Тесты платформы AMD 4×4 Quad FX и Athlon 64 FX-74: четыре ядра от AMD – THG.RU

AMD Quad FX | Введение

Процессор Core 2 Duo, вышедший 14 июля, ознаменовал поворотный момент в мире CPU. В этот день AMD потеряла своё превосходство над Intel на рынке настольных ПК, длившееся почти три года. Процессоры Core 2 Duo оказались быстрее и эффективнее по энергопотреблению, чем линейка Athlon 64. Хотя, конечно, энергопотребление надо измерять у всей системы, а не только у процессора. Тем не менее, AMD продолжает ценовую конкуренцию. Но, в любом случае, AMD пришлось заняться разработкой новых решений, которые смогли бы достойно ответить на атаку Intel. И вот перед нами один из первых ответных ударов AMD: платформа 4×4 Quad FX, с двумя процессорными сокетами и архитектурой Direct Connect, нацеленной на энтузиастов и хардкорных геймеров.

Вряд ли для кого-то окажется секретом, что Intel обладает отрывом не менее чем в девять месяцев по технологии производства. Все чипы Core 2 Duo, последние Xeon и многие процессоры Pentium D изготавливаются по топовому техпроцессу 65 нм. Уменьшение размера транзистора приводит к снижению энергопотребления, возможности добавлять на кристалл больше функций (скажем, кэш большего размера) или размещать на одном кристалле два или больше ядер. Именно по этой причине Intel смогла выпустить четырёхядерный процессор (из двух кристаллов Core 2 Duo), для которого аналогов у AMD попросту нет. И то, что текущий 90-нм техпроцесс у AMD более совершенен благодаря технологии “кремний на диэлектрике” (SOI), уже не помогает: 90-нм четырёхядерный чип будет слишком большим и дорогим.

AMD должна представить первое поколение 65-нм чипов 5 декабря, что даёт возможность получить в обозримом будущем и четырёхядерные процессоры AMD. Первые 65-нм процессоры пойдут на недорогой и массовый рынки, и придётся подождать ещё несколько месяцев, прежде чем на прилавках магазинов появятся high-end 65-нм процессоры AMD. 65-нм четырёхядерный процессор Agena FX, с выделенным кэшем L2 и объединённым кэшем L2, появится не раньше лета 2007. А пока компания представила решение, которое должно сохранить высокий уровень конкуренции с Intel и продемонстрировать технологические достижения AMD. Не стоит забывать, что первые 45-нм процессоры Intel должны появиться весьма скоро, в конце 2007 года.

Quad FX – это ответ AMD на четырёхядерный процессор, но что подразумевается под новым термином? AMD решила угодить энтузиастам и хардкорным геймерам, представив двухпроцессорную платформу для так называемого “мегазадачного окружения”. То есть все свои задачи вы сможете выполнять одновременно. Технология платформы была удобно взята из мира Opteron: Quad FX состоит из материнской платы с двумя разъёмами Socket 1207, усиленного чипсета nVidia nForce 680a и пары процессоров Athlon 64 FX-70. Но, в отличие от мира Opteron, процессоры Athlon 64 FX под Socket 1207 используют не регистровую память, а обычную DDR2-800, по два DIMM на процессор. А чтобы всё было ещё более привлекательным, AMD предлагает комплекты FX-70, которые состоят из двух процессоров FX-70, FX-72 или FX-74 (им соответствуют частоты от 2,6 до 3,0 ГГц).

Но стоит ли овчинка выделки? Мы решили протестировать одну из первых систем на Athlon 64 Quad FX-74. И, как обнаружили, ответить на этот вопрос не так-то легко.

AMD Quad FX | Кому нужны два процессора и четыре ядра?

AMD нацелилась на самых ярых энтузиастов и реальных пользователей. Нет, не просто реальных, а, как считает AMD, самых реальных из реальных. Для новой платформы был придуман и новый термин “мегазадачность” (megatasking), который AMD описывает следующим образом:

• одновременный запуск множества приложений – и многопоточных, и сильно нагружающих процессор;
• запуск приложений цифрового мультимедиа;
• запуск грядущих игр с поддержкой многоядерности.

AMD Quad FX | Преимущества платформы

С большинством задач, описанных выше, вполне нормально справится мощный современный двуядерный процессор, но в будущем ситуация может измениться. Правило для многопоточного окружения простое: чем больше ядер, тем лучше. Но четыре ядра и больше создадут немалую нагрузку на интерфейс процессора. Ему придётся загружать из памяти и записывать в память огромные массивы данных, причём делать это нужно как можно быстрее. Если процессорное ядро не будет получать данные своевременно, оно будет простаивать. И толку от такого решения уже не будет.

В начале следующего года с чипсетом Bearlake (X38 для энтузиастов и P35 для верхнего ценового сегмента массового рынка) Intel перейдёт с 266-МГц FSB (FSB1066 с учётом учетверённой передачи данных) на 333-МГц FSB (FSB1333). В результате дву- и четырёхядерные процессоры получат более скоростной интерфейс для связи с чипсетом/оперативной памятью и друг с другом (если в упаковке два кристалла, как у Core 2 Quad).

Но у AMD давно есть преимущество по эффективной работе с памятью, ведь каждый процессор Athlon 64 оснащён встроенным высокоскоростным контроллером памяти с низкими задержками. Первые процессоры Athlon 64 поддерживали DDR400 с одним (Socket 754) или двумя (Socket 939) каналами. Текущее поколение процессоров – Athlon 64 и Athlon 64 X2 для Socket AM2 – работает с памятью DDR2-800 в двухканальном режиме. Ядро процессора получает доступ к памяти напрямую, в отличие от ситуации, когда данным приходится проходить через отдельный от CPU контроллер памяти, встроенный в чипсет.

Это важно. Но почему эффект так слабо заметен? Главная причина кроется в преимуществе 65-нм техпроцесса Intel, который позволяет встраивать в процессор кэш L2 большего объёма. Ёмкий и эффективный кэш для каждого ядра обеспечивает высокую производительность, поскольку он компенсирует недостатки подсистемы памяти. Кроме того, эффективный и общий кэш, который одновременно используют два или больше ядер, также нивелирует задержки памяти.

Ситуация должна несколько измениться с появлением Microsoft Vista. Windows XP не может отличать физические процессоры от логических или ядра от процессоров, поэтому она раздаёт потоки на все доступные CPU. Ей не важно, находятся ядра на одном, двух или нескольких CPU, что приводит к переключению потоков между процессорами. А этого следует избегать, поскольку вместе с потоком необходимо перемещать и контекст, то есть данные потока. Как вам нравится новое “узкое место”?

Потоки, которые работают на одном физическом ядре, в следующий раз могут просчитываться другим ядром. А теперь учтите, что четырёхядерная система Intel создана комбинацией двух двуядерных кристаллов в одной упаковке, связь между которыми идёт через FSB. Та же самая FSB отвечает ещё и за отправку/приём данных в память (через контроллер чипсета).

В Windows XP, в худшем случае, процессорное ядро A CPU1 будет ждать, пока ядро B CPU1 не завершит операцию с памятью. Затем ядро A CPU1 запросит данные у подсистемы памяти, которые будут записаны в кэш L2 для обработки. Но если Windows вдруг пожелает привязать поток к процессору CPU2, то придётся переносить данные из кэша L2 блока A CPU1, что приведёт к появлению дополнительного трафика по FSB. По причинам когерентности кэшей и производительности данные в таком случае нельзя снова считывать из памяти, поскольку они уже обрабатываются. В общем, вот такая получается не очень хорошая ситуация.

Windows Vista Ultimate Edition сможет отличать процессоры или узлы от процессорных ядер. В результате она сможет привязывать потоки более эффективно. Первая большая задача может выполняться только на CPU1, а другая большая задача – только на CPU2. И проблема переключения задач между процессорами будет решена в связи с тем, что Vista Ultimate будет более тонко распознавать процессоры. В результате и зависимость производительности от количества процессоров должна масштабироваться лучше.

Теперь вернёмся к началу: почему это важно? Помните, что процессоры Athlon 64 оснащены встроенными контроллерами памяти, поэтому они обладают высокой пропускной способностью памяти на ядро. Если привязка потоков будет осуществляться более разумно, то платформа AMD Quad FX сможет хорошо “поиграть мускулами”, что в текущей операционной системе невозможно. Опять же, помните, что мы говорим о серьёзных рабочих нагрузках, которые превышают задачи, выполняемые на ПК средним пользователем.

AMD Quad FX | Покупаем FX-70 только парами

В целом, концепция Quad FX понятна: “если мы не можем выпустить четырёхядерный процессор прямо сейчас, давайте соберём что-то достойное из того, что есть”. В результате мы получили три новых процессора, которые используют существующие технологии. Если вы купите набор Athlon 64 FX-70 ($599), FX-72 ($799) или FX-74 ($999), то получите два физических процессора на частоте 2,6 ГГц, 2,8 ГГц или 3,0 ГГц, соответственно. Socket AM2 не поддерживает конфигурации с несколькими процессорами, поэтому AMD пришлось взять Socket 1207 из мира Opteron для Quad FX. Пока для новой линейки FX-70 доступна только одна модель материнской платы, но перед тем, как мы к ней перейдём, позвольте ещё немного поговорить о платформе Quad FX в целом.

AMD Quad FX | Старое доброе 90-нм ядро Windsor/Egypt

Что касается процессоров, то новостей здесь мало: AMD использовала существующие дизайны и изменила наименование/рейтинги Quad FX. Двуядерные процессоры Athlon 64 X2 и Athlon 64 FX с 90-нм техпроцессом и 1 Мбайт кэша L2 на ядро построены на ядре Windsor. Egypt – аналог этого ядра для Opteron, но у него добавлено ещё два канала HyperTransport, а контроллер требует регистровую память DDR2. Во всём остальном ядра одинаковы.

AMD решила добавить к уже существующей технологии “кремний на диэлектрике” (SOI) новую технологию “двойного напряжения” (dual stress liner, DSL). Технология DSL позволяет чипу работать на более высоких тактовых частотах, а слои диэлектрика препятствуют миграции электронов, которая приводит к появлению токов утечки и повышению температуры кристалла. С помощью DSL и SOI AMD смогла достичь отметки в 3 ГГц. Но пока потенциала для дальнейшего роста нет: когда мы подняли частоту чуть выше 3,1 ГГц, система “вылетела”.

AMD Quad FX | Модели AMD FX-70: до 3 ГГц

Некоторые пользователи не ожидали, что AMD выпустит Athlon 64 FX-62 на 2,8 ГГц до весны, но AMD вновь доказала, что проработанный 90-нм техпроцесс позволяет получить и более высокие тактовые частоты. FX-74 работает на частоте 3,0 ГГц и на данный момент является самым быстрым процессором AMD.

AMD Quad FX | Два процессора = удвоение энергопотребления

Увеличение числа процессоров становится уже не такой приятной задачей, если принять во внимание соответствующий рост энергопотребления и тепловыделения. Один Athlon 64 FX-62 работает ещё приемлемо горячо, но представьте себе две таких “грелки”, необходимый набор стабилизаторов напряжения и мощный блок питания. Тепла будет выделяться ощутимо больше. Неудивительно, что наш компьютер Quad FX поставил рекорд по тепловыделению: в режиме максимальной нагрузки система с FX-74 (без монитора) потребляла 426 Вт, а с FX-72 – 417 Вт. Мы оснастили нашу тестовую систему 1000-Вт блоком питания, двумя видеокартами GeForce 7900 GTX и двумя жёсткими дисками.

В режиме бездействия система потребляла 261 Вт, что несколько лучше. Именно поэтому мы рекомендуем включать функцию AMD “Cool & Quiet”. При её включении во время бездействия или низкой вычислительной нагрузки Windows XP (и Vista) снижает частоту процессора до 1,0 ГГц, а напряжение с 1,4 В до 1,175 В, экономя энергию и уменьшая уровень шума. Для работы “Cool & Quiet” под Windows XP необходимо установить драйвер AMD, включить эту функцию в BIOS и выбрать в Windows XP схему управления питанием “Диспетчер энергосбережения/Minimal Power Saving”.

AMD Quad FX | 1 ГГц в минимальном режиме Cool & Quiet

После включения Cool & Quiet 3,0-ГГц Athlon 64 FX-74 снижает частоту…

…до 1,0 ГГц при низкой вычислительной нагрузке. Напряжение тоже уменьшается. Мы рекомендуем включать Cool & Quiet, поскольку при этом энергопотребление снижается больше, чем на 40%!

AMD Quad FX | Память DDR2-800 для каждого процессора

Quad FX – первый настольный компьютер с двумя физическими процессорами, которые связаны между собой не традиционной шиной, а каналом HyperTransport (точка-точка). Благодаря технологии неоднородного доступа к памяти (non-uniform memory access, NUMA) процессоры могут обращаться ко всей физической памяти, даже когда подсистема памяти разбита на два разных процессора и, соответственно, на два контроллера памяти. Если приложению требуются данные, находящиеся в памяти, подключённой к другому процессору, то будет задействован канал HyperTransport между двумя CPU.

В любом случае, подобная архитектура влияет на результаты тестов. Под Windows XP мы получили производительность подсистемы памяти около 6 Гбайт/с. Первые тесты на предварительной версии Vista оказались более обещающими, дав более высокую пропускную способность памяти. Впрочем, ещё предстоит увидеть, как NUMA скажется на производительности реальных приложений.

AMD Quad FX | Перенос Socket 1207 на уровень энтузиастов

AMD Socket 1207 (также известный как Socket F) относится к типу сокета с матрицей контактных площадок (Land Grid Array, LGA). Intel уже относительно давно использует подобный тип сокета для настольных ПК (LGA 775) и серверов (LGA 771), поскольку он обладает сниженным электрическим сопротивлением и лучшей надёжностью работы на высоких частотах.

В отличие от традиционных сокетов процессора, здесь на CPU нет привычных ножек. Вместо этого контакты, похожие на ножки, присутствуют на сокете процессора. И процессор как бы “приземляется” на них, а не вставляется ножками в отверстия сокета.

AMD Quad FX | Платформа nVidia nForce 680a

Нажмите на картинку для увеличения.

Технически для платформы Quad FX подошёл бы любой современный чипсет на рынке, но AMD и nVidia решили выдать улучшенную версию. Так и появился чипсет nForce 680a. По северному мосту он аналогичен nForce 570 SLI, и nForce 680a использует два таких чипсета, что позволяет обеспечить четыре слота x16 PCI Express, два из которых работают на 16 линий, а оставшиеся два на восемь линий, а также массу интерфейсов. В любом случае, для платформы Quad SLI пропускная способность вполне достаточная. Каждый из северных мостов подключается к своему сокету процессора через канал x16 HyperTransport.

Поскольку nForce 680i состоит, по сути, из двух чипсетов nForce 570 SLI, вы получите в два раза больше интерфейсов. А именно, аж 20 портов USB 2.0, 6 + 6 портов Serial ATA/300 с поддержкой “родной” очереди команд NCQ, четыре сетевых порта nVidia с гигабитным Ethernet и достаточное число слотов PCI и PCI Express. Конечно, всегда приятно иметь под рукой достаточно ресурсов на будущее, но в данном случае уж как-то много всего.

AMD Quad FX | Asus L1N64-SLI WS Dual-Socket

Нажмите на картинку для увеличения.

Первая (и пока единственная) модель материнской платы для платформы Quad FX и линейки процессоров FX-70 – это L1N64-SLI WS от Asus. Она не полностью использует весь впечатляющий потенциал чипсета nForce 680a, но Asus неплохо поработала над тем, чтобы вместить огромное число компонентов, включая два процессорных сокета, на плате стандартного формата ATX. Не забывайте, что обычная материнская плата для рабочих станций обладает лишь частью функций L1N64-SLI или отличается большими размерами.

К голубым разъёмам PCI Express x16 подведено 16 линий PCIe, а к чёрным – 8 линий. Есть ещё один слот x1 PCIe и один 32-битный слот PCI. Asus установила два из четырёх доступных портов гигабитного Ethernet. Четыре порта позволили бы платформе работать в качестве мощного маршрутизатора.

На плате установлены 12 портов SATA/300. Если подключить к ним 750-Гбайт винчестеры Seagate Barracuda 7200.10, то мы получим целых 8 Тбайт ёмкости! Конечно, сначала надо найти подходящий корпус. Есть поддержка звука высокого разрешения (High Definition Audio), одного канала UltraATA/133 и контроллера FireWire на два порта.

AMD Quad FX | Эталонная система

AMD Quad FX | Тестовая конфигурация

Поскольку в нашей тестовой системе было установлено большое число вентиляторов (четыре на компонентах материнской платы, по одному на процессор, ещё два на видеокартах, а также вентиляторы корпуса), то низкого уровня шума ожидать не приходилось.

AMD Quad FX | Тесты и настройки

AMD Quad FX | Результаты тестированияAMD Quad FX | 3D-игры

AMD Quad FX | Видео

AMD Quad FX | Звук

AMD Quad FX | Приложения

AMD Quad FX | Синтетические тесты

AMD Quad FX | Тесты энергопотребления

Кроме измерения энергопотребления в реальном времени, мы добавили ещё один тест, который показывает затраты энергии на получасовой прогон 3DMark06. Для всех тестов мы использовали один и тот же блок питания на 1000 Вт.

AMD Quad FX | Заключение

Результаты тестов не вполне однозначные, поэтому сначала позвольте выделить преимущества и недостатки новой платформы.

Преимущества AMD Quad FX:

• крутая и современная 32/64-битная платформа для энтузиастов;
• высокая пропускная способность между процессорами и северными мостами;
• выделенный контроллер памяти для каждого процессора;
• работает с обычной памятью DDR2-800;
• двухпроцессорная система лучше масштабируется под Windows Vista Ultimate Edition;
• набор начального уровня из двух Athlon 64 FX-70 стоит всего $599;
• двухпроцессорная платформа позволяет в будущем обновить систему до четырёхядерных процессоров (в сумме восемь ядер).

Недостатки AMD Quad FX:

• очень высокое энергопотребление по причине наличия двух процессоров;
• высокие требования к охлаждению (кондиционирование воздуха?);
• энергопотребление на уровне 500 Вт требует блока питания не меньше 750 Вт;
• очень высокая стоимость платформы (четыре модуля памяти и материнская плата дороже $400);
• преимущества платформы не видны на большинстве нынешних приложений;
• топовая модель FX-74 практически не поддаётся разгону;
• пока доступна только одна материнская плата (Asus), причём продаваться, скорее всего, она будет не в розницу, а через интеграторов.

Хотя основной целью выпуска новой платформы для энтузиастов, близкой к рабочим станциям, является ответ на четырёхядерный процессор Intel, AMD вложила немало. Ни одно из других решений не даёт таких резервов пропускной способности, как Quad FX, и столь предсказуемой модернизации в будущем. Когда в следующем году появятся четырёхядерные процессоры AMD Agena FX, вы сможете установить их вместо текущей линейки FX-70 и существенно повысить вычислительную мощность. Так что с технологической точки зрения новая платформа выглядит великолепно.

К сожалению, учитывая усилия, затраченные инженерами AMD на создание новой платформы, результаты отнюдь не впечатляют как по производительности, так и по соотношению производительности на ватт. Зачем мне требуется покупать пару процессоров, дорогую специализированную материнскую плату и киловаттный блок питания, если я получу практически то же самое на дешёвых массовых комплектующих с четырёхядерным процессором Intel? Конечно, я не смогу модернизировать систему Intel до восьмиядерной в середине 2007 года, но к тому времени и AMD Quad FX тоже устареет. Весной должна дебютировать технология HyperTransport 3.0, где частота будет в два раза выше, и хотя четырёхядерные процессоры Agena FX будут работать в нынешних системах Quad FX, придётся довольствоваться стандартными частотами каналов HTT.

Впрочем, для покупки Quad FX есть одна причина: если ваше эго сможет довольствоваться процессорами начального уровня FX-70, то пара обойдётся всего в $599. Вполне вероятно, вы сможете разогнать эти процессоры хотя бы до частоты 2,8 ГГц, а, может, и до 2,9 или 3,0 ГГц. Тогда вы получите прекрасную производительность за уплаченные деньги. Ведь тот же Intel Core 2 Extreme QX6700 обойдётся в $999. Нужно лишь решить, хотите ли вы покупать материнскую плату L1N64-SLI WS от Asus или нет.

Ещё одной возможной причиной покупки Quad FX вместо Core 2 Quad можно предположительно назвать лучшую масштабируемость платформы AMD под Windows Vista Ultimate Edition. Топовая версия новой ОС от Microsoft будет умнее работать с многопоточным и многозадачным окружением, на пользу AMD. Но, опять же, стоит ли тратить немало денег на материнскую плату и, предположительно, $400 на Vista Ultimate в январе.

Итог очевиден: Quad FX – это интересно, но время этой платформы ещё не настало.

Обсудить статью в форуме THG.ru

Статьи по теме:

• Core 2 Duo: очень быстрый двуядерный процессор
• Core 2 Quad (Kentsfield): тесты первого четырёхядерного процессора Intel
• Тесты новой платформы AMD Socket AM2: DDR2 и 17 новых CPU
• Core 2 Extreme против Athlon 64 FX-62: тесты разгона