Souboj Pentia 4 3,2GHz EE proti Athlonu 64 FX-51
Když jsem před nedávnem srovnával procesory AMD Athlon 64 a FX s Pentiem 4, mnoho čtenářů se ozvalo, že to není důstojný konkurent. Ale v té době jsme ještě neměli k dispozici nic lepšího. Až nyní se k nám dostal důstojnější oponent, kterého jsme proto ihned srovnali s konkurenčními Athlony.
Kapitoly článku:
Gallatin - proniká všude
Intel začal vyrábět MPéčkové Xeony pro čtyřprocesorové sestavy již v dobách 0.18um jádra Willamette, tj. před zhruba dvěma lety. Procesory s cenou až 3600 USD byly (nepočítám-li Itanium) to nejrychlejší a nejdražší, co Intel nabízel. Jenže... v procesoru byla odhalena chyba v mechanismu hardware data prefetch. Ten načítá data z paměti RAM do cache ještě dříve, než jsou výpočetní částí vyžadována. Když byl tento mechanismus zapnutý a z paměti měla být načítána data, která procesor před malým okamžikem změnil a která ještě se do oné oblasti nestihla zapsat (byly ve vyrovnávací frontě pro zápis až v době, kdy nebude paměť vytížena), procesor načetl data původní, ještě nezměněná. Jinými slovy načetl něco, co už dávno mělo být aktualizováno. Výsledkem byla havárie systému.
Řešení bylo vcelku jednoduché - vypnul se hardwarový data prefetch. Tím "lehce" klesl výkon. Jak moc, to ukazuje následující graf:
Výsledky jsou ze Sandry, testu ALU. Pomineme-li testy buffered (které jsou naprosto zcestné, přesto však standardně zapnuté - detaily viz. níže), je vidět jasný pokles výkonu. S vypnutým hardwarovým data prefetch kleslo skóre Pentia 4 Extreme Edition z 4238 na 3577 MB/s. Zhruba podobný procentuelní pokles zažívali majitelé XeonuMP.
Pozn: V době vzniku využívala Sandra testy Stream, což je standardizovaný průmyslový test. Před několika lety se autor rozhodl implementovat jakési buffered testy, které přinesly zhruba 2x vyšší skóre - lidé jásali a to především ti s Pentiem 4 a RDRAM, které ukazovalo velice pozitivní výsledky. Tyto testy silně využívají cache paměť a jejich závislost na paměti RAM je výrazně nižší - extrém je vidět na obrázku výše: u Pentia 4 Extreme Edition není tento test závislý na paměti RAM prakticky vůbec. Pro testování výkonu pamětí je proto test buffered dosti nevhodný. Jak ho vypnout, je vidět na obrázku.
Několik měsíců po uvedení jádra Northwood bylo uvedeno jádro Gallatin - nová podoba původních XeonůMP, tentokrát s až 2 MB L3 cache (a zvětšenou L2 z 256 na 512 kByte). Inženýři vycházeli ze starého jádra tak moc, že okopírovali i zmíněnou chybu v prefetch. Opět se vypínalo a potencionální výkon by v nedohlednu.
Příchod procesoru AMD Opteron donutil Intel něco provést. Nejen že Opteron je velmi rychlý a má jinak nevídané nárůsty výkonu s frekvencí, ale také je to procesor pro až osmiprocesorové základní desky. Tím přímo konkuruje Xeonu MP. No a protože Gallatin bez prefetch by byl totální looser (ostatně to už byl v mnoha případech i proti klasickým ne-MP Xeonům), musel Intel něco udělat. A tak vznikla nová revize B1, která onu chybu opravuje.
Proč tohle všechno říkám? Tento Gallatin B1 je procesor, který se za posledních několik měsíců "přetransformoval" snad ve všechny x86 procesory Intelu. Opravení bugu s prefetch tak v podstatě zachránilo Intelu čest jak proti Opteronu, tak proti Athlonu 64. Dnes toto jádro využívají tyto procesory:
Je proto možné, že tento monumentální Gallatin čip se 160 miliony tranzistorů máte ve vašem počítači a ani o tom nevíte. Pomineme-li pozitiva jako obrovská plocha čipu a s tím související snadnější odvod tepla, je tu i negativum v podobě vyšší spotřeby - konkrétně např. Pentium 4 na 2.8GHz s jádrem Gallatin má zhruba o 10W vyšší typickou spotřebu než stejný procesor s jádrem Northwood. Obdobný data jsou i u Pentia 4 na 2.4 GHz. Jen pro zajímavost - nedávno uvedený Xeon s 1MB L3 cache na frekvenci 3.2 GHz využívající toto jádro má maximální spotřebu 110W při proudovém odběru 75A !
Co to znamená ohledně procesoru Pentium 4 Extreme Edition? V zásadě toto:
Konečný verdikt ohledně Pentia 4 Extreme Edition ale bude záležet především na výsledcích testů. Přeci jenom byl stvořen za účelem dosažení maximálního výpočetního výkonu, na ostatní charakteristiky se nehledělo.
Intel začal vyrábět MPéčkové Xeony pro čtyřprocesorové sestavy již v dobách 0.18um jádra Willamette, tj. před zhruba dvěma lety. Procesory s cenou až 3600 USD byly (nepočítám-li Itanium) to nejrychlejší a nejdražší, co Intel nabízel. Jenže... v procesoru byla odhalena chyba v mechanismu hardware data prefetch. Ten načítá data z paměti RAM do cache ještě dříve, než jsou výpočetní částí vyžadována. Když byl tento mechanismus zapnutý a z paměti měla být načítána data, která procesor před malým okamžikem změnil a která ještě se do oné oblasti nestihla zapsat (byly ve vyrovnávací frontě pro zápis až v době, kdy nebude paměť vytížena), procesor načetl data původní, ještě nezměněná. Jinými slovy načetl něco, co už dávno mělo být aktualizováno. Výsledkem byla havárie systému.
Řešení bylo vcelku jednoduché - vypnul se hardwarový data prefetch. Tím "lehce" klesl výkon. Jak moc, to ukazuje následující graf:
Výsledky jsou ze Sandry, testu ALU. Pomineme-li testy buffered (které jsou naprosto zcestné, přesto však standardně zapnuté - detaily viz. níže), je vidět jasný pokles výkonu. S vypnutým hardwarovým data prefetch kleslo skóre Pentia 4 Extreme Edition z 4238 na 3577 MB/s. Zhruba podobný procentuelní pokles zažívali majitelé XeonuMP.
Pozn: V době vzniku využívala Sandra testy Stream, což je standardizovaný průmyslový test. Před několika lety se autor rozhodl implementovat jakési buffered testy, které přinesly zhruba 2x vyšší skóre - lidé jásali a to především ti s Pentiem 4 a RDRAM, které ukazovalo velice pozitivní výsledky. Tyto testy silně využívají cache paměť a jejich závislost na paměti RAM je výrazně nižší - extrém je vidět na obrázku výše: u Pentia 4 Extreme Edition není tento test závislý na paměti RAM prakticky vůbec. Pro testování výkonu pamětí je proto test buffered dosti nevhodný. Jak ho vypnout, je vidět na obrázku.
Několik měsíců po uvedení jádra Northwood bylo uvedeno jádro Gallatin - nová podoba původních XeonůMP, tentokrát s až 2 MB L3 cache (a zvětšenou L2 z 256 na 512 kByte). Inženýři vycházeli ze starého jádra tak moc, že okopírovali i zmíněnou chybu v prefetch. Opět se vypínalo a potencionální výkon by v nedohlednu.
Příchod procesoru AMD Opteron donutil Intel něco provést. Nejen že Opteron je velmi rychlý a má jinak nevídané nárůsty výkonu s frekvencí, ale také je to procesor pro až osmiprocesorové základní desky. Tím přímo konkuruje Xeonu MP. No a protože Gallatin bez prefetch by byl totální looser (ostatně to už byl v mnoha případech i proti klasickým ne-MP Xeonům), musel Intel něco udělat. A tak vznikla nová revize B1, která onu chybu opravuje.
Proč tohle všechno říkám? Tento Gallatin B1 je procesor, který se za posledních několik měsíců "přetransformoval" snad ve všechny x86 procesory Intelu. Opravení bugu s prefetch tak v podstatě zachránilo Intelu čest jak proti Opteronu, tak proti Athlonu 64. Dnes toto jádro využívají tyto procesory:
- všechny XeonyMP
- některé z klasických Xeonů bez L3 cache (všechna L3 cache vypnuta)
- všechny Xeony s 1MB L3 cache (polovina L3 cache vypnuta)
- některá Pentia 4 (všechna L3 cache vypnuta)
- všechna Pentia 4 Extreme Edition
Je proto možné, že tento monumentální Gallatin čip se 160 miliony tranzistorů máte ve vašem počítači a ani o tom nevíte. Pomineme-li pozitiva jako obrovská plocha čipu a s tím související snadnější odvod tepla, je tu i negativum v podobě vyšší spotřeby - konkrétně např. Pentium 4 na 2.8GHz s jádrem Gallatin má zhruba o 10W vyšší typickou spotřebu než stejný procesor s jádrem Northwood. Obdobný data jsou i u Pentia 4 na 2.4 GHz. Jen pro zajímavost - nedávno uvedený Xeon s 1MB L3 cache na frekvenci 3.2 GHz využívající toto jádro má maximální spotřebu 110W při proudovém odběru 75A !
Co to znamená ohledně procesoru Pentium 4 Extreme Edition? V zásadě toto:
- Čip nic nového, prodává se již několik měsíců pod výše zmíněnými obchodními názvy (ať už s vypnutou cache nebo ne). Proč se objevuje až nyní, je myslím si zcela zřejmé, stačí se podívat na výkon procesorů Athlon 64 FX a vyhledat si, kdy že bude uveden skutečně konkurent - čip Prescott.
- Pokud bude mít finální podoba procesoru podobné charakteristiky jako Xeon na 3.2 GHz, nebude tento procesor fungovat v deskách, které nebyly vytvořeny podle specifikace FMB1 pro procesor Prescott - stará specifikace FMB2 pro Northwood zvládá maximálně 70A.
- Se svou spotřebou se nejedná o žádného "elektřinu a uši šetřícího mazlíčka".
Konečný verdikt ohledně Pentia 4 Extreme Edition ale bude záležet především na výsledcích testů. Přeci jenom byl stvořen za účelem dosažení maximálního výpočetního výkonu, na ostatní charakteristiky se nehledělo.
