Stfw.RuЭффективность процессоров AMD
🕛 23.09.2009, 22:04
Процессоры Athlon XP, созданные в компании AMD, отличаются прекрасными рабочими характеристиками и обладают целым рядом других качеств, но при этом, к сожалению, возрождают печально известные традиции оценки эффективности. Обычно приводится некая условная величина, выраженная в мегагерцах, которая не столько определяет фактическое быстродействие той или иной микросхемы, сколько указывает на приблизительную оценку ее эффективности по отношению к процессору Intel Pentium 4 первого поколения, имеющему примерно те же параметры. Как бы странно это ни звучало, но это действительно так!С течением времени и по мере эволюции архитектуры центральных процессоров совершенствовались и методы назначения рейтингов процессорам. Хотя AMD использует номера моделей для идентификации новых семейств процессоров Sempron и Athlon 64, данные номера никак не коррелируют с номерами моделей процессоров Intel. При назначении номера определенной модели процессора компании Intel и AMD принимают не только частоту, но и другие характеристики, такие, как частота генератора, объем кэш-памяти второго уровня L2 и т.д.
В табл. 3.14 приведены данные о реальных рабочих частотах процессоров К5, К6, Athlon XP и Duron, созданных в компании AMD.
Тактовая частота системной платы, МГц
266 266 266 266 266 266 266 266 266 266 333 266 266 333 266 333 333 266 333 333 333 333 333 266 333 333 333 333 333 333 400 333
Примечание. В процессорах Athlon/Duron с тактовой частотой шины 200 и 266 МГц используются сигналы синхронизации с частотой 100 и 133 МГц, а также выполняется двойная передача данных в течение каждого такта, что позволяет удвоить эффективную частоту. Некоторые системные платы обращаются к шине процессора на половинной частоте синхронизации, достигающей 100 или 133 МГц, и поэтому используют удвоенные множители тактовой частоты.
1 Sempron Model 8 (объем кэш-памяти второго уровня L2 256 Кбайт).
2 Sempron Model 10 (объем кэш-памяти второго уровня L2 256 Кбайт).
3 Эти процессоры созданы на основе ядра Barton, в котором для повышения производительности используется кэш-память объемом 512 Кбайт по сравнению с объемом 256 Кбайт более ранних версий процессоров Athlon XP.
4 Sempron Model 10 (объем кэш-памяти второго уровня L2 512 Кбайт).
Проблема маркетинга AMD выражается в следующем: как продавать процессор, который выполняет те или иные операции быстрее, чем аналогичные модели основного конкурента с практически равными тактовыми частотами? Например, процессор AMD Athlon XP, имеющий тактовую частоту 2 ГГц, работает значительно быстрее, чем процессор Pentium 4 с частотой 2 ГГц, и достигает производительности, характерной для Pentium 4 с рабочей частотой 2,4 ГГц (поэтому процессор и получил название Athlon XP 2400+). Столь очевидная несоразмерность производительности процессоров связана с применением в микросхемах P4 совершенно новой архитектуры с более глубокой конвейерной обработкой команд. Pentium 4 имеет 20-ступенчатый конвейер, соответствующий 11-ступенчатому конвейеру процессоров Athlon или 10-ступенчатому конвейеру процессоров Pentium III/Celeron (табл. 3.15).
Таблица 3.15. Количество конвейеров у разных процессоров
Процессор
Глубина конвейера, ступеней
Процессор
Глубина конвейера, ступеней
Pentium III
10
Athlon 64/64 FX
12
Pentium M
10
Pentium 4
20
Athlon/XP
10
Pentium 4 Prescott
31
При более глубокой конвейерной обработке команды разбиваются на небольшие микрокоманды, что позволяет достичь более высокой тактовой частоты при использовании одной и той же кремниевой технологии. Однако это также означает, что по сравнению с процессором Athlon (или Pentium III) в каждом цикле выполняется меньше команд. При сбоях на этапе предсказания множественного перехода или упреждающего выполнения (что свойственно процессору при попытке предварительного определения команд) происходит удаление всех имеющихся данных и повторное заполнение конвейера. Таким образом, сравнивая рабочие характеристики процессоров Athlon, Pentium III и Pentium 4, работающих на одной и той же тактовой частоте, можно обнаружить, что при выполнении стандартных эталонных тестов процессоры Athlon и Pentium III оказываются более эффективными, поскольку выполняют в течение цикла большее количество команд, чем Pentium 4.
На первый взгляд это кажется недостатком процессора Pentium 4, но в действительности мы имеем дело с особенностью его конструкции. Разработчики Intel приводят следующие аргументы: несмотря на то что использование более глубокой конвейерной обработки команд может привести к 30%-му снижению общей эффективности процессора, это позволяет увеличить его тактовую частоту по крайней мере на 50% по сравнению с процессорами Athlon или Pentium III, имеющими более короткие конвейеры. Применение 20-ступенчатого конвейера в архитектуре P4 позволяет достичь более высоких тактовых частот при использовании стандартной кремниевой технологии. Например, оригинальные процессоры Athlon XP и Pentium 4 создавались с помощью одной и той же 0,18-микронной технологии (этот показатель определяет линейную ширину компонентов, вытравленных на микросхемах). В то время как 20-ступенчатый конвейер архитектуры P4 позволяет при использовании 0,18-микронной технологии достичь тактовой частоты 2,0 ГГц, частота процессора Athlon с 11-ступенчатым конвейером при тех же условиях достигает 1,73 ГГц, а процессоров Pentium III/Celeron с 10-ступенчатым конвейером - всего лишь 1,13 ГГц. Благодаря использованию новой 0,13-микронной технологии тактовая частота процессора Pentium 4 увеличилась до 3,06 ГГц, в то время как максимальная рабочая частота Athlon XP достигла всего лишь 2,083 ГГц (модель Athlon 3000+). Несмотря на то что Pentium 4 выполняет в каждом цикле меньшее количество команд, более высокая частота периодической подачи импульсов позволяет в полной мере компенсировать снижение эффективности. Таким образом, сравнение процессоров Pentium 4 и Athlon XP указывает на то, что высокая тактовая частота первого процессора практически уравновешивается более высокой скоростью обработки данных второго.
Замечание
Если необходимо определить реальную тактовую частоту любого процессора Athlon (которая зависит от параметров системной платы, связанных с ‘‘разгоном’’, уменьшением тактовой частоты процессора или управлением энергопитанием), посетите Web-сайт компании AMD и загрузите таблицу частот для интересующей вас модели процессора. В таблице для каждой модели указана реальная тактовая частота в мегагерцах (разделите это значение на 1 000 для указания частоты в гигагерцах). Последние процессоры Athlon XP маркированы как Model 10, в то время как предыдущие обозначены Model 8 и Model 6 соответственно.
Одно можно сказать достаточно определенно: приблизительные значения тактовой частоты, выраженные в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц), далеко не всегда являются надежным способом сравнения процессоров, поэтому генерирование псевдомегагерц может еще больше запутать непосвященного человека. Даже Intel теперь не использует значение реальной частоты при указании маркировки процессоров. Конечно, Intel указывает значение частоты, но наряду с этим она указывает и так называемый модельный номер к последним моде-Параметры процессоров
лям Pentium 4 и Celeron; этот номер позволяет сравнить относительное быстродействие разных моделей процессоров. При этом учитываются не только различия в частоте, но архитектурные и другие различия.
Разгон процессора
Как отмечается в главе 21, в некоторых системах можно установить большую рабочую частоту процессора; это называется разгоном (overclocking). После установки больших значений частоты процессора повышается и его быстродействие. Практически все типы процессоров имеют так называемый “технологический запас” безопасного увеличения тактовой частоты. Например, процессор 800 МГц может работать на частоте 900 МГц и выше. Разгон процессора подобен прогулке по краю пропасти, поскольку процессор приближается к своей максимально возможной тактовой частоте. Как правило, новичкам не рекомендуется изменять базовые частоты процессора, однако профессионалы и опытные пользователи, понимающие всю меру ответственности за возможные последствия своих действий, могут с помощью разгона увеличить производительность системы на 10-20%.