Pentium 4 – test výkonu
24.1.2001, Štěpán Mrázek, recenze
Pentium 4, kdopak by jej nechtěl mít doma? Mě osobně by se jistě líbilo pochlubit se kamarádům jak mi doma ta “Pé čtverka šlape”. Otázkou ovšem zůstává jak rychle? Druhou otázkou je jak onu rychlost zjistit? Obě otázky jsme si s kolegou položili po oněch necelých 17 minutách, které nám zabrala instalace operačního systému.
Kapitoly článku:
- Pentium 4 – test výkonu
- Úvod a testovací sestava
- SiSoft Sandra 2001
- Grafické testy
- Závěr a vyhodnocení
Úvodem (z pera - či klávesnice - ZM)
O výkonu Pentium 4 se už pár měsíců vedou dlouhé diskuze - některými je vychvalován do nebe, některými zatracován, Athlonisté o něm nechtějí ani slyšet a naopak správci velkých podnikových sítí, kterým AMD k srdci zatím příliš nepřirostlo, po něm s nadějí pokukují jako po dalším kousku železa, který by mohl zase vnést trošku čerstvých elektronů do jejich věčně přetížených serverových farem.
V každém případě je to nejrychleji taktovaný x86 intelovský procesor, který je v současné době k dispozici. Pro většinu uživatelů to bude i hlavní výhoda - zatímco AMD Athlon v současnosti končí na 1.2 GHz (a dá se ještě přetaktovat), Pentium III na 1 GHz (s jeho přetaktováním už je to horší), P4 je už nyní k dispozici na 1.5 GHz - a půjde ještě výše.
Rozdílností v designu procesoru je víc - hlavně v oblastech, které běžnému uživateli zůstanou utajeny. K pochopení výsledků testů je asi nezbytné je zopakovat. Jen pro připomenutí - jedná se o architekturu prezentovanou Intelem pod obchodním názvem NetBurst, jejímiž složkami jsou:
Hyper Pipelined Technology
Co je to Pipeline ? Procesor pracuje tak, že čte programový kód uložený v paměti, dekóduje jej a vykonává. Pokud nejsou v kódu žádné podmíněné skoky, je situace ideální právě pro použití Pipeline: instrukce se načítají předem do zásobníku, paralelně se dekódují, zpracovávají a připravuje se vlastní výkonný kód. A právě délka tohoto zásobníku je výrazně větší proti předchozím procesorům: zatímco klasické Pentium mělo 5-stupňovou Pipeline, Pentium II a III už 10-stupňovou. Pentium 4 má už 20-stupňovou Pipeline.
S rostoucí délkou Pipeline je zpracování jednotlivých instrukcí rozloženo do více kroků, v důsledku čehož jsou jednotlivé kroky jednodušší, a proto je možné i zvýšit taktovací frekvenci procesoru bez přechodu na 0,13um technologii výroby (kterou Intel teprve připravuje).
Negativním důsledkem je samozřejmě to, že při rozvětvení programu které procesor nemohl předpokládat (např. při podmíněném skoku), procesor musí "předzpracované" instrukce vyhodit, což jej samozřejmě výrazně zdrží.
Rapid Execution Engine
V zásadě - ALU (aritmeticko - logická jednotka), která má za úkol zpracovávat celočíselné instrukce, běží na dvojnásobném kmitočtu proti kmitočtu CPU, tzn. u "našeho" 1.4GHz CPU běží ALU na 2.8GHz. Na první pohled bomba, při testech (viz dále) se ale ukazuje, že při běžném provozu toto zvýšení tak právě kompenzuje zpomalení způsobené "vyhazováním" předzpracovaných instrukcí z Pipeline. Tento stav by se měl zlepšit s přechodem na vyšší frekvence CPU, kdy overhead způsobený oním vyhazováním bude "poloviční" oproti nárůstu výkonu ALU.
Execution Trace Cache
Neboli oblast, kde se ukládají a čtou "předzpracované" instrukce je u P4 8x větší než u PIII. Opět nezbytné pro kompenzaci "zahozených" instrukcí.
Quad-pumped Bus
Při použití FSB 100 MHz bude pracovní kmitočet procesoru čtyřnásobkem této hodnoty, tedy 400 MHz.
Dalšími podstatnými vylepšeními jsou :
Advanced Transfer Cache
L2 Cache má širší sběrnici, důsledkem čehož je průchodnost L2 Cache u P4 oproti (teoretickému) stejně rychle taktovanému PIII 2x vyšší. Na druhou stranu, L1 Cache je jen 8 kB, což je opravdu hodně málo (polovina proti PIII) - Intel sice tvrdí že důsledkem je kratší vybavovací doba a je to záměr, no, nevím...
Streaming SIMD Extensions 2
V zásadě jde o rozšíření a zefektivnění MMX instrukcí - tj. hlavně těch, které jsou typu SIMD (jedna instrukce - více dat). Neboli - např. při maticových výpočtech, běžných v 3D simulacích a hrách lze jedinou instrukcí provést matematickou operaci na celé matici dat, což je samozřejmě výrazně rychlejší než jejich softwarová implementace. Na druhou stranu - instrukce musejí být akceptovány a hlavně používány designery programů, aby se jejich význam nějak projevil. A to bude ještě chvíli trvat....
Tolik tedy úvodem.
O výkonu Pentium 4 se už pár měsíců vedou dlouhé diskuze - některými je vychvalován do nebe, některými zatracován, Athlonisté o něm nechtějí ani slyšet a naopak správci velkých podnikových sítí, kterým AMD k srdci zatím příliš nepřirostlo, po něm s nadějí pokukují jako po dalším kousku železa, který by mohl zase vnést trošku čerstvých elektronů do jejich věčně přetížených serverových farem.
V každém případě je to nejrychleji taktovaný x86 intelovský procesor, který je v současné době k dispozici. Pro většinu uživatelů to bude i hlavní výhoda - zatímco AMD Athlon v současnosti končí na 1.2 GHz (a dá se ještě přetaktovat), Pentium III na 1 GHz (s jeho přetaktováním už je to horší), P4 je už nyní k dispozici na 1.5 GHz - a půjde ještě výše.
Rozdílností v designu procesoru je víc - hlavně v oblastech, které běžnému uživateli zůstanou utajeny. K pochopení výsledků testů je asi nezbytné je zopakovat. Jen pro připomenutí - jedná se o architekturu prezentovanou Intelem pod obchodním názvem NetBurst, jejímiž složkami jsou:
Hyper Pipelined Technology
Co je to Pipeline ? Procesor pracuje tak, že čte programový kód uložený v paměti, dekóduje jej a vykonává. Pokud nejsou v kódu žádné podmíněné skoky, je situace ideální právě pro použití Pipeline: instrukce se načítají předem do zásobníku, paralelně se dekódují, zpracovávají a připravuje se vlastní výkonný kód. A právě délka tohoto zásobníku je výrazně větší proti předchozím procesorům: zatímco klasické Pentium mělo 5-stupňovou Pipeline, Pentium II a III už 10-stupňovou. Pentium 4 má už 20-stupňovou Pipeline.
S rostoucí délkou Pipeline je zpracování jednotlivých instrukcí rozloženo do více kroků, v důsledku čehož jsou jednotlivé kroky jednodušší, a proto je možné i zvýšit taktovací frekvenci procesoru bez přechodu na 0,13um technologii výroby (kterou Intel teprve připravuje).
Negativním důsledkem je samozřejmě to, že při rozvětvení programu které procesor nemohl předpokládat (např. při podmíněném skoku), procesor musí "předzpracované" instrukce vyhodit, což jej samozřejmě výrazně zdrží.
Rapid Execution Engine
V zásadě - ALU (aritmeticko - logická jednotka), která má za úkol zpracovávat celočíselné instrukce, běží na dvojnásobném kmitočtu proti kmitočtu CPU, tzn. u "našeho" 1.4GHz CPU běží ALU na 2.8GHz. Na první pohled bomba, při testech (viz dále) se ale ukazuje, že při běžném provozu toto zvýšení tak právě kompenzuje zpomalení způsobené "vyhazováním" předzpracovaných instrukcí z Pipeline. Tento stav by se měl zlepšit s přechodem na vyšší frekvence CPU, kdy overhead způsobený oním vyhazováním bude "poloviční" oproti nárůstu výkonu ALU.
Execution Trace Cache
Neboli oblast, kde se ukládají a čtou "předzpracované" instrukce je u P4 8x větší než u PIII. Opět nezbytné pro kompenzaci "zahozených" instrukcí.
Quad-pumped Bus
Při použití FSB 100 MHz bude pracovní kmitočet procesoru čtyřnásobkem této hodnoty, tedy 400 MHz.
Dalšími podstatnými vylepšeními jsou :
Advanced Transfer Cache
L2 Cache má širší sběrnici, důsledkem čehož je průchodnost L2 Cache u P4 oproti (teoretickému) stejně rychle taktovanému PIII 2x vyšší. Na druhou stranu, L1 Cache je jen 8 kB, což je opravdu hodně málo (polovina proti PIII) - Intel sice tvrdí že důsledkem je kratší vybavovací doba a je to záměr, no, nevím...
Streaming SIMD Extensions 2
V zásadě jde o rozšíření a zefektivnění MMX instrukcí - tj. hlavně těch, které jsou typu SIMD (jedna instrukce - více dat). Neboli - např. při maticových výpočtech, běžných v 3D simulacích a hrách lze jedinou instrukcí provést matematickou operaci na celé matici dat, což je samozřejmě výrazně rychlejší než jejich softwarová implementace. Na druhou stranu - instrukce musejí být akceptovány a hlavně používány designery programů, aby se jejich význam nějak projevil. A to bude ještě chvíli trvat....
Tolik tedy úvodem.
