На что способен Pentium 4 Northwood: Изучение частотного потенциала нового Pentium 4

Дата публикации: 08 февраля 2002 г.

Введение

Недавнее объявление процессора Intel Pentium 4 с 0.13мкм ядром Northwood, можно считать для Intel действительно большим шагом в развитии семейства процессоров Pentium 4. Благодаря увеличению кэш памяти, использованию новых технологических решений и увеличению тактовой частоты, Intel удалось максимально приблизиться по производительности к процессорам AMD. Даже, несмотря на то, что в некоторых тестах новый Pentium 4, все еще отстает от Athlon XP, имеющего меньшую тактовую частоту, большинство независимых экспертов, полагают, что именно с введения ядра Northwood наступает новый большой и важный этап в развитие процессорных технологий.

Однако для большинства из нас было бы важно уже сегодня знать, что же можно ждать от этого процессора? К чему мы придем в ближайшем будущем? И можно ли довериться обещаниям Intel, и начать переход к новой платформе.

К сожалению, на часть имеющихся вопросов можно ответить только предположительно. Все зависит от настроя говорящего. С одной стороны можно поверить глобальным маркетинговым и рекламным программам, проводимых Intel и ее партнерами, с другой стороны, необходимо помнить, что это всего лишь реклама. И вполне вероятно, что через несколько месяцев, Вы останетесь у разбитого корыта, без возможности сделать недорогой upgrade.

Однако есть одна возможность, правда, очень рискованная, уже сегодня, оценить, насколько увеличится производительность Pentium 4 в будущем. В принципе, провести подобные исследования не сложно. Благодаря переходу на новый 0.13мкм производственный процесс в совокупности с архитектурными особенностями, Intel сможет без труда увеличивать тактовую частоту процессора, показывая беспрецедентные частотные показатели. Для того, что бы увидеть будущее, мы просто разгоним существующий Pentium 4 2.2GHz, до частоты, превышающей 3GHz барьер. Это позволит нам определить реальное будущее увеличение производительности по сравнению с «современными процессорами Intel и AMD».

Особенности разгона

Фактически, большинство из продаваемых сегодня процессоров Pentium 4/2200 Northwood имеют большие проблемы стабильности при работе на критических частотах выше 3000 MHz, вне зависимости от применяемых хитростей и уловок (просто пока они не рассчитаны на работу в таком режиме). В любом случае, достичь частоты более 3GHz при использовании традиционных схем охлаждения, основанных на радиаторе и вентиляторе нельзя. Однако, ситуация изменяется при применении высокопроизводительного жидкостного охлаждения, или даже герметичных «sub-zero» охлаждающих систем с испарителем. Только в этом случае удается удерживать температуру ядра на уровне до 20 градусов по Цельсию.

Сравнение двух Pentium4/2200: слева показан процессор, продаваемый во всех компьютерных магазинах, в то время как правый процессор предназначен Intel только для внутренних испытаний.

Подробности разгона: Как достичь частоты выше 3000 MHz

Множитель всех процессоров Pentium 4 аппаратно зашит в SRAM регистрах процессора. Это делается в заводских условиях. Поэтому единственным способом увеличения рабочей частоты, является увеличение частоты FSB. При этом необходимо помнить о сохранении частоты AGP и PCI шины. В нашем случае эти шины были практически не разогнаны, и работали в нормальном режиме. В качестве платформы использовалась системная плата Gigabyte GA-8IRXP, основанная на чипсете Intel 845D. Плата, основанная на чипсете Intel 850 с поддержкой Rambus памяти не может использоваться в подобных экспериментах, т.к. RDRAM очень чувствительна к изменению частоты шины. Что бы достигнуть такой высокой частоты необходимо выполнение нескольких условий: Во-первых, напряжение ядра процессоры было увеличено от 1.5 до 1.85 Вольта; Во-вторых, обязательно использование жидкостной системы охлаждения, т.к. Innovatek, позволяющей опустить рабочую температуру процессора до 20 градусов по Цельсию (см. на фотографии ниже).

В BIOS системной платы необходимо сделать следующие изменения:

Здесь необходимо отметить, что не многие платы позволяют корректировать напряжение ядра до 1.85 Вольта.

Кроме того, необходимо увеличить частоту FSB до 137MHz (137х22 = 3100).

Опции памяти были настроены следующим образом:

Вот, в принципе и все, что необходимо сделать для разгона процессора Pentium 4 2200MHz до 3100MHz. Теперь, пришло время познакомиться с условиями испытания.

Тестовые конфигурации

Для проведения испытания мы использовали все существующие процессоры Intel и AMD.

Для того, что бы полностью показать возможности нового процессора, мы использовали 17 различных тестов. Так, для измерения производительности OpenGL мы использовали Quake 3; для Direct3D из пакета DirectX - 3D Mark 2000 (основанный на DirectX7) и 3D Mark 2001 (основанный на DirectX 8). Широкий спектр тестовых приложений использовался для MPEG кодирования – с помощью Lame MP3 Encoder, мы конвертировали 178 MB WAV файл в формат MPEG-1 Layer 3. В MPEG-4 тестах мы конвертировали данный с DVD-ROM в MPEG-4 с помощью Xmpeg и Divx кодека. Дополнительно мы создали MPEG-2 файл в tPinnacle Studio 7 video editing.

Кроме этого, мы использовали профессиональный пакет Lightwave версии 7b от Newtek, упаковщик WinACE, полезный для оценки реальных возможностей упаковки файлов, и компилировали Linux Kernel 2.4.13. Для оценки офисной производительности мы использовали тест Sysmark 2001.

Производительность OpenGL: Quake 3 Arena

В этих двух тестах Pentium 4/3000 достиг невиданных ранее результатов – 308.2 FPS.

Direct3D - DirectX 7: 3D Mark 2000

3D Mark 2000 демонстрирует производительность Direct3D от DirectX 7 под Windows XP. Pentium 4 показывает результат 10843.

Direct3D - DirectX 8: 3D Mark 2001

3D Mark 2001 показывает производительность Direct3D от DirectX 8 под Windows XP.

MP3 аудио кодирование: Lame MP3

Как уже было сказано выше, в этом тесте мы кодируем 178 MB звуковой WAV файл d MPEG-1 Layer 3 формат под Windows XP с помощью программы Lame MP3 Encoder. На графике ясно видно, что разогнанный Pentium 4/3000 на 43-секунды опережает Pentium4/2200.

Видео кодирование MPEG-4: Flask Mpeg и Divx

Тест SiSoft Sandra: процессор и мультимедиа

3D рендеринг: Newtek Lightwave 7b

В тесте Lightwave преимущество процессора Pentium 4/3000 на флагманом P4/2200 становится еще более очевидным: В то время как P4/2200 для завершения поставленной задачи требует 230.6 секунд, P4/3000 требует всего 170.9 секунд.

Производительность офисных приложений: Sysmark 2001

Эти результаты очевидны.

Компиляция Linux: Suse Linux 7.3 / Kernel 2.4.13

Еще одна непростая задача. Для компиляции самого нового ядра Linux, разогнанный Pentium 4/3000 потребовал 175 секунд, в то время как его главный и очень опасный конкурент, AMD Athlon XP 2000+ завершил компиляцию за 202 секунды.

Упаковка файлов: WinACE 2.04

Упаковка данных, или архивирование файлов очень интересная тестовая задача. С одной стороны это требует большой мощности от процессора, с другой, эта задача является одной из самых распространенных в жизни любого пользователя. В этом тесте мы архивировали с помощью WinACE 2.04 под Windows XP, 178 MB WAV файл.

3D рендеринг: Cinema 4D XL R6

Заключение

Итак, какие выводы мы можем сделать из сказанного (или написанного выше). Во-первых, позвольте отметить одно важное, на наш взгляд, событие. Со времени выпуска первого процессора Pentium 60МГц, частота увеличилась в 50 раз!

Во-вторых, из за заблокированного коэффициента умножения, мы не можем установить частоту выше 3100МГц. Это ограничение связано с необходимостью сохранить частоты AGP и PCI шины. В нашем случае нам удалось сохранить эти частоты максимально близкими к оригинальным: PCI 137MHz FSB / 4 = 34.2MHz против 33.3MHz и AGP 137MHz FSB / 2 = 68.5MHz против 66.6MHz.

Ну и главное – увеличение производительности. Проведенные испытания показали, что «новый» Pentium 4 3100 МГц, значительно опережает самый быстрый Athlon XP. Это позволяет нам надеется, что ко времени выхода официального 3ГГц Pentium 4 так оно и будет, однако AMD не стоит на месте…