20 с увеличенным объемом кэш-памяти второго уровня.

Если хочется за минимальные деньги получить двухъядерный процессор, то наилучшим выбором, конечно, окажется Pentium D. Правда, следует иметь в виду, что он потребляет гораздо больше энергии, чем Core 2 Duo. У нас, например, его температура доходила до 70 °С, тогда как у Core 2 Duo она не превышала 45 °С при тех же блоке питания, системной плате и системе охлаждения.

Итак, двухъядерные процессоры стали не только объективной реальностью, но и массовой продукцией. В данном обзоре мы попытались охарактеризовать состояние и перспективы устройств, ориентированных на массового покупателя.

Редакция благодарит компанию «Ультра Москва» за предоставленное для проведения тестирования оборудование.

Таблицы и графики с результатами измерений см. на «Мир ПК-диске».

ULTRA Electronics – любопытная инициатива

До сих пор мы знали, что 24 часа в сутки может работать только продуктовый магазин или аптека (да и те еще придется поискать). По всей видимости, компьютер также постепенно становится предметом первой необходимости. По крайней мере, на севере Москвы уже открыт круглосуточный компьютерный магазин. Основная цель такого шага – оптимизировать работу и избежать неудовлетворенного спроса в часы пик – перед закрытием, когда покупатель после работы нередко просто не успевает совершить покупку. «Работая в Москве и Питере, мегаполисах с очень высоким темпом жизни, мы регулярно получаем от наших покупателей призывы перейти на круглосуточный режим работы, – прокомментировала новшество директор департамента розничных продаж компании ULTRA Electronics Елена Зайцева. – На первом этапе 24 часа в сутки в будние дни (с понедельника по пятницу) будет работать только московский магазин ULTRA Electronics в Отрадном. Если данная инициатива окажется перспективной, на аналогичный режим работы будут переведены остальные офисы продаж в Москве и Санкт-Петербурге».

Характеристики процессоров, принявших участие в тестировании