На что в 2011 году способна технология Hyper-Threading в NetBurst? Обзор, разгон и тест Pentium 4 541

Немного о Pentium 4

Со времен Pentium 4 много воды утекло, много архитектур сменилось, но NetBurst, ушедший со сцены, все еще напоминал о себе. Его сила, в его слабости. Вот, чем можно охарактеризовать этот процессор. Используя некогда инновационную архитектуру NetBurst (Чистый Взрыв). Инженеры Intel в свое время были настолько затянуты в “гонку мегагерцев”, которая образовалась между ними и AMD, в следствии выпуска оными процессора с частотой свыше 1ГГц первыми. Это могло подорвать уверенность в лидерстве Intel, и они решили во чтобы то ни стало выиграть эту гонку.

В 2000 году они выпустили процессор, основанный на принципиально новой архитектуре, которая практически ничем не была похожа на предыдущую. Эта микроархитектура была призвана покорять некогда такие далекие частоты в 2ГГц, затем 3ГГц, но такие “мегагерцы” просто так не давались.

Инженерам пришлось увеличить длину конвейера до 20 стадий (Pentium III имел всего лишь 10 стадий), эта технология носила название “Гиперконвейерная обработка” Процессоры Pentium 4 на ядрах Willamette и Northwood имеют конвейер глубиной 20 стадий, а процессоры на ядрах Prescott и Cedar Mill — 31 стадию. Это позволяет процессорам Pentium 4 достигать более высоких тактовых частот по сравнению с процессорами, имеющими более короткий конвейер при одинаковой технологии производства. Так, например, максимальная тактовая частота процессоров Intel Pentium III на ядре Tualatin (130 нм технология) составляет 1400МГц, Athlon XP 2200МГц, Athlon 64 2800МГц, а процессоры Pentium 4 на ядре Cedar Mill способны работать на частоте, превышающей 3800МГц.

Для минимизации влияния неверно предсказанных переходов от длинного конвейера, в процессорах архитектуры NetBurst используются увеличенный по сравнению с предшественниками буфер предсказания ветвлений и новый алгоритм предсказания ветвлений, что позволило достичь высокой точности предсказания (около 94%) в процессорах на ядре Willamette. В последующих ядрах механизм предсказания ветвлений подвергался модернизациям, повышавшим точность предсказания вплоть до 98% у ядра Cedar Mill.

Несмотря на все эти яркие примеры о высоких частотах, прекрасному механизму ПВ, и прочим плюшкам, Pentium 4 так и не смог обогнать своего оппонента в лице Athlon. Эта веха истории, так и осталась за AMD.

Если посмотреть сейчас на процессоры, то можно смело сказать, что Athlon “уже не тот”, а Pentium, наоборот, все сильнее укрепляет, некогда утраченные позиции.
Но, это все так, просто мои мысли.

Процессор

Маркировка тестового экземпляра SL9C6. Pentium 4 541 построен на базе 90нм ядра Prescott, имеет в своем распоряжении 1Мб кэш памяти второго уровня. Номинальная частота чипа 3200МГц, исходящая из 200МГц шины, умноженной на 16. Произведен на Филиппинах, тепловой пакет 90 ватт.  

Утилита CPU-Z подтверждает вышеуказанные сведения, и дополняет их номинальным напряжением чипа, которое находится на уровне 1,344V. Как вы уже, наверное, заметили, ядро основано на лучшей 90нм ревизии, а именно G1.

Тестовый стенд и программное обеспечение:

• Материнская плата AM3 – ASUS M4A785TD-V EVO
• Материнская плата AM2 – ASUS M2V
• Материнская плата LGA775 – Biostar P35D2A7
• Процессоры – Core 2 Duo E6300; Pentium 4 541; Celeron D 326; Sempron 140; Sempron 3400
• Охлаждение ЦП LGA775 – Cooler Master Hyper 101; Cooler Master Hyper TX3
• Охлаждение ЦП AM2/AM3 – Cooler Master Susurro (RR-KCT-T9E1)
• ОЗУ – 2x2GB DDR3 Corsair XMS3 PC10700 (9-9-9-34)
• ОЗУ – 2x2GB DDR2 PQI PC6400 (5-5-5-16)
• Видеокарта – Sapphire Radeon HD5770 (960/5300MHz) (Для тестов)
• Видеокарта – XFX GeForce 8600GT (540/1080/1400MHz) (Для разгона)
• БП – Cooler Master 500W
• Жесткие диски – Samsung SP160GB

 Программное обеспечение:

• Windows 7 x64 SP1
• CPU-Z 1.60
• CineBench 9.5 x64
• CineBench 11.5 x64
• Light Work – Renderbench
• 3D Mark Vantage v1.1.1 (CPU test only)
• Hot CPU tester PRO
• AMD Catalyst 12.3
• wPrime v1.55
• Fritz Chess Benchmark
• FRAPS v3.1.0

Настройки качества графики в играх:

GTA IV:

• Разрешение – 1280х1024
• Текстуры – high
• Разрешение отражений – high
• Качество воды – very high
• Качество теней – high
• Качество фильтрации – x16
• Дистанция обзора – 100
• Глубина детализации – 100
• Транспортный поток – 100
• Глубина поля наблюдения – вкл/вкл
• Вертикальная синхронизация – выкл/выкл

Prototype:

• Разрешение – 1280х1024
• Текстуры – high
• Тени – high
• Сглаживание – 0х

Разгон

Перейдем непосредственно к разгону. Данный экземпляр меня разочаровал. При напряжении 1,456V ему покорились 3665МГц, что для 90нм ядра, построенному на архитектуре NetBust, совсем немного. Нужно подметить, что при разгоне технология HT, была включена.

Скажу еще немного по поводу первого результата. При выключенном НТ, процессор при том же напряжении взял 3790МГц. Как раз после этого мне и пришла в голову мысль протестировать Pentium 4 541 еще и с выключенным HT. Неудовлетворенный результатом, я решил поднять напряжение до 1,6V, что дало мне пройти 1 час в LinX, при частоте 4012МГц:

ОЗУ работала на частоте 1003МГц, при таймингах 5-5-5-24 и напряжении 2,1V.

Cooler Master Hyper TX3, уже был на исходе. Температура разогнанного до 4012МГц Pentium 4 541 при напряжении 1,6V, начала превышать 79 градусов, но тротлинга не было. Так что этот результат решено было записать на тесты.

Тесты

Посмотрим на героев сегодняшнего тестирования:

Теперь взглянем на режимы тестирования CPU:

• Athlon 64 X2 3600+ 2000@2600MHz
• Sempron 3400+ 1800@2466MHz
• Sempron 140 2700@3780MHz
• Core 2 Duo E6300 1866@3360MHz
• Celeron D 326 2533@4005MHz
• Pentium 4 541 HT-off 3200@3665MHz
• Pentium 4 541 HT-on 3200@3665@4012MHz

Диаграммы из-за многих “клонов” Pentium 4 541, конечно, получились огромные, но для восприятия все же остались адекватными.

Рендеринг:

Для начала разберемся с вариантом, обладающим HT, при разгоне до 4012МГц, Pentium 4 приблизился к Sempron 140, работающему на штатных частотах, но обогнать так и не смог. А в RenderBench, который и вовсе не поддерживает многопоточность, Pentium 4 не дотянулся и до работающего на номинальных частотах Core 2 Duo E6300.

Что уж говорить о варианте без HT? На частоте 3665МГц Pentium 4 смог тягаться только со стоковым Sempron 3400+ и с разогнанным до 4005МГц Celeron D 326.

Если сравнивать варианты с и без HT, то становится понятно, что даже старому Pentium 4, она дает неплохой буст, от 20 до 40%.

Общая производительность:

Crystal Mark хоть и стар, но поддерживает работу до восьми потоков. Здесь ситуация для Pentium 4 складывается как нельзя лучше! На частоте 3200МГц он смог в плотную приблизится к работающему на номинале Sempron 140, а при разгоне обогнать его. Больше этого меня удивило то, что Pentium 4 541, разогнанный до 4012МГц смог обогнать (!) Core 2 Duo E6300 трудившийся в стоке, догнать Athlon 64 X2 3600+ работающий в номинале и в придачу, разогнанный до 3780МГц Sempron 140! Здесь бонус от Hyper-Threading составил целых 30%!

HOT CPU Tester, наоборот, поддерживает работу только с одним потоком. Разогнанный до 4012МГц Pentium 4 541, не справляется даже с AMD Sempron 3400+, работающим на 2466МГц. Тем не менее, обгоняя E6300 и X2 3600+, работающие в номинале. О соперничестве с Sempron 140 и речи быть не может, он, как и разогнанный Е6300, играют в совершенно другой лиге.  

Архивация

WinRAR уже давно обзавелся поддержкой многопоточности, и благодаря этому, Pentium 4 541 HT, работая на частоте 4012МГц, показывает впечатляющие результаты, обгоняя Sempron 140 разогнанный до 3780МГц, и догоняя реальных двухъядерников!
По этому тесту можно заметить 30% рост производительности от наличия у CPU технологии Hyper Threading.

Вычисления

Fritz Chess BenchMark великолепно использует любое количество ядер или потоков, тем не менее, в силу архитектурных особенностей, Pentium 4, не смог показать достойный результат, и проиграл Sempron 140, мало того, он еле вырвал победу у одноядерного Sempron 3400+. Просто не могу не отметить великолепное выступление Core 2 Duo E6300. При разгоне до 3360МГц, он не оставил противникам даже малейшего шанса на победу!

wPrime также является многопоточным бенчмарком. Апгрейд с Pentium 4 541 до Sempron 140, принесет большие дивиденды, ведь даже в “адском” разгоне Pentium так и не смог приблизится к Sempron 140, а всего лишь вяло конкурировал с Sempron 3400+. Аутсайдер Celeron D 326, при разгоне до 4005МГц все же обгоняет старшего брата, работающего в номинальном режиме, хотя, кого это волнует?

Игры: Синтетика

3D Mark Vantage, практически неподъемное приложение для большинства процессоров в нашем тесте, так же оптимизированное под большое число потоков. Тут Pentium 4 541 все же улыбнулась удача, но как-то совсем слабо. При разгоне до 4012МГц он смог обогнать Sempron 140, работающий в номинале, а разгон последнего вывел его в лигу двухъядерных процессоров, где он смог неплохо насолить Athlon 64 X2 3600+, работающему на штатной частоте.
Производительность Core 2 Duo E6300 после разгона просто восхищает.

Игры:

Разгон Pentium 4 до 4012МГц, позволит вам насладится всеми красотами игры Prototype, что немаловажно для процессора, построенного на архитектуре NetBust. На этой частоте он даже смог обогнать Sempron 140, но разгон последнего снова вывел его в лигу двух ядер, при наличии всего одного. Как ни странно, но здесь штатный Pentium 4, смог обогнать Sempron 3400+, разогнанный до 2466МГц, редкий случай.

После проведения тестов, я осознал, как я погорячился с установками таких высоких настроек. Низкая производительность в (!) бенчмарке игры, а при фриплее на разогнанном Pentium 4 до 4012МГц, было около 4-7 FPS. Ужас! Могу вас немного успокоить, при минимальных настройках качества изображения и дальности прорисовки, FPS стал приемлемый для такого вида процессоров, около 16-23 FPS. С отключенным HT, ситуация усугубилась серьезно, FPS просел до 12-16 FPS.

Ну да ладно, поговорим о результатах – разогнанный до 4012МГц Pentium 4 541, смог обогнать Sempron 140, трудившийся при этом на штатной частоте, при разгоне процессора от AMD, все стало на свои места, за исключением того, что разгон не позволил в этот раз Sempron 140 обогнать двухъядерные процессоры в номинале.

Заключение

Вот и подошло к концу противостояние Pentium 4 541 против Sempron 140. Какие выводы можно сделать после теста процессора, которому в этом году исполняется 7 лет? Что уж говорить, он и на свой “век” был не пик производительности. Но тогда технология Hyper Threading не использовалась в полную силу. Сейчас же мы видим, 15-35% прирост производительности. Люди, которые в свое время писали о том, что сэкономив пару десятков долларов, и взяв ЦП без поддержки данной технологии, мы себя ничем не ограничиваем оказались не правы, но только отчасти.

Даже с технологией HT, процессоры Intel не позволяли в большинстве приложений одержать подавляющее преимущество над процессорами AMD того же периода.

Ситуация кардинально изменилась, лишь с выходом Nehalem. В данной архитектуре, технология HT нашла свою вторую жизнь, и подняла уровень производительности на совершенно новый уровень.

Подытожив все тесты, можно смело заявить, что практически всегда, Pentium 4 конкурировал лишь с Sempron 3400+, который, по идее, вообще оппонент Celeron D. За исключением игр, как бы это странно не звучало. Ведь процессоры, основанные на архитектуре NetBurst, никогда не блистали высокой производительностью в игровых приложениях. Хотя, пожалуй, сказалось то, что для тестов мы используем лишь игры, способные нагружать более двух ядер. Тут на руку P4 541, сыграл его “бонус”, а именно HT.