Ikermaggal bıvített kimutatások

Átírás

1 Ikermaggal bıvített kimutatások Ideje egy új CPU összehasonlításnak, felhasználva az újonnan kidolgozott tesztrendszerünket. A leginkább említésre méltó kiegészítés természetesen az ikermagos processzorok megjelenése, de emellett hozzáadtunk pár új bejegyzést is, ami leginkább az AMD Socket 939 ill. Intel Socket 775-ös platformjaira fókuszál. Egy ilyen összehasonlító áttekintés egybıl felveti a kérdést, hogy mi minden változott az elmúlt idıkben, és mennyit javult a teljesítmény. Rosszmájúak sokszor sietve rámutatnak, hogy egy általános szövegszerkesztı semmivel sem fut gyorsabban, mint 1993-ban, anélkül, hogy ezt jobban alátámasztanák. Ennyire rossz nyomon lennének? Nos, nem, be ne feledjük, hogy a számítógép használat módja is drámaian megváltozott az elmúlt évtizedben. Manapság, a CPU jó néhány feladatot lát el egyszerre, több alkalmazás párhuzamos futtatásával. Az korai 90-es években, speciális chipek kellettek, hogy ellássák azokat a feladatokat, amiket ma természetesnek veszünk. Folyamatos videó és audio lejátszás elképzelhetetlen volt akkoriban, ma viszont már alapvetı. Egy jó aktuális példa ilyen alkalmazásra az Internet telefonálás, vagy videó konferenciázás. Itt az adatok valós idıben kódoltak, miközben a normál irodai szoftverek, vagy akár a játékok párhuzamosan futnak tovább. Egyszerősítve, a legtöbb dolog amit ma természetesnek veszünk, még sehol sem volt a képben néhány évvel ezelıtt. Íme, az elsı lépés egy hihetetlen gyors fejlıdési folyamatban: az Intel elsı processzora, a 4004-es, 1971-bıl tranzisztorból állt, 12 V magfeszültséget vett fel, és 640 bájtnyi memóriát volt képes megcímezni. Nem volt szüksége semmilyen hőtıbordára. Fel kell ismernünk, hogy a személyi számítógép befurakodik gyakorlatilag életünk minden területére. A fejlesztés legnagyobb részét két cég vezette, név szerint az AMD és az Intel. Utóbbinak meghatározó beleszólása volt napjainak szabványainak kifejlıdésére. Nézzünk pár tömör példát, hogy illusztráljuk a gyors fejlıdését az elmúlt éveknek! Az Intel elsı processzora, a 4004-es, amit 1971-ben mutattak be, tranzisztorból állt. Vessük ezt össze napjaink Pentium Extreme Edition 840 processzorában található 230 millió tranzisztorával. Ez szeres növekedés! Nézzük meg újra, más szemszögbıl. A tér, amit régebben egyetlen tranzisztor foglalt el, most darabnak ad helyet. Ez a fejlıdés kéz a kézben ment végbe a magfeszültség 12 V-ról (1971) a jelenlegi 1,2 V-ra csökkentésével. És ez még nem az alsó határ: a hagyományos szilícium alapú tranzisztoroknak legalább 0,7 V-ra van szükségük egy tranzakció végrehajtásához.

2 Ez a grafikon az AMD és Intel processzorok órajelének fejlıdését mutatja 1993-tól 2005 végéig között az átlagos órajel tízszeresére nıtt. Majd stagnálás állt be: az elmúlt 4 évben a frekvenciák még csak meg sem duplázódtak. A hı disszipáció akadályozza a magasabb órajeleket A ravasz megfigyelı észreveheti, hogy az órajel háború a két rivális cég között gyakorlatilag megállt. Az AMD és az Intel most azon ügyeskedik, hogy minél több rejtélyes terméknévvel álcázza a processzorok valós órajelét. Egy 2 évvel ezelıtti túlhajtás teszten, müncheni laborunknak sikerült egy Pentium 4 processzort 4 GHz-en mőködtetni, hagyományos léghőtéses módszerrel. Egy világrekord beállítási kísérletben (az 5 GHz-es projectünk) egészen 5,25 GHz-et értünk el, és világrekord 7 GHz körül van valahol, napjainkban. Azonban az átlagfelhasználók még nem láthatnak ilyen sebességeket. Kéz a kézben a növekvı teljesítménnyel jött a növekvı erıforrásigény, 1993 és napjaink között. 130 wattos maximális hıtermelésével jelenleg az Intel energiaéhesebb, mint versenytársa az AMD ig mindkét cég azonos technológiai ösvényen haladt, de utána az útjaik szétváltak. Manapság az AMD biztosan vezeti az Intelt mind a teljesítmény, mind az energia kihasználás terén. A legnagyobb gond, amivel ma a lapkagyártóknak szembe kell nézniük, hogy a hıtermelés együtt nı a frekvenciaemeléssel. Egyelıre egyik gyártó sem tudott kielégítı

3 megoldást találni. Ehelyett a processzor miniatürizálás fejlıdésének elınyeit használták ki, és elkezdtek két fizikai magot elhelyezni egy tálcára. Ez a technika segíti egyenletesebben elosztani a hıt a processzor felületén, miközben általánosságban biztosítja a magasabb teljesítményt, egymagos társaival szemben, a modern alkalmazások használatánál, akár alacsonyabb órajel mellett. Egyelıre azonban, a 4 GHz-es korlát áthatolhatatlan akadály marad, legalábbis amíg elfogadható hı disszipációs szintet szeretnénk tartani. Hiszen 130 wattnyi hıtermelés leadása drága és extravagáns hőtési rendszert igényel, ami nem könnyen valósítható meg tömegszinten. Ennek egyik eredményeként a Pentium marad a legmagasabb frekvenciájú processzor az Intel részérıl. A probléma nem olyan hangsúlyos (még?) az AMD processzorok részérıl, mivel azok órajelei, és ebbıl adódóan hıtermelése jóval alacsonyabbak. Megint szeretnénk bemutatni egy alapvetı példát, demonstrálandó az elmúlt 12 év ezen fejlesztéseit. Míg az eredeti Pentium 60, ami 1993 táján jelent meg, mindössze egy aprócska hőtıbordát hordozott, napjaink modelljei csecsemıfejnyi aktív megoldásokat igényelnek, és hangjuk gyakran inkább egy porszívóéra emlékeztet, mintsem számítógép alkatrészre. Ha ez a folyamat folytatódik, lehet hogy idıvel autóhőtı mérető bordákat fogunk látni? Egy kép ami többet mond ezer szónál. Elıtérbe a Pentium Overdrive 1993-ból, hőtıbordájával kiegészítve. A vakító jelenség mögötte csak az alap Pentium 4 hőtés, 2005-bıl. Vajon a jövı még nagyobb hőtırendszereket hoz? Tények és Ábrák A Teljesítmény Evolúciója A processzorok fejlıdése 1993 és 2005 között semmi meglepıt nem tartalmaz. Az órajel az égbe tört 60 MHz-rıl (Pentium 60) MHz-ig (Pentium 4 670), ami 63-szoros növekedés. Párhuzamosan, a számítógép fı memóriája is megnövekedett. Ma még a belépı szintő komputerek memóriamérete is eléri a csúcs-gépek merevlemezeinek kapacitását, 1993-ból. Ez a növekedés az órajelben és memória kapacitásban nem eredményezett arányos teljesítménynövekedést, mivel a költségek is növekedtek. Ellenben nem lehet lefikázni napjaink processzorainak teljesítmény jellemzıit. Gondoljunk arra, hogy egy zenei CD MP3 formátumba kódolása majd 5 órába telt ban, míg ugyanez a feladat kevesebb, mint 5 percet vesz ma igénybe. Egy újabb összehasonlítás? A 90-es évek közepén, a leggyorsabb PC hálózatok mindössze kb. 10 MBit/s sebességgel továbbítottak adatokat (és csak half-duplex üzemmódban). Ma, a vezeték nélküli hálózatok használnak akár 54 MBits/s sebességet, és több esetben többszörös frekvencián, eközben vezetékhez kötött társaik elérik az 1

4 GBit/s-t. Másként megközelítve: az adatátviteli sebesség két hálózati gép között ma nagyobb, mint amit a PC-k belsıleg képesek voltak feldolgozni 10 éve. A Pentium 60-as memória alrendszere nagyjából 40 MB/s adatot volt képes kezelni egy Gigabites Ethernet hálózat ennek dupláját képes átvinni. A 3,5 Floppy: az utolsó túlélı ıslény Egy stalwart komponens túlélte mindezt az innovációt: a 3,5 inches floppy lemez. Eredetileg a Sony tervezte, és gyorsan alapvetı kiegészítıjévé vált az IBM-kompatibilis PC-knek (emlékeznek arra, amikor így hívták ıket?). A floppy az egyetlen alkotóelem, amely még mindig használatban van, gyakorlatilag változatlanul 18 esztendınyi szolgálata alatt; 360 fordulat per perc mellett 34 kb/s átviteli sebességet kínálva. Ismét csak nézzük ezt napjaink világának szemszögébıl! Áthozni egy állományt a komputeredre egy másik kontinensen, mérföldre lévı szerverrıl háromszor, vagy még többször gyorsabb, mint beolvasni a beépített lemezmeghajtódról. És mindezek ellenére: a floppy él. Energiafelhasználás hatékonysága teljesítmény per wattban A teljesítmény per watt alakulása az AMD proecesszoroknál, 1993-tól napjainkig. Ahogy látható, a wattonkénti teljesítmény nagymértékben nıtt az évek során.

5 Ugyanez a fejlıdés az Intel processzoroknál, szintén 1993-tól napjainkig. Azonban, a jelenlegi CPU-k eredményei nem feltétlenül mutatnak magasabb teljesítményt, ugyanis a magasabb órajel nem mindig azonítható arányosan nagyobb teljesítménnyel. Azért, ahogy az AMD processzorok esetében is, a wattonkénti teljesítmény iszonyúan megnövekedett. Mire jó a magasabb órajel a végfelhasználónak, ha a hıtermelés szédítı mértékeket ölt? Az energiaköltség emelkedésének idején, új mértékegység válik döntı tényezıvé, név szerint a teljesítmény per Watt, ahol a Watt a processzor energiafogyasztásának mértékegysége. Hosszú idın át az órajel = teljesítmény egyenlet volt az elfogadott mérıszáma a valósidejő teljesítménynek, vagy más szóval az értéknek. Ezen alapulva az eredeti Pentium 60 6 MHz/W-ot tudott 1993-ban. Összehasonlításképp, a mai 3,8 GHz-en futó Pentium 4 eszményi a maga 33 MHz/W hatékonyságával. Ábráink egyértelmően mutatják ezt a fejlıdést óta a processzorok teljesítménye drámaian megnövekedett hıleadásukhoz viszonyítva. Mindazonáltal, az örökös nyafogók továbbra is tagadják ezt a tényt. Az AMD processzorai hatékonyabbak, mint az Intel ajánlatai, fıképp, ha az ikermagos processzorokat vesszük figyelembe. Az AMD-nek nem volt szüksége a frekvenciák nagymértékő csökkentésére, az egymagos verziókhoz képest. Ellenben az Intelnek maximálnia kellett ikermagos processzorainak órajelét 3,2 GHz-nél; a 3,8 GHz-es Pentium ikermagos változata jelenleg kivitelezhetetlen. Szintén több kritika vitatja, hogy gyakorlatilag nincsenek komoly és értelmes alkalmazások ikermagos CPU-kra. És ismét az találjuk, hogy nehéz vitatkozni ezzel a kijelentéssel. Sajnos ez nem is fog nagyon változni a közeljövıben, bizonytalanságban hagyva a felhasználót, amíg a szoftverek szál-optimalizáltak nem lesznek. Processzor Frissítések A Pentium as sorozat A fejlesztés egy új lépcsıfoka került bemutatásra, mindössze 3 hónappal a 3,8 GHZ-es Pentium 4 570, az 500-as sorozat leggyorsabb processzorának kiadása után. Az úgynevezett 600-as széria szintén a Prescott magra épül, csak dupla L2 gyorsítótárral. Bevezetésekor az új család leggyorsabb 3,6 GHz-es CPU-ja a Pentium volt.

6 A 600-as sorozatú Prescott processzorok felülete 135 mm 2 helyet foglal. Ezen kívül, a 600-as sorozat az EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology), XD, EM64T és TM2 (Thermal Monitor 2) jellemzıkkel lett felruházva, a kezdetektıl fogva. Az 500-as sorozat eközben ezeket csak hosszabb idı elteltével kapta meg. A Hyper Threading technológia szintén kisebb javítást esett át az új 600-as szériában. Végül, az Intel jóváhagyása a 4 ciklusú CAS késleltetéső DDR2 memóriákra szintén elfogadott lett. Ezzel egyidıben, az elsı Prescott magokban megjelent Thermal Monitor 1 változatot lecserélte a jóval intelligensebb 2-es verzió. Ez biztosítja, hogy a számítógépen normálisan folytathassuk a munkát; ellentétben a Thermal Monitor 1-vel, ami teljes órajel ciklusokat hagyott ki, hogy a processzor lehőlhessen, a Thermal Monitor 2 egyszerően csökkenti a CPU belsı órajelét. Így, bár az órajel ciklusok hosszabbak, még mindig folytonosabbak, és nem eredményez megakadást a rendszerben. A mőködési elve a Thermal Monitor 2-nek: a kapott TM2 órajel ciklsusok továbbra is szabályosak, ellenben a TM1-ével. A nagyobb, 2 MB-os L2 gyorsítótár ellenére, a 600-as sorozat nem igazán mutat nagy elırelépést teljesítményben. A probléma itt a nagyobb gyorsítótár magasabb késleltetésében rejlik. Ennek eredményeként, az átlagos teljesítménynövekedés a 600-as sorozat processzorainál a megegyezı típusú 500-as szériával szemben durván 200 MHz órajel különbségben tükrözıdik. Ez leginkább a nagyobb gyorsítótárat kihasználó alkalmazásoknál jelentkezik, mint például játékoknál. AMD Platform Gondok Amióta az AMD nem gyárt több lapkakészletet az asztali piacra, partnercégeire kell támaszkodnia, hogy legyártassa velük. A lista igen meggyızı, mivel olyan cégeket tartalmaz, mint az Ali/ULi, ATI, NVIDIA, SiS és a VIA. Ma az NVIDIA-t tartják a nagy kutyának az AMD lapkák piacán, és így az AMD legelsı, legfontosabb partnerévé vált. A VIA ezzel ellentétben, a múltban többször elidegenítette magától mind a vevıket, mind az alaplapgyártókat, miután számos vitára okot adó

7 lapkát gyártott. Az ATI nem volt képes felmutatni AMD asztali lapkakészletet megfelelı idıben, és azok a modellek, amelyeket bejelentett olykor sosem láttak napvilágot. Ennek eredményeként az AMD maga nem nyújtott stabil és érett asztali platformot. Valóban, új lapkák tesztdarabjain végzett kísérleteink szerint, gyakran ütköztünk számos problémába. Bizonyos esetekben, a termék még nem érte el a megfelelı kiforrottságot a hivatalos kibocsátás dátumára, folyamatosan instabilitást és összeomlást okoztak. Más termékek, mint például a VIA PT880 Pro, amit 2005 januárjában teszteltünk, sosem játszottak fontos szerepet a piacon. Szeretnénk látni egy teljes megoldást, mint amit az Intel kínál - lapkák és processzorok ugyanattól a cégtıl, kipróbálva és letesztelve kompatibilitás szempontjából ami segítene megelızni a gyerekbetegségeket a CPU és a platform többi része között. Három lapkakészlet került bemutatásra a Socket 939-es platform bevezetésével: NVIDIA nforce 3 SiS 755 / SiS 756 Via K8T800 Ezek közül, az NVIDIA nforce készlete vívta ki a legnagyobb piaci részesedést. Természetesen ebben az iparágban, az igen rövid termék életciklusok mellett, mire az alaplapgyártók végre irányítás alá vonnak egy lapkát, a következı már ott van a sarkon októberében, az AMD az átmenetelt a PCI Express technológiába az NVIDIA legújabb chipkészletével, az nforce 4-el tette meg. És megint csak a platform rázósan indított, kiskereskedelmi lapokkal, amik kiadás után gyorsan a süllyesztıbe kerültek. Szintén, jó néhány (alaplap) átdolgozás volt szükséges mire az alaplapgyártók végül megbirkóztak a chipkészlettel. Mégis, ma az nforce 4-et tartják a legstabilabb AMD asztali platformnak, a nézetet alátámasztotta a problémák hiánya saját élı terheléstesztünkön. Jelenleg az AMD CPU-knak meg kell lenniük a DDR2 memóriák nélkül, a nem fejleszthetı beépített memóriavezérlı miatt. Köszönhetıen a nagyon jó memória teljesítménynek, a fejlesztés szükségessége nem túl sürgetı mindazonáltal. Végülis, az AMD 95%-át eléri az Athlon 64 kétcsatornás interfészének elméleti 6,4 GB/s sávszélességnek. AMD Nevezéktan Problémák Az AMD CPU-k tömkelegét gyártotta 8 különbözı kódnéven a Socket 939-es platformra. Technológiailag ezek csak három fontos területen különböznek: gyártási eljárás, L2 gyorsítótár mérete és az SSE3 utasításkészlet támogatása. Az AMD ez utóbbi aspektust 2005 májusától kezdıdıen vezette be a processzoraiba. Amikor egy processzor gyártási eljárása megváltozik, vagy egy új tulajdonság kerül hozzáadásra, ez nem tükrözıdik a termék nevében. Például, az Athlon létezik SSE3 kiterjesztéssel és anélkül, 90 nm-es és 130 nm-es verziókban is. Más szavakkal, a vevı megvásárolhatja a Clawhammer, Newcastle, Winchester vagy Venice verzióját a processzornak, de képtelen lenne megmondani a különbséget a kiskereskedelmi csomagolás vagy a modell szám alapján. Ez problémás, mivel mindegyik változat jelentısen különbözik, ha a teljesítmény és a hıtermelés kerül szóba. Amióta a vevık meg akarják tudni különböztetni az egyedi változatokat, az értékesítési csatorna felhozakodott saját megoldásával, és elkezdte feltüntetni a processzor kódnevét

8 a modell szám mellett. Ez példázza, hogy milyen zavaró lehet a CPU vásárlás a vevınek, és milyen nehéz a kiskereskedınek processzorokat hirdetnie értelmes módon. Speciális azonosítók, mint a kódnév és a modell szám szükségesek, hogy segítsék a vevıket utat találni az AMD processzorok tömegében. A múltban több visszajelzés volt, hogy újracímkézett AMD processzorok találtak utat a kiskereskedelmi csatornákba. Válaszul erre, a lapkagyártó kivételes megoldással állt elı hogy segítse a vásárlókat beazonosítani az eredeti AMD CPU-kat, ezzel biztosítva lelki nyugalmukat. A processzorok dobozos változata kis hologramot tartalmaz a doboz elejének bal alsó sarkán. Az AMD leírása hogyan ellenırízzük a hologram eredetiségét, Ahogy mutatja, különbözı részletek válnak láthatóvá, ahogy a hologramot különbözı irányokból nézzük. Forrás: