Анализ современных наборов микросхем системных плат платформы Intel

      Разгон 45-нм Yorkfield с водяным  охлаждением.

45-нм  линейка Intel Penryn подняла немалый шум, но до сих пор так и не проникла на рабочие столы большинства пользователей, потому что компания выпустила единственную дорогую модель Extreme QX9650. Энтузиасты же находятся в ожидании грядущих недорогих версий, которые обеспечат наилучшее соотношение цена/качество, а немногие специалисты в области экстремального охлаждения уже разогнали 45-нм процессоры выше 6 ГГц. Как мы уже говорили про Penryn, основные улучшения по сравнению с предыдущими моделями Core 2 заключаются в уменьшении площади чипа, что приводит к более высокому выходу годных кристаллов, а также в использовании нового диэлектрика, снижающего токи утечки. Комбинация подобных производственных функций рано или поздно приведёт к снижению цен и уменьшению энергопотребления и вывода тепла. Кроме того, каждый раз, когда мы сталкиваемся с переходом на новый тонкий техпроцесс, мы предполагаем увеличение тактовых частот, что скоро и произойдёт. Как показала практика, четырёхядерные процессоры Yorkfield могут работать на частоте 4 ГГц с обычным воздушным охлаждением. Меньшее тепловыделение помогает как нельзя кстати, когда требуется достичь сумасшедших тактовых частот, но усилия Intel направлены в сторону снижения площади кристалла и эксплуатационных расходов, одновременно с повышением срока жизни компонентов. Цели, конечно, весьма достойные, но нам было интересно узнать, какую частоту мы можем достичь на основе обычных комплектующих, доступных среднему энтузиасту. Хотя новые процессоры работают относительно "холодно" на обычной комбинации из радиатора и вентилятора, экстремальное охлаждение всегда было необходимым условием для получения высоких тактовых частот. Серьёзный разгон требует относительно серьёзного прироста тактовых частот, а чтобы сигнал был более сильным, требуется увеличивать и напряжение, что может погасить все последствия повышения эффективности нового дизайна чипа. Высокое напряжение приводит к нагреву, что может вызывать потерю стабильности, а дальнейшее увеличение, чтобы преодолеть нестабильную работу, может привести к ещё более сильному тепловыделению, пока компонент не достигнет критической точки. Единственным способом преодолеть замкнутый цикл подъёма напряжения заключается в улучшении системы охлаждения. Экстремальные оверклокеры зачастую прибегают к необычным системам охлаждения, в том числе, на сухом льду и на жидком азоте, но ни та, ни другая для повседневной работы неприемлемы. Следующими по эффективности системами, одновременно уже подходящими для продолжительной работы, являются системы охлаждения с фазовым переходом. Но они дорогие, сложные, и требуют умений и навыков, недоступных обычному пользователю. Поэтому большинство энтузиастов прибегает к помощи разнообразных систем водяного охлаждения. В наших тестах разгона участвовал образец Core 2 Extreme QX9770 EU80569X088NL. Четырёхъядерные процессоры Yorkfield находятся на рынке относительно недолго, поэтому, чтобы определить "хорошее" максимальное напряжение для разгона, которое не будет существенно снижать срок службы процессора. 1,450 В является хорошим пределом, однако при этом стабильная работа достигается только на, максимум, 4,20 ГГц. Не очень значительное улучшение по сравнению с 4,00 ГГц, которые процессор способен обеспечить при воздушном охлаждении и напряжении 1,400 В. Заметим ещё, что QX9770 не смог стабильно работать на 500-МГц FSB, независимо от выбора множителя. Подобная особенность связана с четырёхъядерным дизайном Yorkfield. Таким образом, частота 4,20 ГГц могла выставляться либо 10x 420 МГц, либо 9x 467 МГц, причём последний режим даёт чуть более высокую скорость FSB. Если бы это не был процессор "Extreme Edition", то низкий штатный множитель 8x не позволил бы нам получить высокие частоты ядра.

Хотелось посмотреть, сможет ли процессор достичь частоты 5,0 ГГц, но повышение напряжения ядра выше 1,500 В приводит к слишком сильному тепловыделению. Даже небольшой прирост напряжения давал существенный рост температуры, которую мы не могли достаточно эффективно сбивать системой охлаждения. Мы смогли протестировать процессор на 4,30 ГГц при напряжении 1,4875 В, но разница в 100 МГц не стоит риска перегреть процессор, как это может случиться при 1,450 В. 

От Pentium 4 до Core 2: анализ энергопотребления.

Процессор обычно является самым "прожорливым" компонентом внутри среднего настольного  ПК. Энергопотребление процессора впервые стало серьёзной проблемой, когда Intel стала приближаться к 4-ГГц порогу с процессором Pentium 4, потреблявшим больше 100 Вт энергии, для которого стала необходима мощная система охлаждения. Впрочем, энергопотребление и производительность не слишком хорошо сочетались в этом чипе. Появление первого двуядерного процессора Pentium D 800 ещё сильнее осложнило ситуацию, и так было до выхода Core 2 Duo. С тех пор получили практически 400% прирост соотношения производительности на ватт, от линейки Pentium 4 600 до современных процессоров Core 2. Когда мы оценивали типичное энергопотребление двух систем AMD и Intel, то мы отслеживали энергию, необходимую для выполнения реальных задач на протяжении определённого времени, что мы симулировали с помощью BAPCo's SYSmark 2007. Этот тест основан на реальных приложениях, которые обрабатывают данные в многозадачном окружении. Когда в большинстве публикаций указаны данные максимального и минимального энергопотребления системы и компонентов, эти числа дают лишь часть информации. Энергопотребление следует всегда соотносить с производительностью, поскольку более скоростная система может быстрее переходить в состояние с эффективным энергопотреблением, чем медленная система, что в результате даёт большую экономию энергии на протяжении длительного периода времени, пусть даже в мгновенных значениях более скоростная система отличается большим энергопотреблением. Хотя Intel меняет спецификации Socket 775 с каждым новым поколением процессоров, сокет сохранил совместимость со старыми моделями Socket 775. Пусть для Core 2 Duo вам потребуется новая материнская плата (особенно для грядущего 45-нм поколения Penryn, которое выйдет в первом квартале 2008 года), на многих современных материнских платах Socket 775 вполне возможно запустить даже старый Pentium 4. Благодаря столь удачным обстоятельствам, мы смогли протестировать четыре разных типа процессоров на эталонной тестовой системе.

Выбрав  одинаковую рабочую частоту, которую  можно было выставить для всех процессоров в линейке, хотели установить частоту от 2,6 до 2,8 ГГц, но это оказалось невозможным из-за разных частот шины CPU (FSB). Поэтому пришлось остановиться на 3,0 ГГц, что можно получить и на процессорах Core 2 на FSB1333, и на процессорах Pentium на FSB800. В случае систем Core 2 память работала на частоте 533 МГц (DDR3-1066 с задержками CL7-7-7-20), а с процессорами Pentium использовалась память DDR3 на частоте 400 МГц (DDR3-800 и CL6-6-6-18). Собственно, это настройки по умолчанию материнской платы Asus P5E3 X38. Более высокие частоты памяти привели бы к росту энергопотребления, хотя и к небольшому, если учесть общее энергопотребление системы от 77 до 203 Вт. 

Intel Skulltrail: экстремальная геймерская  платформа на 8 ядрах. 

У компьютерных энтузиастов производительности никогда  не бывает "слишком много". По отношению  к образцу, полученному нами от Intel, мы можем честно сказать, что ни одна из систем, когда-либо побывавших в  нашей лаборатории, не обеспечивала столь много производительности. Система Skulltrail состоит из восьми физических вычислительных ядер, которые можно разогнать до частоты 4 ГГц. Мы уверены, что маркетологи будут оперировать такими числами, как "32 ГГц", но это не имеет отношения к реальности. На материнской плате установлены два Socket 771, в каждый из которых установлен четырёхъядерный процессор. При внимательном рассмотрении становится очевидным, что Intel разрабатывала новую платформу под определённым давлением. Скорее всего, Intel боялась четырёхъядерного процессора AMD Phenom, который в то время ещё не был выпущен, но который, как тогда думали, может догнать или даже обогнать линейку Penryn. Впрочем, как стало понятно после официального анонса платформы AMD Spider и процессора Phenom, надежды приверженцев AMD не оправдались, а сама компания занята работой над ошибками. Поэтому ситуация оказалась намного менее угрожающей, чем ожидала Intel. Тем не менее, компания запланировала выпуск новых продуктов. И разместила серверные компоненты на настольной материнской платформе. Так и возникла платформа Skulltrail, которой по силам обогнать по производительности все доступные настольные конфигурации. Благодаря двум процессорам получили "монстра" производительности настольного ПК. Если мы просто сложим числа, то получим "производительность 25,6-ГГц Core 2" с суммарным кэшем L2 24 Мбайт. Разгон системы даст полные "32 ГГц".С выходом системы Skulltrail, Intel (весьма иронично) идёт по стопам AMD. Материнская плата Intel D5400XS и новый процессор Core 2 Extreme QX9775 принадлежат к линейке продуктов для рабочих станций, поэтому и используют Socket 771. Материнская плата совместима со всеми современными процессорами Xeon. В итоге вы сможете укомплектовать её "младшими" четырёхъядерными процессорами, в результате чего платформа обойдется вплоть до 75% дешевле. 8-ядерной настольной платформе Intel можно не бояться оппозиции, но за одним исключением. Мы имеем в виду разработчиков ПО. Поскольку очень немногие программы, доступные сегодня, могут работать с восемью потоками, то соотношение цена/производительность платформы Skulltrail находится на очень шатком основании. Ещё одним недостатком новой платформы можно считать аппетит к энергии, она ставит новый (сомнительный) рекорд максимального энергопотребления на настольном ПК. Поэтому покупатели потратятся не только на саму платформу, но и на энергию. Платформа, кроме того, не свободна от нескольких проблем. В итоге у нас создалось ощущение, что люди из отдела маркетинга слишком увлеклись и потеряли чувство реальности. 

Процессоры Intel Wolfdale: разгон и  энергопотребление Core 2 Duo на 45 нм.

Как показал  наш первый обзор Wolfdale, новые двуядерные процессоры обеспечивают значительный прирост производительности по сравнению  с 65-нм поколением Core 2 Duo E6000. На этот раз рассмотрим потенциал разгона и требования к энергопотреблению новых 45-нм процессоров Wolfdale Core 2 E8000, поскольку энтузиасты возлагают на них большие надежды, учитывая, что и 65-нм Core 2 Duo Conroe уже хорошо разгонялись. У процессоров Core 2 существует давняя традиция - прекрасные способности для разгона. В отличие от AMD, у которой 90-нм процессоры работают близко к технологическим и тепловым пределам, чтобы оставаться конкурентоспособными, у Intel есть отрыв по техпроцессу не меньше, чем на 12 месяцев. Компания из Санта-Клары сегодня производит большую часть своих процессоров для массового рынка по 65-нм техпроцессу, а 45-нм чипы производятся уже с третьего квартала прошлого года. AMD продолжает опираться на старый, но проверенный техпроцесс 90 нм, и активно занимается оптимизацией собственного 65-нм техпроцесса, а также дизайна Phenom, который отстал от графика.

Если  вы посмотрите на максимальные тактовые частоты, которые присутствуют в  ассортименте AMD, а именно, 3,2 ГГц  в случае Athlon 64 X2 6400+, и сравните с тактовыми частотами, которые можно получить путём разгона (где-то на 100-200 МГц больше), то прирост окажется небольшой. Напротив, процессоры Core 2, которые Intel продаёт с частотами до 3,0 ГГц, можно легко разогнать до 4 ГГц и иногда даже выше. Даже если вы возьмёте недорогую модель Pentium Dual Core E2100 (штатная частота от 1,6 до 2,0 ГГц), то вы всё равно сможете разогнать её не меньше, чем до 2,8 ГГц. Наше тестирование показало, что процессоры Pentium Dual Core стабильно работают даже на 3,2 ГГц, что составляет прирост частоты более чем на 50%. У AMD тоже есть процессоры, которые хорошо разгоняются, в частности, недорогие 65-нм модели для массового рынка. Однако прирост частот у них не такой большой. Поскольку 65-нм процессоры Core 2 Duo Conroe хорошо разгоняются до 4 ГГц, и учитывая, что Intel выпустила новые 45-нм процессоры E8000 на максимальной тактовой частоте чуть выше максимальной частоты линейки E6000 (3,16 против 3,0 ГГц), нам было очень интересно узнать, до какого уровня можно разогнать новую эффективную архитектуру Core 2. Кроме того, весьма интересно, насколько экономичнее стало новое поколение. Поэтому мы измерили не только максимальное и минимальное энергопотребление тестовых систем, но и отследили потребление энергии на протяжении тестового прогона SYSmark 2007. Для тестов разгона мы использовали инженерный образец Core 2 Duo E8500 (3,16 ГГц на FSB1333). Поскольку мы хотели, чтобы результаты тестов производительности были сравнимы с другими процессорами, то взяли комплектующие от платформы лета 2007, а не от новой эталонной тестовой платформы THG. В принципе, наша система лета 2007 использует всё ещё актуальные комплектующие (материнскую плату на X38 Gigabyte X38-DQ6 и видеокарту Foxconn GeForce 8800GTX), да и для разгона она вполне подходит. В BIOS Gigabyte есть автоматические настройки разгона, которые поднимают напряжения по мере увеличения частоты FSB. Наша тестовая система не поддерживает память DDR3, только DDR2-800, но с точки зрения производительности это значит мало. Чтобы память DDR3 стала обгонять DDR2-800, она должна работать на очень высоких частотах, не ниже DDR3-1600. 

Разгон Core 2 Duo E6400 до 3,33 ГГц.

Конечно, от компьютера за несколько тысяч  долларов можно ожидать высокой  производительности, но у большинства из нас есть и другие затраты, более приоритетные. Для пользователей, которые считают свои деньги, Intel выпустила процессор Core 2 Duo с урезанной в два раза кэш-памятью. Поскольку процессоры Core 2 Duo на ядрах Allendale (E6300 и E6400) ориентированы на недорогой рынок, Intel урезала и частоты. Почти что Celeron, если бы не полноскоростная 1066-МГц (266 МГц) шина Front Side Bus. Дешёвые процессоры и раньше отличались хорошими возможностями разгона. Дело в том, что все процессоры в линейке изготавливаются на одном конвейере. На каждой подложке располагаются несколько сотен процессорных ядер, которые после определённых тестов превращаются в тот или иной процессор. Сегодня же судьба кристалла, превратится он в процессор Core 2 Duo E6500 или E6700, больше всего зависит от спроса. Поскольку процессоры начального уровня производятся на том же конвейере, что и high-end модели, они обычно обладают таким же потенциалом разгона. Конечно, у процессоров Core 2 Duo начального уровня с 2 Мбайт кэша L2 вместо полноценных 4 Мбайт мы не сможем компенсировать этот недостаток. Но вот тактовую частоту поднять можно. Так сможет ли подъём тактовой частоты компенсировать отсутствие полноразмерного кэша L2? Что можно ожидать от разогнанного Core 2 Duo?

Энтузиасты  давно используют разгон как недорогой способ подъёма производительности. Но, согласитесь, тратить $900 за систему охлаждения с фазовым переходом для того, чтобы процессор за $200 работал как CPU за $800, вряд ли разумно. Поэтому высокие затраты на разгон дешёвого процессора - это своего рода спорт, актуальный лишь для небольшой группы энтузиастов. Покупка кулера за $40, чтобы производительность Core 2 Duo E6300 обошла E6400, поначалу звучит хорошо. Но следует помнить, что E6400 можно довольно хорошо разогнать практически бесплатно, используя штатный кулер. Как нам кажется, тратиться на кулер имеет смысл, если только вы сможете обойти процессор на ступеньку выше со штатным кулером. Другими словами, если бы E6400 можно было разогнать до 3 ГГц со штатным кулером. Добавка к E6300 кулера за $40 оправдывала бы себя, если бы вы смогли получить частоту выше 3 ГГц. То же самое касается и Core 2 Duo E6400: потратив $95 на high-end кулер, вы должны обойти предел разгона E6600 со штатным кулером. Иначе выгоднее просто купить более дорогой процессор и затем его разогнать. Учитывая упомянутую проблему, для тестирования разгона Core 2 Duo E6400 мы выбрали три конфигурации: со штатным кулером, с гигантским воздушным кулером от Zalman за $70 и с высококачественной системой водяного охлаждения за $160 от Gigabyte.