http://www.fcenter.ru/online.shtml?arti … sors/646#2
Pentium III-S (Tualatin): что нового
Оговоримся сразу: архитектурно ядро Tualatin практически не отличается от предшественника Coppermine, если, конечно, не считать переход на более тонкий технологический процесс, что позволило удвоить размер L2 кеша. Но даже увеличение размера кеша второго уровня не повлекло за собой изменения его структуры: в Tualatin присутствует все тот же самый Advanced Transfer Cache с 256-битной шиной доступа, встроенный в ядро и работающий на его частоте. Несмотря на увеличение размера, ассоциативность кеша осталось той же: кеш-память разбита на восемь областей, а размер одной строки кеша составляет 32 байта.
Однако, в Tualatin все же появилась дополнительная возможность, отсутствовавшая в Coppermine, названная в спецификации Data Prefetch Logic. Задача Data Prefetch Logic состоит в предсказании того, какие данные могут потребоваться процессорному ядру впоследствии и их предварительной выборке из памяти в L2 кеш процессора. Учитывая то, что системная шина процессоров Pentium III имеет сравнительно невысокую пропускную способность, Data Prefetch Logic может вносить сравнительно большой вклад в производительность Tualatin, поскольку при очередных обращениях к данным процессор при правильном предсказании сможет выполнять обращение к L2 кешу с низкой латентностью вместо длительных операций с системной памятью. Подобная функция, к слову, реализована и в новом ядре процессоров AMD Athlon, Palomino.
Также, Intel изъял из Tualatin поддержку серийного номера процессора, функцию старых Pentium III, вызывавшую неоднозначную реакцию пользователей.
Еще одним нововведением, появившимся в Tualatin, является изменившийся внешний вид процессора. Подобно Pentium 4, ядро CPU, основанных на Tualatin, закрыто Integrated Heat Spreader (IHS), металлической крышкой, призванной, как следует из названия, помогать рассеиванию выделяемого CPU тепла. Однако, вероятнее основной причиной, по которой Intel решил использовать в своих процессорах IHS является не их чрезмерное тепловыделение. Как показывает практика, 0.13 мкм Tualatin греется во время работы весьма слабо. Например, за все время тестирования, максимальная температура, показанная встроенным в ядро нашего процессора Pentium III-S термодатчиком, составила всего-то 39 градусов. Так что IHS нужен скорее для защиты хрупкого процессорного ядра от механических повреждений. И с этой задачей Integrated Heat Spreader вполне успешно справляется. Будем надеяться, что AMD последует примеру Intel и также начнет защищать ядра своих процессоров, тем более что они у Athlon и Duron достаточно часто крошатся.
Ну и самым неприятным изменением в Tualatin является использование более низкого напряжения системной шины. Цель этого изменения – уменьшение электромагнитного излучения, что должно позволить беспрепятственно наращивать частоты процессоров много выше 1 ГГц. В результате, вместо процессорной шины AGTL+, использующий сигнальный уровень 1.5 В, в Tualatin используется шина AGTL с сигнальным уровнем 1.25В. С практической же точки зрения это означает, что CPU с ядром Tualatin не совместимы со всеми старыми системными платами. Так что, новые процессоры будут работать только в тех Socket 370 материнских платах, которые основаны на наборах логики, имеющих понятие о Tualatin. В их число входят чипсеты семейства i815 с новым степпингом B, а также VIA Apollo Pro133T, VIA Apollo Pro266T и ALi Aladdin Pro 5T.
Кроме того, материнские платы, поддерживающие новые процессоры должны иметь новый регулятор напряжения, соответствующий спецификации VRM 8.5, поддерживающий напряжения Vcore с шагом 0.025В. Спецификация VRM 8.5 предполагает задействование двух ранее неиспользуемых выводов процессора VID25mv и VTT_PWRGD. Если же материнская плата не поддерживает VRM 8.5, то система при установке в нее процессора Pentium III-S или любого другого процессора на ядре Tualatin попросту не стартует.
Разгон
Перевод Pentium III на технологию производства 0.13 мкм позволил также понизить и напряжение питания новых CPU. Так, Pentium III-S имеют Vcore равное 1.45В, а обычные Pentium III с ядром Tualatin – 1.475В. Естественно, снижение напряжения с 1.7-1.75В, требующихся Coppermine повлекло за собой и уменьшение тепловыделения новых процессоров, даже несмотря на увеличившееся за счет L2 кеша число транзисторов. Так, Pentium III-S 1.13 ГГц имеет тепловыделение 28 Вт, а Pentium III-S 1.26 ГГц – 30 Вт.
Все это говорит в пользу того, что процессоры на ядре Tualatin должны хорошо разгоняться. Однако, на практике все оказалось отнюдь не так как хотелось бы. Протестированный нами Pentium III-S 1.13 ГГц мы смогли разогнать только до 1334 МГц, то есть всего лишь на 17%. Однако, винить в этом ядро Tualatin все же не стоит. Дело в том, что как и все остальные процессоры от Intel, Pentium III-S имеют зафиксированный коэффициент умножения, поэтому оверклокинг нам пришлось выполнять увеличением частоты FSB. Максимальная частота FSB, при которой система работала стабильно, составила 157 МГц. Это – достаточно высокая частота, и, возможно, ограничителем дальнейшего разгона стал, например, чипсет или материнская плата, а не процессор. В этом плане гораздо больший потенциал для оверклокинга будут иметь процессоры Celeron, основанные на ядре Tualatin, в которых будет использоваться 100-мегагерцовая системная шина.
Как мы тестировали
Итак, в нашем распоряжении был процессор Pentium III-S 1.13 ГГц. Его производительность мы сравнили с быстродействием предшественника, процессора Pentium III 1 ГГц на ядре Coppermine и двух младших моделей Pentium 4 c частотами 1.3 ГГц и 1.4 ГГц. Также, в тестах принимал участие и конкурирующий продукт от AMD, процессор Athlon с частотой 1.13 ГГц. Кроме того, поскольку Pentium III-S все же является процессором, нацеленным на использование в серверных системах, мы сочли возможным протестировать и аналогичный продукт от AMD – серверный Athlon MP с частотой 1.2 ГГц, построенный на новом ядре Palomino.
В качестве материнской платы для тестов Pentium III-S и Pentium III была выбрана ASUS TUSL2-C на базе i815EP B-step, поддерживающая PC133 SDRAM. Как мы показывали ранее, использование материнских плат с поддержкой DDR SDRAM с процессорами семейства Pentium III практически лишено смысла, так как пропускная способность процессорной шины Pentium III не превосходит пропускной способности PC133 SDRAM. Процессоры Pentium 4 тестировались на материнской плате ASUS P4T, основанной на наборе логики i850, а процессоры Athlon и Athlon MP запускались на плате EPoX EP-8K7A на чипсете AMD 760 с PC2100 CL2 DDR SDRAM.
В итоге, конфигурации систем были следующими:
Тестирование в офисных и игровых приложениях выполнялось в операционной системе Windows 98 SE, а тесты в профессиональных OpenGL приложениях запускались под Windows 2000 Professional SP2.
Результаты тестов
В первую очередь обратим взор на быстродействие Tualatin в офисных задачах.
Первый тест и сразу победа. Как мы видим, наш Pentium III-S обошел в этом тесте, моделирующем работу в типовых офисных приложениях, как младшие модели Pentium 4, так и оба процессора от AMD. В чем же секрет столь высокой производительности нового ядра Tualatin? Ответ несложен. Процессоры семейства Pentium 4 всегда показывают плохие результаты в офисных приложениях из-за своей NetBurst архитектуры и длинного 20-ступенчатого конвейера. Структура офисных приложений такова, что предсказание переходов в Pentium 4 часто срабатывает неправильно, что приводит к необходимости сброса всего конвейера Pentium 4, влекущего за собой невысокую производительность в задачах такого типа. Athlon же, как и Athlon MP, не могут соперничать в данном тесте с Pentium III-S по другой причине – из-за своей организации кеш-памяти второго уровня. Мало того, что по эффективному размеру L2-кеша Pentium III-S превосходит Athlon (512 Кбайт против 384 Кбайт), но и ширина шины кеша у Pentium III-S в четыре раза больше (256 бит против 64 бит). Обычные офисные приложения, типа текстового редактора или электронных таблиц, не требуют работы с большими объемами данных, в результате чего основной вклад в быстродействие делает эффективность работы кеш-памяти. В результате, Pentium III-S на ядре Tualatin побеждает в этом тесте благодаря своему Advanced Transfer Cache.
В Content Creation Winstone ситуация иная. Поскольку приложения для создания контента работают с большими структурами данных, чем обычные офисные задачи, Pentium 4 и Athlon, имеющие большую пропускную способность процессорных шин, нежели Pentium III-S, выглядят лучше, чем в предыдущем тесте. Pentium III-S хоть и обходит оба протестированных Pentium 4, Athlon MP, работающий на чуть более высокой частоте остается для него недосягаемым.
SYSmark 2001, выдающий интегральный показатель производительности в современных приложениях, снова демонстрирует превосходство Pentium III-S. Данный процессор имеет самый большой из протестированных CPU объем кеш-памяти второго уровня, что и сказывается на получаемых результатах.
В «офисной» части SYSmark 2001 неплохо показывает себя и Athlon MP, который слегка обгоняет Pentium III-S. Отметим также, что на протяжении всех вышеприведенных тестов Pentium 4 1.3 ГГц и 1.4 ГГц стабильно отстают от Pentium III-S. Что ж, кажется, вполне понятным, почему Intel так не хочет выводить процессоры с ядром Tualatin на рынок настольных компьютеров.
Для составления полной картины о производительности процессоров в офисных приложениях мы замерили скорость сжатия большого объема информации популярным архиватором WinZIP 8.0 с максимальной компрессией. На диаграмме показано время сжатия директории с игрой Unreal Tournament, соответственно меньшее время соответствует лучшему результату. Как мы видим, процессор Pentium III-S смотрится тут уже совсем не так здорово, как в предыдущих тестах. Архивация требует перекачки большого количества данных по процессорной шине, а это – слабое место семейства Pentium III. Пропускная способность процессорной шины Pentium III, также как и Pentium III-S составляет всего 1.06 Гбайт/с, что значительно меньше пропускной способности шины Athlon (2.1 Гбайт/с) и Pentium 4 (3.2 Гбайт/с).
Также, нами была замерена производительность при кодировании DVD видеопотока в формат DivX MPEG-4. В данном тесте оба серверных CPU, и Athlon MP, и Pentium III-S показали наилучшие результаты. Причем, своим хорошим результатом Pentium III-S снова обязан в первую очередь большому кешу второго уровня, как следует из соотношения производительностей процессоров с ядрами Coppermine и Tualatin.
Переходим к рассмотрению скорости участников тестирования в играх. Как мы помним Quake3 – один из немногих бенчмарков, в котором процессоры семейства Pentium 4 показывают невероятно высокие результаты. Поэтому, удивляться тому, что Pentium 4 1.4 ГГц здесь занимает по скорости первое место, не следует. Pentium III-S же показывает средние результаты, находящиеся примерно на одном уровне с результатами процессора Athlon, работающего на той же частоте.
Увеличение разрешения в Quake3 приводит к переносу основной нагрузки на видеоподсистему и показатели производительности процессоров уравниваются.
Как показывает диаграмма, Unreal Tournament весьма чутко реагирует на латентность кеша и памяти в результате чего картина совершенно непохожа на то, что мы видели в Quake3. Tualatin смотрится тут вполне достойным конкурентом, обгоняя даже оба процессора Pentium 4 с частотами 1.3 ГГц и 1.4 ГГц.
Результаты полностью аналогичны предыдущему случаю.
В новой игре DroneZ Pentium III-S смотрится достаточно бледно. Все же для демонстрации высокой производительности в самых последних играх ему не достает высокоскоростной процессорной шины и шины памяти. Кроме того, DroneZ может использовать набор инструкций SSE2, который поддерживается процессорами Pentium 4 и Athlon на ядре Palomino. Видимо, именно это обстоятельство позволяет указанным CPU вырваться немного вперед.
При задействовании возможностей современных видеокарт мощности всех протестированных процессоров вполне хватает для непрерывного снабжения видеоакселератора работой. Поэтому, результаты различных CPU здесь крайне близки.
Как можно видеть, в стандартных условиях, выбор CPU практически не влияет на производительность в двух тестах Nature и Dragothic, в которых основная нагрузка лежит на видеоподсистеме. В паре же других тестов наиболее достойно смотрится Palomino. Что касается Pentium III-S, то 512-килобайтный L2-кеш позволяет ему значительно оторваться от обычного Pentium III, но тем не менее, Athlon даже с ядром Thunderbird обогнать он не может.
Достаточно любопытно посмотреть на раскладку сил в этом же тесте, когда вся нагрузка по расчету сцены перекладывается на процессор. Лидируют опять Palomino и Thunderbird, однако на этот раз недостаток пропускной способности процессорной шины, вкупе с отсутствием поддержки SSE2, не дают Pentium III-S догнать даже младшие модели Pentium 4.
Переходим к результатам в профессиональных приложениях. Как уже неоднократно говорилось, скорость в них зависит в первую очередь либо от пропускной способности шины памяти, либо от вычислительной производительности арифметического сопроцессора. Ни тем, ни другим Pentium III-S похвастать не может, а потому его результаты в данном бенчмарке выглядят достаточно бледно.
Первый тест в 3ds max 4 на скорость финального рендеринга является классическим примером бенчмарка, измеряющего производительность блока вычислений с плавающей точкой. Для оценки быстродействия процессоров в нем мы измерили время, за которое рендерится сцена Anisotropic Wheel, входящая в дистрибутив, в разрешении 800x600. Соответственно, меньшее время говорит о лучшем результате. Процессоры семейства AMD Athlon имеют самый сильный блок FPU, а потому их результаты – лучшие. Однако, и Pentium III-S не ударяет в грязь лицом. Ему удается легко обогнать обе младшие модели Pentium 4.
Также, мы протестировали скорость работы различных CPU в 3ds max 4 при работе во ViewPorts. Для измерения производительности мы выбрали три наиболее показательных бенчмарка, описанных в наших материалах про тестирование в 3ds max под номерами 1 (общий стресс-тест), 4 (сложная геометрия) и 12 (wireframe). Первое, на что хочется обратить внимание, так это на то, что именно в 3ds max 4 предварительная выборка данных в L2 кеш дает значительный прирост производительности. Чтобы понять это, достаточно сравнить результаты Pentium III и Athlon, не поддерживающих Data Prefetch с результатами Pentium III-S и Athlon MP, поддерживающими эту функцию. Что же касается производительности Pentium III-S, являющегося главным героем этого материала, то она находится на вполне приемлемом уровне.
Выводы
Знакомство с первым 0.13-микронным процессором состоялось. Итак, можно констатировать что Tualatin в лице Pentium III-S показал себя вполне достойным процессором с точки зрения быстродействия. Переход на технологию 0.13 мкм, позволивший увеличить в два раза по сравнению с Coppermine кеш второго уровня, благотворно сказался на производительности Pentium III, в результате чего Pentium III-S мог бы вполне достойно выдерживать конкуренцию с линейкой AMD Athlon. Основной же недостаток всей линейки Pentium III, проявляющийся все сильнее с увеличением частоты - недостаточная пропускная способность процессорной шины - пока сказывается только лишь в самых современных играх и профессиональных приложениях. Поэтому, в офисных задачах Tualatin демонстрирует воистину выдающуюся производительность.
Тем не менее, со своим появлением Tualatin изрядно опоздал, в результате чего его рыночная ниша уже оказалась прочно занята младшими моделями процессоров Pentium 4. В результате, учитывая, что и Tualatin, и Pentium 4, требуют смены материнской платы, гораздо более предпочтительным выбором на сегодня является Pentium 4, перспективы по апгрейду которого выглядят значительно лучше. Кроме того, ценовая политика Intel убивает всякое желание связываться с сегодняшними процессорами на ядре Tualatin, которые продается чуть ли не по вдвое-втрое более высокой цене, чем аналогичные по быстродействию Pentium 4.
Тем не менее, само по себе ядро Tualatin не является мертворожденным дитя хотя бы потому, что вскорости оно найдет свое место в линейке процессоров Celeron. Правда, эти процессоры будут использовать еще более медленную 100-мегагерцовую системную шину, которая наверняка станет основным узким местом Celeron-систем. С другой стороны, Celeron ан базе ядра Tualatin обещают стать хорошо разгоняемыми процессорами, что и, возможно, позволит им завоевать широкую популярность. В общем, ждем четвертого квартала, когда мы сможем дать вердикт новым Celeron основываясь уже на реальных фактах.
