ГлавнаяКонтактыКарта сайта
ЕПОС
О компанииКомпьютерная криминалистикаВосстановление информацииЗащита информацииПроизводство и ITСервисНаши разработки

Расследование инцидентов, компьютерная криминалистика, информационная безопасность

Книжная серия Взгляд на жесткий диск изнутри




Архив статей


15.06.2000
AthlonTM 600 – AthlonTM 900

Богдан ПЕНЮК
начальник исследовательской лаборатории фирмы «ЕПОС»

Прошло немногим более трех месяцев со дня окончания выставки EnterEx 2000, на которой фирма «ЕПОС» представила графическую станцию на базе процессора Athlon с тактовой частотой 800 МГц. И хотя компьютеры на процессорах Athlon с тактовой частотой 600 МГц в то время уже выпускались серийно, 800-мегагерцовый Athlon в графической станции был диковинкой. Конечно же, этот экспонат выставки привлек внимание специалистов.

Оказалось, что 800 МГц – не предел, и сегодня мы представляем вашему вниманию некоторые тесты базовой модели компьютера с Athlon 900 МГц. Судите сами...

AMD остается AMD

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

  1. 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!
  2. «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.
  3. 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.
  4. 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.

Кроме этих общих черт, есть и ряд других. Чтобы детально в них разобраться, лучше обратиться к оригинальным источникам (которые можно получить на нашем сайте: amdk7tb.pdf).

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.


Поделиться информацией