Обзор процессора AMD Duron 650

В то время, когда популярность Socket 7 платформ находилась на самом пике, и оба крупнейших микропроцессорных производителя и Intel, и AMD делали процессоры под этот разъем, мы привыкли к тому что AMD предлагала менее производительные, но и более дешевые решения. Однако, год назад это положение коренным образом изменилось. Анонсировав Athlon, который архитектурно превосходит Intel Pentium III, AMD удалось на какое-то время захватить лидерство в производительности процессоров. И хотя Intel впоследствии удалось усовершенствовать ядро своих процессоров, в которое был добавлен встроенный кеш второго уровня, AMD прочно обосновалась на рынке скоростных CPU, где и по сей день продолжает укреплять свои позиции.

В настоящий момент AMD применяет против Intel два средства. Первое — агрессивная ценовая политика, в результате которой процессоры Athlon оказались намного дешевле своих соперников, Intel Pentium III, работающих на аналогичной частоте. И второе — благодаря своей архитектуре AMD удается повышать частоту своих процессоров несколько легче, чем Intel. В результате, на настоящий момент, например, AMD уже серийно продает свои гигагерцовые CPU, в то время как аналогичные Intel Pentium III ожидаются только к сентябрю.

Однако, есть у AMD и проблемы. Самая большая головная боль с Athlon — это кеш второго уровня, выполненный в виде микросхем SRAM, которые до недавнего времени располагались на процессорной плате и производились сторонними производителями. Младшие модели Athlon имели L2-кеш, работающий на половинной частоте ядра процессора, однако по мере роста частот производители SRAM не поспевали за AMD и не могли обеспечить поставки микросхем кеша, работающих на 1/2 частоты процессора. В результате, начиная с частоты 750 МГц Athlon стал снабжаться кеш-памятью, работающей на 2/5 частоты процессора, а начиная с частоты 900 МГц — и вовсе работающей на 1/3 частоты. Таким образом, получилась парадоксальная ситуация, когда самый быстрый L2-кеш оказался у 700-мегагерцового Athlon. AMD же, естественно, такая ситуация устроить не могла, так как медленная кеш-память второго уровня начала сдерживать рост производительности процессоров.

Поэтому, решение наконец-то переместить L2-кеш AMD Athlon с внешней процессорной платы внутрь ядра выглядит вполне логично. Тем более, что оба завода AMD и в Остине и в Дрездене успешно освоили технологию 0.18 мкм, что позволило при переходе со старой 0.25 мкм технологии уменьшить площадь ядра Athlon на 82 кв.мм.

В результате, линейка AMD Athlon получила продолжение в лице процессоров на ядре Thunderbird, имеющих кеш первого уровня размером 128Кбайт и 256-килобайтный интегрированный в ядро кеш второго уровня, работающий на полной частоте CPU. Это семейство новых AMD Athlon с частотой 750 МГц и выше было анонсировано более двух недель назад.

Однако, этим AMD не ограничилась. Еще год назад при представлении Athlon компания заявила о намерении производства различных модификаций своего CPU, рассчитанных на различные сектора рынка. И вот, наконец, теперь она начала осуществлять свои планы, представив и семейство процессоров AMD Duron ориентированное на low-end сектор и являющееся прямым конкурентом Intel Celeron.

     

Итак, посмотрим, что же представляют из себя процессоры Duron с точки зрения их основных характеристик:

• Чип, производимый по технологии 0.18 мкм с использованием медных соединений
• Ядро Spitfire, основанное на архитектуре Athlon. Содержит 25 млн. транзисторов и имеет площадь 100 кв.мм
• Работает в специальных материнских платах с 462-контактным процессорным разъемом Socket A
• Использует высокопроизводительную 100 МГц DDR системную шину EV6
• Кеш первого уровня 128 Кбайт — по 64 Кбайта на код и на данные
• Интегрированный кеш второго уровня 64 Кбайта. Работает на полной частоте ядра
• Напряжение питания — 1.5В
• Набор SIMD-инструкций 3DNow!
• Выпускаются версии с частотами 600, 650, 700 МГц

Итак, с точки зрения архитектуры, Duron ничем не отличается от обычного Athlon, кроме встроенного в ядро 64-Кбайтного кеша второго уровня. Если же сравнить Duron с новыми Athlon на ядре Thunderbird, то различия между ними будут заключаться в размере интегрированного L2 кеша (у Thunderbird он 256 Кбайт против 64 Кбайт у Duron) и в частотах (Thunderbird выпускаются с частотами начиная с 750МГц, а Duron — с частотами до 700 МГц). В остальном же, архитектурно и старые и новые Athlon и Duron ничем не отличаются, поэтому подробности о строении ядра этих CPU можно почерпнуть из обзора AMD Athlon 600. При этом, все же необходимо иметь в виду, что все же новые процессоры Duron и Thunderbird имеют обновленное и технологически усовершенствованное ядро, выпускаемое по технологии 0.18 мкм. В результате, например, даже получается, что ядро Duron с встроенным L2-кешем по площади даже меньше, чем ядро K75 (0.18 мкм Athlon).

И отдельно хочется коснуться нового форм-фактора и процессорного разъема, который теперь использует AMD для своих CPU. Поскольку микросхем SRAM, используемых для внешнего L2-кеша у новых процессоров Duron и Thunderbird теперь нет, AMD вслед за Intel вновь обратила внимание на процессорный разъем типа socket. Это не только более выгодно из экономических соображений (нет необходимости в процессорной плате, картридже и т.п.), но и более рационально с точки зрения организации лучшего охлаждения. В качестве такого разъема AMD решила использовать 462-контактный Socket A, который по своим размерам, да и по внешнему виду похож как на Socket 7, так и на Socket 370. Поэтому, с Socket A процессорами AMD можно использовать старые Socket 7 и Socket 370 кулеры. Единственное, не следует при этом забывать, что тепловыделение Duron несколько превосходит количество тепла, отдаваемое Celeron, поэтому они нуждаются в несколько лучшем охлаждении. Например, Duron 650 выделяет тепла примерно столько же, сколько и Intel Pentium III 733.

Цена на младшую 600-мегагерцовую модель Duron установлена на уровне стоимости старшей 600-мегагерцовой модели Intel Celeron, то есть на уровне $112 в партиях по 1000 штук. По всей видимости AMD ориентируется на стоимость Celeron и будет дальше держать паритет с конкурирующим продуктом. В принципе, это вполне логично, учитывая что оба семейства процессоров и AMD Duron, и Intel Celeron ориентированы на одну и ту же категорию покупателей.

Попробуем сравнить основные особенности обоих конкурирующих продуктов, нацеленных на применение в компьютерах стоимостью до $700. Первое, что хочется отметить в этой связи, это различный подход производителей к созданию дешевых процессоров. Intel Celeron фактически является урезанной версией Intel Pentium III с отключенной половиной L2-кеша и замедленной системной шиной. AMD Duron с этой точки зрения выглядит привлекательнее — ему ничего не отрезали и не замедляли. Duron использует собственное ядро, отличное от ядра старшей модели, Thunderbird. Что это значит в конечном итоге для нас, сказать трудно. Intel удешевляет производство за счет массовости, AMD — за счет более маленького ядра.

В обзоре Intel Celeron 566 я писал, что основной проблемой этого процессора является низкая частота системной шины — 66 МГц. Действительно, при современных частотах CPU пропускной способности процессорной шины в 528 Мбайт/с явно недостаточно. Что касается AMD Duron, то у него с системной шиной все в порядке. Поскольку этот процессор, как и остальные из семейства Athlon использует 100-мегагерцовую DDR шину EV6, пропускная способность этого звена оказывается 1,6 Гбайт/с — в 3 раза больше, чем у Celeron.

Кеш первого уровня Duron со времен выпуска первых Athlon не претерпел никаких изменений — его размер составляет 128 Кбайт. Также как и у Celeron, L1 кеш которого в размере в четыре раза уступает кешу Duron, кеш первого уровня Duron делится на две части — для кеширования данных и для кеширования инструкций.

Что же касается кеша второго уровня, то тут нас ждет небольшой сюрприз. Нетрудно заметить, что у Duron он в два раза меньше чем L1 кеш. Зачам он тогда нужен? Ответ на этот вопрос кроется в алгоритме работы L2 кеша Duron и, кстати, Thunderbird. Кеш второго уровня этих процессоров является эксклюзивным, что означает, что данные, хранящиеся в L1 кеше в нем не дублируются. Такой метод работы L2 кеша реализован пока только в новых процессорах AMD, все же интеловские процессоры имеют обычный inclusive L2 кеш, данные из L1 кеша в котором дублируются. Поэтому общий объем эффективной кеш-памяти у AMD Duron составляет 128+64=192 Кбайта, в то время как у Celeron он всего 128 Кбайт (32 Кбайта L2 кеша занято копией данных, имеющихся в L1 кеше).

Как видим, практически во всем Celeron оказался превзойден low-end процессором от AMD. Однако, и на солнце бывают пятна. Как у Athlon со внешним L2-кешем, так и у Thunderbird, и у Duron более быстрый кеш второго уровня соединяется с ядром процессора старой 64-битной шиной. К сожалению, инженеры AMD поленились перенося кеш внутрь ядра переделать его соединение с ядром. Celeron или Pentium III с ядром Coppermine с этой точки зрения выглядят значительно лучше, используемая в них технология Advanced Transfer Cache включает в себя 256-битную L2 шину кеша. Поэтому, при серьезной нагрузке на больших частотах, кеш в новых процессорах от AMD может продолжать тормозить.

Чтобы проиллюстрировать все вышесказанное приведу графики, показывающие скорость записи в память блоков данных различного размера для процессоров Intel Celeron 667 и AMD Duron 650:

AMD Duron 650


Intel Celeron 667

Итак, хорошо видно, что размер области кеша первого уровня для данных Duron превосходит размер соответсвующей области Celeron. Кеш второго уровня у Duron на фоне поистине гигантского L1 кеша практически не заметен. А вот что видно очень хорошо, так это более высокую скорость работы с памятью у Duron. Ничего в этом удивительного нет, Celeron в этом случае не поспевает за соперником из-за 66-мегагерцовой шины с низкой пропускной способностью.

С теорией покончено. Переходим к практике. В тестовой системе использовалось следующее оборудование

• Процессоры AMD Athlon 600, 650 и 700; Intel Pentium III 600EB, 667 и 733; Intel Celeron 667; AMD Duron 650
• Системные платы Chaintech 6ATA4, ASUS K7V и Gigabyte 7ZM
• 128 Мбайт PC133 SDRAM от Micron
• Видеокарта Creative 3DBlaster Annihilator Pro
• Жесткий диск IBM DJNA-372200
• Звуковая карта Creative SoundBlaster Live!

И перед тем, как перейти непосредственно к результатам практических тестов пару слов хочется сказать о Socket A ситемной плате, на базе которой выполнялось тестирование процессора AMD Duron. В настоящее время AMD рекомендует только четыре Socket A системных платы Biostar M7VKA, FIC AZ-11, Gigabyte GA-7ZM и Microstar MS-6340. Одну из них, Gigabyte 7ZM мне удалось достать. Эта плата, выполненная в MicroATX формате основана на чипсете VIA Apollo KT133 и имеет 3 слота DIMM, 3 слота PCI и по одному слоту AGP и AMR. Конфигурирование процессора на этой плате выполняется dip-переключателями, которые позволяют устанавливать несколько значений частоты FSB: 95, 100, 105, 110, 113, 115, 117 и 133 МГц. Интегрированный звук на Gigabyte 7ZM реализован на базе программного AC'97 кодека. Плата использует BIOS от AMI.

Итак, приступим. Первым делом мы посмотрим на производительность по результатам синтетических тестов, а затем обратим внимание на то, как чувствует себя Duron в реальных задачах.

Этот тест показывает производительность целочисленной части процессора и скорость работы с данными. Как видно, Duron 650 чувствует себя очень даже не плохо. Его производительность находится на уровне Intel Pentium III 600EB и AMD Athlon 600. Для процессора, рассчитанного на нижнюю ценовую категорию это довольно-таки хороший показатель. Посмотрите, например, на результаты показываемые Celeron 667. На фоне Duron он терпит полное фиаско. За это мы должны сказать спасибо Intel, наделившую свой value процессор настоящим тормозом в виде 66-мегагерцовой шины.

Этот бенчмарк показывает "чистую" скорость работы арифметического сопроцессора. Результаты еще раз подтверждают, что ядро нового Duron такое же как и у старого Athlon. Оба процессора работая на одинаковой частоте показывают одинаковое быстродействие. Кстати, поскольку все необходимые данные для FPU WinMark умещаются в L1 кеше всех протестированных процессоров, Celeron, например, демонстрирует небывало большую производительность. Теперь мы имеем еще одно указание на причину, из-за которой он работает так медленно в реальных задачах: как видно, эта причина явно находится за пределами процессорного ядра.

Этот бенчмарк, входящий в состав 3Dmark2000 демонстрирует теоретическую скорость работы процессора по обработке типовых игровых 3D-сцен при активном использовании наборов SIMD-команд SSE и 3Dnow!. Что ж, то что AMD уделила особое внимание реализации 3Dnow! в Athlon сказывается до сих пор. Как мы видим, с Duron 650 может потягаться только Intel Pentium III 733. Что же касается Celeron, то несмотря на то что он выполнен на ядре Coppermine128 и поддерживает технологию SSE, его результат показанный в этом тесте иначе как провалом назвать нельзя.

Переходим к тестам, основанным на реальных приложениях. По данным Content Creation Winstone 2000 процессоры AMD несколько опережают своих соперников от Intel. В итоге получается что Duron 650 опережает даже Intel Pentium III 733. Что же касается соотношения производительностей процессоров от AMD, то Duron оказывается совсем чуть-чуть (на 2-3%) медленнее классического Athlon, работающего на той же частоте. Конечно, это не может не радовать нас, желающих получить больше, но заплатить меньше. Однако, все же очень любопытно, под каким соусом собирается дальше продавать AMD старые Athlon…

Этот тест также использует офисные приложения для измерения производительности. Однако же, состав задач, входящих в SYSmark 2000 таков, что процессоры от Intel показывают более высокие результаты. Причины две — лучшая поддержка SSE приложениями этого теста и лучшая реализация в процессорах от Intel работы с L2 кешем. Что же касается предмета нашего рассмотрения, Duron 650, то его производительность здесь даже ниже чем у Intel Pentium III 600. Как видите, волей неволей Duron приходится сравнивать с Pentium III, так как его настоящий конкурент, Celeron, совсем неконкурентоспособен. Посудите сами — Intel Celeron 667 отстает от AMD Duron 650 более чем на 12%.

Теперь посмотрим на то, как ведет себя AMD Duron в играх. Как я уже неоднократно говорил, число fps в высоких разрешениях в Quake3 зависит в основном от частоты шины памяти и AGP. Данный случай — не исключение. Поэтому и AMD Duron, и AMD Athlon, и Intel Pentium III показывают тут одинаковую скорость. А вот Celeron отстает от остальных процессоров. Оно и не удивительно — FSB 66 МГц не может гарантировать необходимую для современных задач пропускную способность.

Показатели в режиме Fast — очень хороший бенчмарк. Производительность Duron 650 в нем близка к скорости AMD Athlon 600, то есть на 4% меньше, чем Athlon, работающего на той же частоте 650 МГц. Intel Celeron 667 отстает же от AMD Duron 650 весьма нехило — приблизительно на 35%. Да, при условии что оба этих процессора будут стоить примерно одинаково, Duron не оставляет никаких шансов для Celeron.

Опять AMD Duron оказывается всего на 3% медленнее Athlon, работающего на той же частоте. Однако, здесь он немного проигрывает и Intel Pentium III 600EB.

Картина аналогичная результатам предыдущего бенчмарка. И снова Celeron 667 оказывается далеко позади: его отставание от AMD Duron 650 составляет более 16%.

Expendable — игра, производящая во время своей работы интенсивные операции с большими объемами данных. Поэтому в данном случае сильно сказывается наличие большого кеша второго уровня. Поэтому здесь AMD Duron 650 слегка проигрывает AMD Athlon 600 и его производительность оказывается на уровне Intel Pentium III 600EB. Что же касается Celeron 667, то он тут отстает от Duron 650 приблизительно на 25%.

В низком разрешении в Expendable результаты получаются аналогичные. Единственное, что можно отметить, так это еще большее отставание Celeron 667.

В заключение несколько слов относительно разгона. Как мы показали в одной из наших последних статей, Intel Celeron — хорошо разгоняемый процессор. Например, Celeron 667 может быть разогнан до 1 ГГц. При этом снимается один из основных факторов, сдерживающих производительность Celeron, медленная процессорная шина, и он начинает показывать более адекватную скорость. Как же обстоит дело с Duron?

Duron, также как и все остальные современные процессоры имеет зафиксированный в ядре коэффициент умножения. Хотя и есть информация о том, что ряд системных плат сможет "обходить" это ограничение, на практике пока такие решения недоступны. Поэтому, единственный способ в настоящий момент разогнать AMD Duron, это сделать это посредством увеличения частоты системной шины. Однако, системная шина EV6, применяемая в Socket A системах, не очень-то дружественна оверклокингу. Из-за того, что данные по ней передаются с частотой 200 МГц, малейшее повышение этой частоты может вызвать резкое ухудшение стабильности системы. Поэтому, при тестовых испытаниях Duron 650 я смог повысить частоту FSB только на 10% — до 110 МГц. Все попытки дальнейшего разгона AMD Duron плодов не принесли — система либо становилась крайне нестабильной, либо зависала при загрузке.

Таким образом, получается, что если рассчитывать на оверклокинг системы, то сейчас лучшим выбором все равно остается Intel Celeron, который нередко можно разогнать на 50% и более. Но пройдет еще немного времени и эта ситуация тоже может легко поменяться, причем опять не в пользу Celeron. Дело в том, что, как оказалось, обойти зафиксированный коэффициент умножения Duron все-таки возможно. Хотя этот метод не так прост в реализации и требует от производителей системных плат программирования на уровне BIOS. Но пара производителей системных плат, располагающих сильными командами разработчиков, ASUS и QDI реализовали данный алгоритм в своих Socket A продуктах. Нам же теперь только остается дождаться появления на рынке системных плат ASUS A7V и QDI K7T.

К сожалению, необходимо отметить тот факт, что в настоящее время купить даже любую Socket A плату достаточно проблематично. Остается только надеяться, что ситуация, которую можно было наблюдать при выпуске Athlon, когда количество произведенных AMD процессоров значительно превосходило количество доступных на рынке плат под него, не повторится.

Выводы

Процессор AMD Duron удался. Это можно сказать определенно. Его производительность находится на достаточно высоком уровне, чтобы не только обогнать конкурирующий Intel Celeron, но и вообще не оставить ему никаких шансов в штатном режиме. Производительность AMD Duron 650 всего на несколько процентов меньше скорости AMD Athlon 650 и примерно соответствует производительности Intel Pentium III 600EB. Таким образом, выход Duron, если Intel не предпримет никаких действий для улучшения производительности своего low-end процессора, означает смерть Celeron.

Так что теперь, скорее всего, следует ожидать скорого перевода линейки Celeron на 100-мегагерцовую системную шину. По крайней мере, это самый простой способ для Intel спасти линейку Celeron.

А учитывая возможность разблокирования зафиксированного в AMD Duron множителя, Celeron может легко утратить и любовь оверклокеров. К сожалению, мы пока не располагаем платами, позволяющими провести всесторонний анализ возможностей разгона Duron, однако впоследствии мы наверняка вернемся к этой теме.