Для современного компьютера наиболее актуальной характеристикой можно назвать пропускную способность канала между памятью и процессором. Это связано с тем, что программное обеспечение оперирует все большими объемами данных. Внутреннего кэша процессора для многих алгоритмов оказывается недостаточно, из-за чего обращение к памяти идет постоянно. Если канал между процессором и памятью недостаточно широк, процессор вынужден простаивать в ожидании поступления очередного блока данных.

Этот канал состоит из двух составляющих - системной шины между процессором и чипсетом и шины между чипсетом и памятью. Шина памяти большинства современных систем имеет ширину 64 бита, частоту 133 или 166 МГц и удвоенную пропускную способность при передаче данных. Большего пока не позволяют технологии. А параметры шины процессора зависят от самого процессора.

Сегодня самую быстродействующую шину имеет процессор Pentium-4 - 64 бита, 100 МГц, четырехкратная скорость передачи данных. Путем нехитрых расчетов получаем ее пропускную способность - 3.2 Гб/с. Казалось бы, зачем увеличивать быстродействие этой шины, если самая современная память не может обеспечить более 2.7 Гб/с?

Однако 6 мая корпорация Intel объявила три новых процессора Pentium-4 с частотами 2.26, 2.4 и 2.53 ГГц. Они основаны на все том же ядре Northwood, но от предшественников отличаются частотой шины - 133 МГц вместо 100 МГц. Эффективная тактовая частота получается равной 533 МГц, а пропускная способность - 4.3 Гб/с. Обратите внимание на следующий момент. Увеличилась не только пропускная способность, но и тактовая частота шины. Да, процессор не сможет больше данных передавать по своей шине, так как память быстрее работать не стала. Однако благодаря более высокой частоте быстрее будут передаваться адреса и управляющие сигналы, а значит, уменьшится латентность шины - длительность задержек перед началом обмена данными. Кроме того, когда появятся новые шины памяти, процессор уже будет готов их поддержать (я подразумеваю прежде всего следующий чипсет Intel - Springdale, который, по слухам, будет иметь 128-битную шину памяти).

Новые три процессора минимально отличаются от прежних моделей. Они тоже имеют 512 Кб кэша и выпускаются по той же технологии - 0.13 мкм и медные межсоединения. Отличительная особенность есть - новые кристаллы размещают на 300 мм пластинах, что позволяет снизить издержки в расчете на один процессор. Один процессор совпадает по частоте с предыдущим процессором, поэтому у него в маркировке появилась буква "B" - это Pentium-4 2.4B.

Для поддержки новых процессоров Intel подготовила два новых и модернизировала два старых чипсета. i850E отличается от i850 только официальной поддержкой шины 533 МГц, а вот i845E получил новый "южный" хаб ICH4. Впрочем, и i850E может поддерживать этот хаб, но, по некоторым причинам, этого не сделано. Чипсеты i845G и i845GL имеют встроенную графику, но рассмотрение ее особенностей выходит за рамки этой статьи.

Даст ли прирост производительности увеличение частоты шины? И если даст, то какой? Чтобы получить ответы на эти вопросы, я провел специальное тестирование двух процессоров на новой материнской плате ASUS P4B533 (чипсет i845E). Ее подробное описание появится в газете в ближайшее время, а пока рассмотрим результаты тестирования двух процессоров с одинаковой внутренней тактовой частотой, но разной внешней. Поскольку ни одного нового процессора мне достать не удалось (они пока к нам не завозятся вследствие высокой цены), я пошел другим путем - разогнал процессор Pentium-4 1.6 до 2.2 ГГц (16х138) и сравнил его с настоящим Pentium-4 2.2 (22x100).

В состав тестовой платформы, помимо упомянутой материнской платы, вошли следующие компоненты: память 256 Мб PC2700 Samsung, видеокарта GeForce3 Ti200, винчестер Quantum Fireball Plus AS. Операционная система - Windows 2000 Pro SP2, драйверы INF 4.01.1011, IAA 2.2, Detonator 28.32. Память работала на частоте 133 МГц, так как большего не позволяла материнская плата.

Первым будет тест CPUMark'99, который измеряет не просто скорость работы процессора, но общую производительность связки "процессор+память". Согласно ему, Pentium-4 с шиной 533 МГц оказывается всего на 1% быстрее процессора с той же частотой, но шиной 400 МГц.

Посмотрим, что покажут тесты подсистемы памяти. Я использовал Sandra 2002, Wstream, Cachemem, PCMark2002, Linpack. Первые два теста работают по алгоритму STREAM, причем Sandra может использовать и целочисленную, и плавающую арифметику. Cachemem и PCMark2002 просто измеряют пропускную способность памяти, а Linpack выполняет операции над матрицами с использованием операций с плавающей запятой. Результаты всех этих тестов (кроме Cachemem) показывают, что система с более скоростной процессорной шиной работает с памятью всего на 2.5-3.5% быстрее. Тест Cachemem сообщает, что скорость чтения возросла на 7%, а записи - только на 2.5%. Очевидно, что это связано с различным характером задержек при чтении и при записи.

Тест Cachemem умеет считать задержки при чтении больших блоков памяти. В частности, он позволяет отобразить количество тактов, которое затрачивает процессор на ожидание данных. Я привожу в таблице данные для чтения блоков, не помещающихся в кэш (то есть более 512 Кб) пакетами по 4 Кб. Мы видим, что задержки сократились ровно на 15% при частоте шины, возросшей на 33%.

Посмотрим, есть ли результат от увеличения частот шины процессора в реальных приложениях. Сначала возьмем бизнес-задачи (Word, Excel, PowerPoint, Frontpage, Outlook, Access и т.д.). Тест SYSmark2002 говорит о разнице в 2.6%, Winstone2001 - о 1.4%. То есть практически ничего.

Теперь - более сложные задачи, связанные с подготовкой материалов для веб-сайтов. SYSmark2002 - 1.7%, Winstone2001 - 1.2%. Разница опять незначительна.

Профессиональные графические пакеты, скорость которых измеряет тест SPECviewperf, работают практически одинаково на обеих системах - 1.4% в пользу Pentium-4 с шиной 533 МГц.

В играх Unreal Tournament, SeriousSam, Wolfenstein, Comanche 4 и в тесте 3DMark2001 в низком разрешении, когда видеокарта минимально влияет на производительность, разница тоже не превышает 3.3%. Отличился только Quake3 - целых 10%. Впрочем, эта игра всегда была очень чувствительной ко всем компонентам системы, в том числе и к процессору, поэтому она, скорее, исключение, чем правило. Если же использовать более высокие разрешения, разницы вообще не будет заметно.

Итак, вот, что мы имеем. Увеличение частоты процессорной шины с 400 до 533 МГц позволило на 15% сократить задержки при чтении и записи данных. Тем не менее, в большинстве бенчмарков (как в искусственных тестах, так и в реальных приложениях) это дает прирост порядка 2-3%. Наверняка при использовании более быстродействующей памяти разница будет немного больше, поскольку модернизация Pentium-4 была рассчитана на будущие системы.

Макс КУРМАЗ,
max@hw.by,
"Белорусский 'железный' сайт" (www.hw.by)

Материнская плата ASUS P4B533 и процессор Pentium-4 1.6 предоставлены фирмой "Конструктив"