Главная
К библиотеке

Athlon^TM 600 – Athlon^TM 900

AMD остается AMD

Вполне естественно, что процессоры Athlon с тактовой частотой 600, 800 и 900 МГц имеют много общих черт. Напомним главные:

Более быстрый, чем у процессоров Intel, блок арифметики с плавающей точкой. Собственно, он состоит из трех независимых блоков: один для выполнения простых операций типа сложения, второй – для сложных операций типа умножения и третий – для операций с данными. Именно поэтому Athlon может выполнять по две инструкции с вещественными числами одновременно, в отличие от Intel Pentium III, где инструкции выполняются только последовательно. Особенностью блока также является и то, что он обеспечивает работу с одинарной (32 разряда), двойной (64 разряда) и расширенной (80 разрядов) точностью. Кроме того, этот блок обрабатывает данные в форматах команд MMX и 3DNow!

«Традиционно» увеличенный кэш первого уровня (его объем в четыре раза превышает объем кэш-памяти первого уровня у процессоров Intel). Кэш первого уровня состоит из двух блоков (по 64 кбайт) 2-канальных частично-ассоциативных кэш-команд и данных. Высокая эффективность кэш-памяти первого уровня обеспечивается следующими особенностями. Во-первых, возможностью одновременной записи или чтения двух 64-разрядных слов данных или команд. Во-вторых, наличием трех декодеров внутренних команд, работающих параллельно. В-третьих, использованием двухуровневого блока быстрой переадресации виртуальных адресов в физические и, в-четвертых, большой таблицей предсказания переходов на 2048 строк, что позволяет получить очень высокую – до 95% – вероятность правильного динамического предсказания переходов.

Эффективный расширенный набор команд 3DNow!, включающий ряд специализированных команд с плавающей запятой. Ряд инструкций данного набора не имеет аналогов у процессоров Intel. При проведении сложных математических расчетов только Athlon позволяет выполнять две команды с двойной точностью за один такт.

Более быстрая, чем у процессоров Intel, внешняя системная шина. При тактовой частоте 100 МГц, передача данных по шине производится как по фронту, так и по спаду синхронизирующих импульсов, – следовательно, дважды за один период тактовой частоты. Таким образом, фактически данные передаются с частотой 200 МГц. В дальнейшем планируется поднять тактовую частоту шины сначала до 133, а затем и до 200 МГц (фактически, соответственно, 266 и 400 МГц). При этом максимальная пропускная способность шины составит 1,6 Гб/сек при частоте 200 МГц и 2,1 и 3,2 Гб/сек соответственно для 266 и 400 МГц.

Чем же отличаются друг от друга модели 600, 800 и 900 МГц процессора Athlon?

Одни могут сказать, что разница в частоте, другие – в цене. И то и другое утверждение верно, но это далеко не все.

Во-первых, отличие в исполнении. Сразу бросается в глаза серебристый цвет теплопроводящей пластины процессора. Для обеспечения лучшей теплоотдачи AMD начиная с модели 900 МГц отказалась от применения анодированной в черный цвет нижней части корпуса. Это внешнее отличие.

Но мы хотим обратить ваше внимание и на отличия в технологическом процессе. Если процессоры с частотой 600 и 800 МГц изготавливались по 0,25-микронной алюминиевой технологии с шестислойной металлизацией (тип 1), то для изготовления Athlon 900 на заводе Fab25 в Остине применяется уже 0,18-микронная алюминиевая технология (тип 2). Сейчас, после запуска на полную мощность завода Fab30 в Дрездене, следует ожидать появления процессоров, выполненных по 0,18-микронной медной технологии (тип 4).

Еще одно важное отличие – в кэш-памяти второго уровня. У процессоров Athlon с тактовой частотой 600 МГц кэш второго уровня работает на половинной частоте работы процессора (т.е. на 300 МГц), с тактовой частотой 800 МГц – на 2/5 частоты (320 МГц), а с тактовой частотой 900 МГц – на 1/3 частоты (опять те же 300 МГц). Следовательно, в процессорах используются одинаковые микросхемы кэш-памяти. Для сравнения: у процессоров Pentium III кэш-память второго уровня составляет 512 кбайт и работает также на половинной частоте, а у процессоров Pentium III Coppermine – на частоте ядра процессора, но зато объем ее составляет 256 кбайт. Athlon для обмена данными с кэш-памятью второго уровня использует выделенную 64-разрядную шину (плюс 8 дополнительных контрольных разрядов для ECC). При этом контроллер кэш-памяти второго уровня интегрирован в одном кристалле с ядром процессора, работает на частоте ядра и содержит полные «теги» для кэш-памяти емкостью 512 кбайт. Максимальная же емкость кэш-памяти второго уровня может составлять 8 Мб. Это заставляет внимательнее отнестись к оценке производительности систем на базе процессоров Athlon с тактовой частотой ядра 900 МГц. Почему? С одной стороны, объем достаточно эффективной кэш-памяти второго уровня велик, но с другой стороны, эта же кэш-память работает на более низкой по отношению к ядру частоте.

Давайте посмотрим на цифры.

Athlon 900 и цифры

Разобравшись с кэш-памятью второго уровня и ее тактовой частотой, мы начали проводить тесты.

Рис. 1. Результаты тестирования Athlon 900 программой WinBench 99

Первый же тест, как и следовало ожидать, показывает прирост производительности. Однако производительность не растет пропорционально увеличению тактовой частоты процессора. Это и понятно. Ведь увеличилась только частота ядра процессора, а быстродействие остальных элементов осталось прежним. Тем не менее прирост ощутимый. Более точное представление о реальном выигрыше за счет применения процессора с высокой тактовой частотой дает относительное (т.е. по отношению к тактовой частоте ядра) значение прироста производительности. Ниже приведены графики относительного прироста производительности на операциях с плавающей точкой (FPU/F) и на операциях с фиксированной точкой (CPU/F). Значения CPU/F увеличены в 100 раз для лучшего отображения на графике.

Рис. 2. Относительный прирост производительности на операциях с плавающей точкой (FPU/F) и на операциях с фиксированной точкой (CPU/F)

Как видим, ухудшение производительности (относительно ожидаемых, согласно тактовой частоте, значений) совершенно незначительно, особенно на операциях с плавающей точкой. Аналогичные результаты получены и на ряде других тестов, что позволяет рекомендовать процессоры с тактовой частотой 900 МГц для систем, требующих наивысшей производительности.

Athlon 900 и другие цифры

Замечательно, конечно, что процессор Athlon такой быстрый. Однако в реальных системах производительность зависит не только от процессора, но и от тех элементов, с которыми он взаимодействует. Для получения максимальной производительности важно все: и тактовая частота внешней шины, и скорость обмена с памятью, и быстродействие накопителей, и, конечно же, скорость вывода изображения на экран. Основной элемент, управляющий названными потоками и, естественно, скоростью этих потоков, – это набор системной логики, или чипсет. (Более подробно об этом рассказывает статья на нашем сайте «Мосты и ухабы компьютера».) Наиболее распространены в настоящее время два набора системной логики: от AMD – AMD750 (это первый набор, способный работать с процессорами Athlon) и от VIA – КХ133. Несмотря то, что оба поддерживают функционирование Athlon, эти чипсеты имеют и существенные различия внутренней структуры.

Традиционно они выполнены в виде двух микросхем: «северного» и «южного» мостов. Северный мост чипсета AMD750 – AMD751 обеспечивает взаимодействие процессора через шину EV6 с тремя банками памяти объемом до 768 Мб и шинами AGP (AGP 2x) и PCI (до 6 слотов). Южный мост, AMD756, поддерживает работу остальных периферийных устройств, в том числе и двух каналов UltraDMA/66. Часто в качестве «южного» на платах применяется чип от VIA – VT82C686A с характеристиками, аналогичными AMD756.

Северный мост второго чипсета – КХ133 уже поддерживает 133-мегагерцовую шину памяти и AGP 4x, а в качестве южного также используется VT82C686A.

Наши измерения показали, что на материнской плате FIC SD11, на которой используется северный мост AMD751, скорость обмена с памятью в системах с процессором Athlon оказывается непревзойденной благодаря скоростной системной шине EV6. Поэтому для многих применений компьютеры на основе материнской платы SD11 и процессора Athlon – очень хорошее решение. Еще более высоких значений скорости обмена с памятью можно достичь на материнских платах с чипсетом КХ133, например, ASUS K7V, изменяя частоту шины памяти или используя новые типы памяти, например VCM133.

На рис. 3 приведены значения скорости обмена процессоров с памятью для материнских плат SD11 и K7V в сравнении с материнскими платами на других чипсетах при различных операциях, измеренные тестом Wstream:

Рис. 3. Скорость обмена процессоров с памятью для плат SD11 и K7V в сравнении с другими материнскими платами (тест Wstream)

Во всех приведенных случаях тактовая частота шины памяти составляла 100 МГц, а частота процессоров Athlon и Pentium III – 600 МГц.

Скорость обмена с памятью зависит в первую очередь от типа применяемой памяти. При повышении частоты ядра процессора и при неизменной частоте его внешней шины скорость обмена с памятью изменяется незначительно. На диаграмме (см. рис. 4) видно, что на одной и той же плате SD11 с увеличением тактовой частоты процессора от 600 до 900 МГц результаты теста изменяются незначительно (рис. 4, значения 1...3).

Рис. 4. Скорость обмена процессора с памятью для различных типов памяти

В то же время увеличение тактовой частоты шины памяти при одной и той же частоте процессора приводит к увеличению скорости обмена с памятью (значения 3 и 4), что сказывается на общей производительности системы. Поэтому в своих последних разработках на процессорах Athlon мы применяем материнские платы на чипсете KX133 от VIA. В последнем случае измерения проводились на материнской плате ASUS K7V с установленной тактовой частотой шины памяти 133 МГц и модулями DIMM PС-133. Следует отметить, что, несмотря на асинхронный режим работы процессора и памяти, имеется довольно существенный прирост в скорости обмена. Кроме того, в КХ133 заявлена возможность работы с памятью VCM133, что также сулит дальнейшее повышение скорости – и, соответственно, производительности. Кроме того, что тоже немаловажно, чипсет позволяет адресовать до 2 Гб оперативной памяти. В указанной плате при наличии трех слотов для DIMM-модулей возможна установка до 1,5 Гб памяти.

Подробнее характеристики системы на основе платы K7V и процессора Athlon 900 мы рассмотрим в следующей публикации, которая будет посвящена построению мощной графической рабочей станции.

Что еще хотелось бы сказать? Технологии не стоят на месте, и в скором времени нам предстоит тестировать новые процессоры с тактовой частотой выше 1 ГГц. И, вне всякого сомнения, разработчики фирм Intel и AMD приложат максимум усилий для того, чтобы их процессоры оказались самыми производительными. А у нас появится возможность оценить производительность не только отдельных процессоров, но уже и систем, собранных на их основе.

Источник: http://www.epos.kiev.ua/