Очевидно, что дальнейший прогресс десктопной процессорной линейки Athlon 64 X2 будет возможен только с внедрением новых технологических процессов. И, к счастью, AMD наконец-то удалось приступить к массовому выпуску 65 нм полупроводниковых процессорных кристаллов, о чём компания с радостью объявила в начале декабря. В настоящее время на прилавках магазинов уже начинают появляться процессоры Athlon 64 X2, в основе которых лежат новые ядра Brisbane, выпущенные с применением нового технологического процесса.

Следует заметить, что вместе с началом применения новой технологии производства AMD начала внедрение 300 мм подложек, что, вместе с уменьшением площади ядра процессора, должно привести к снижению себестоимости готовой продукции. Вероятно, этот факт даст почву для нового ценового манёвра в конкурентной борьбе с Intel, который можно будет использовать AMD до выхода более производительных процессоров с усовершенствованной микроархитектурой K8L. Помимо снижения себестоимости ядро Brisbane, очевидно, позволит AMD выпускать и более экономичные с точки зрения энергопотребления и тепловыделения CPU. Хочется надеяться, что теперь Athlon 64 X2 смогут конкурировать с Core 2 Duo хотя бы с точки зрения соотношения "производительность на Ватт". Ведь никаких микроархитектурных усовершенствований в Brisbane нет, а значит, ждать увеличения производительности новых процессоров вроде бы неоткуда.

Впрочем, во всём хочется убедиться самостоятельно. А потому мы приняли решение протестировать силами нашей лаборатории один из новых CPU от AMD, выпущенный по новому технологическому процессу. Именно поэтому на сайте и появилась данная статья, посвящённая тестированию процессора Athlon 64 X2 4800+, в основе которого лежит ядро Brisbane.

Brisbane в подробностях:

Несмотря на название этого раздела, какие-то особенные подробности о новом ядре Brisbane сообщить достаточно сложно. Дело в том, что при создании этого ядра AMD ставила перед собой единственную задачу – освоение более совершенного технологического процесса. Именно поэтому Brisbane представляет собой лишь банальный редизайн хорошо знакомого нам ядра Windsor, которое лежит сегодня в основе всех двухъядерных Socket AM2 процессоров, выпускаемых по 90 нм технологии. Различия следует искать лишь в площади ядра, тепловых и электрических характеристиках. Это, собственно, хорошо видно из приведённой ниже таблицы:

Число транзисторов в ядре Brisbane равно числу транзисторов в ядре Windsor, обладающем аналогичным объёмом L2 кэш-памяти. Это, собственно, и указывает на отсутствие изменений на микроархитектурном уровне при переходе к более совершенному техпроцессу. В тоже время применение более новой технологии производства позволило уменьшить площадь ядра процессора Athlon 64 X2 более чем на 30%.

Важно отметить, что Brisbane в отличие от предшественника существует лишь в одном варианте – с уменьшенной до 512 Кбайт на ядро кэш-памятью второго уровня. Версия с большим объёмом кэш-памяти пока что редизайну не подверглась. Очевидно, что снижение себестоимости производства – одна из основных задач, решаемых AMD с выпуском 65 нм ядра.

На это же косвенно указывают и частоты процессоров, основанных на новом ядре. AMD начала его внедрение отнюдь не с верхних моделей. Brisbane пока что найдёт применение только в некоторых CPU среднего ценового диапазона.

Впрочем, говорить о том, что появление Brisbane не привнесло совершенно никаких нововведений, будет не совсем верно. Кое-какие неожиданности, правда, косметического характера, в новом ядре всё-таки есть. А именно, инженеры AMD реализовали в нём поддержку дробных коэффициентов умножения, которые изменяются теперь не с дискретностью 1x, как раньше, а через 0.5х. В результате, процессоры, базирующиеся на Brisbane, могут иметь штатные тактовые частоты, отличающиеся друг от друга лишь на 100 МГц. Соответственно, благодаря этому нововведению, линейка процессоров Athlon 64 X2 получает большую гибкость за счёт расширения ассортимента.

Новая линейка двухъядерных Socket AM2 процессоров AMD

В каких же процессорах можно встретить сегодня новое ядро, производимое по технологическому процессу с нормами производства 65 нм? Ответ на этот вопрос даёт следующая таблица, в которой отражено текущее состояние линейки процессоров Athlon 64 X2 для гнезда Socket AM2.

Современное состояние линейки Athlon 64 X2 таково, что разные ядра могут применяться пока лишь в одной модели процессора, с рейтингом 5000+. Но очевидно, что различить ядра в этом случае будет достаточно просто – по типичному тепловыделению. Его уровень у процессоров с новым 65 нм ядром равен 65 Вт и совпадает с аналогичной характеристикой Energy Efficient моделей с ядром Windsor. Однако до сих пор AMD не могла предложить экономичную вариацию Athlon 64 X2 5000+.

Таким образом, появление ядра Brisbane позволяет AMD превратить свои Energy Efficient процессоры в по-настоящему массовое решение: 65 нм техпроцесс даёт возможность этому производителю уменьшить тепловыделение своих CPU безо всяких оговорок. Действительно, TDP новых массовых процессоров Athlon 64 X2 сравнялось с типичным тепловыделением конкурирующих CPU линейки Intel Core 2 Duo.

Что же касается тактовых частот остальных процессоров на базе ядра Brisbane, кроме модели 5000+, то они с частотами CPU на ядре Windsor не пересекаются. Достигается это за счёт активного применения у новых процессоров дробных множителей. При этом CPU, основанные на Brisbane, получили те рейтинги, которые ранее были присущи выведенным из линейки процессорам среднего ценового диапазона с кэш-памятью второго уровня общим объёмом 2 Мбайта. Сегодня же кэш-память такого объёма встречается только у Athlon 64 X2 5200+ и 5600+, а также у процессоров серии Athlon 64 FX.

В дальнейшем (ориентировочно во втором квартале 2007 года) компания AMD планирует расширить ассортимент двухъядерных процессоров с 65 нм ядром Brisbane за счёт выпуска соответствующих моделей с рейтингами 5200+ и 5400+, тактовые частоты которых составят 2.7 и 2.8 ГГц. Кроме того, ожидается, что в перспективе нижняя часть линейки CPU с 65 нм ядром будет продублирована и более экономичными предложениями, типичное тепловыделение которых снизится до 35 Вт.

Brisbane медленнее Windsor? Синтетические тесты

В пользу того, что с точки зрения скорости работы процессоры, основанные на ядрах Brisbane и Windsor и работающие при одной и той же тактовой частоте, не должны различаться, говорит как одинаковое число транзисторов, так и тот факт, что, по заверениям AMD, в Brisbane не вносились никакие микроархитектурные изменения. Тем не менее, в сети можно найти материалы, утверждающие, что это не совсем так. Что ж, придётся проверить.

В первую очередь мы приняли решение сопоставить между собой скорости вычислительных блоков процессоров, основанных на новом и старом ядрах. Для этого мы сравнили между собой производительность двух CPU: основанного на ядре Brisbane и базирующегося на ядре Windsor (и обладающего L2 кэшем общим объёмом 1 Мбайт). Для того чтобы такое сравнение имело смысл, тактовая частота обоих процессоров была выставлена в одно и то же значение – 2.4 ГГц. В тестировании применялись процессорные бенчмарки, входящие в тестовый пакет SiSoftware Sandra XI.

Быстродействие основных вычислительных узлов процессорных ядер, как и ожидалось, оказалось одинаковым. Наблюдаемые небольшие расхождения вполне укладываются в допустимую погрешность измерения.

Процессорные тесты из SiSoftware Sandra XI хороши тем, что их результаты не зависят от скорости работы подсистемы памяти, они характеризуют лишь "чистую" производительность процессора. Тем не менее, в реальных приложениях влияние на скорость работы оказывает, естественно, и скорость получения данных процессором из памяти. Поэтому, отдельно нами была измерена пропускная способность памяти, а также её латентность и латентность L2 кэша. В данном тесте нами использовалась двухканальная DDR2-800 память, работающая с задержками 4-4-4-12-1T.

А вот при измерении скорость работы процессоров с памятью нас поджидала странная неожиданность. Как показывают полученные результаты, L2 кэш процессоров с новым 65 нм ядром Brisbane имеет более высокую латентность, что влечёт за собой увеличение латентности всей подсистемы памяти. А в конечном итоге это приводит и к снижению интегральной пропускной способности подсистемы памяти.

Полученные в SiSoftware Sandra XI печальные результаты подтверждаются и другими синтетическими тестами подсистемы памяти.

Сомнений быть не может: L2 кэш в новом ядре для процессоров Athlon 64 X2, выпускаемом по новому 65 нм технологическому процессу, замедлился. В итоге, новые процессоры работают с данными медленнее, чем их 90 нм предшественники, что, естественно, будет отражаться и на производительности в реальных приложениях.

Следует отметить, что сама организация кэш-памяти второго уровня при этом не изменилась, она имеет 16 областей ассоциативности и длину строки 64 байта.

Поэтому, корень внезапно обнаружившихся проблем следует искать где-то в другом месте. Комментарий представителей AMD по этому поводу гласит, что латентность L2 кэша увеличилась вследствие сделанного инженерами компании задела под увеличение объёма кэша. Но, на наш взгляд, данное объяснение выглядит не столь убедительно, как того хотелось бы. Во-первых, текущие планы AMD не содержат сведений о намечающемся росте объёма кэша второго уровня, даже при переходе к микроархитектуре K8L. Во-вторых, процессоры, построенные на ядре Windsor с L2 кэш-памятью общим объёмом 2 Мбайта, не демонстрируют никаких отличий в быстродействии кэша по сравнению с аналогами, с уменьшенным до 1 Мбайта кэшем. Иными словами, вопрос о причинах изменения скоростных параметров кэша, на наш взгляд, остаётся открытым.

Как это не прискорбно, но в дополнение к уже сказанному надо добавить, что увеличение латентности кэш-памяти – это не единственная проблема, которая способна повлечь некоторое снижение производительности процессоров, основанных на ядре Brisbane. Существует и другой неприятный момент, связанный с использованием для формирования частоты CPU дробных множителей. Чередование частот с шагом в 100 МГц повлекло за собой снижение реальной частоты памяти в некоторых режимах. Это обусловлено тем, что для её формирования в процессорах с микроархитектурой K8 используется частота процессора и целочисленные делители. Подобная проблема всплывала и ранее, но у процессоров с дробными множителями она встаёт с новой силой.

Чтобы проиллюстрировать данный факт, приведём таблицу, в которой указаны реальные частоты памяти при выборе различных режимов функционирования встроенного в CPU контроллера памяти.

Ситуация, конечно, не катастрофическая, среди процессоров с целыми множителями также встречаются очень неудачные варианты тактования памяти. Но упускать из виду данный аспект явно не следует, так как для CPU с дробными множителями реальная частота памяти достаточно часто сильно отличается от ожидаемой в меньшую сторону, что отрицательно сказывается на общей производительности системы.

Тестовый процессор: Athlon 64 X2 4800+

Подошло время подробно познакомиться с процессором Athlon 64 X2 4800+, основанном на 65 нм яре Brisbane, который оказался в нашей лаборатории.

Как видно по фотографии, внешний вид у Athlon 64 X2 4800+ вполне стандартный. Маркировка ADO4800IAA5DD позволяет заключить, что формально AMD относит этот процессор к классу Energy Efficient, что не удивительно, учитывая его типичное тепловыделение в 65 Вт. Снижение тепловыделения в данном случае достигается как применением более совершенного технологического процесса, так и уменьшением напряжения питания ядра, которое составляет в общем случае 1.25-1.35 В, а для нашего конкретного процессора равнялось 1.35 В.

Диагностическая утилита CPU-Z адекватно определяет новое ядро и его основные характеристики.

Обратите внимание на частоту 2.5 ГГц и дробный множитель 12.5x: смотрится несколько непривычно. Степпинг ядра на скриншоте не указан, но на самом деле он называется G1, эту информацию можно получить на сайте amdcompare.com.

Производительность процессора Athlon 64 X2 4800+, основанного на ядре Brisbane, производимом по технологическому процессу с нормами производства 65 нм, мы сравнили со скоростью процессоров Athlon 64 X2 5000+ и Athlon 64 X2 4600+, базирующихся на более старом 90 нм ядре Windsor. Кроме того, в качестве ещё одного участника тестирования был выбран конкурирующий CPU Intel Core 2 Duo E6400, стоимость которого несколько ниже стоимости Athlon 64 X2 4800+.

В составе тестовых систем было использовано следующее оборудование:

* Процессоры:
o AMD Athlon 64 X2 5000+ (Socket AM2, 2.6GHz, 2x512KB L2);
o AMD Athlon 64 X2 4800+ (Socket AM2, 2.5GHz, 2x512KB L2);
o AMD Athlon 64 X2 4600+ (Socket AM2, 2.4GHz, 2x512KB L2);
o Intel Core 2 Duo E6400 (LGA775, 2.13GHz, 1067MHz FSB, 2MB L2).
* Материнские платы:
o ASUS P5B Deluxe (LGA775, Intel P965 Express);
o ASUS M2N32-SLI Deluxe (Socket AM2, NVIDIA nForce 590 SLI).
* Память: 2048MB DDR2-800 SDRAM (Mushkin XP2-6400PRO, 2 x 1024 MB, DDR2-800, 4-4-4-12-1T).
* Графическая карта: PowerColor X1900 XTX 512MB (PCI-E x16).
* Дисковая подсистема: Maxtor MaXLine III 250GB (SATA150).
* Операционная система: Microsoft Windows XP SP2 с DirectX 9.0c.

Тестирование выполнялась при настройках BIOS Setup материнских плат, установленных на максимальную производительность.

Производительность

Первые же тесты в реальных приложениях показывают, что все изъяны нового процессора с 65 нм ядром, о которых было сказано выше, какими бы значительными они не казались, на практике не оказывают кардинального влияния на производительность. Хотя, необходимо подчеркнуть, что скорость Athlon 64 X2 4800+ сильнее тяготеет к результатам Athlon 64 X2 4600+, чем к показателям производительности Athlon 64 X2 5000+. Ну и не без доли ехидства заметим, что Core 2 Duo E6400, по стоимости уступающий даже Athlon 64 X2 4600+, в SYSMark 2004SE ощутимо обгоняет все участвующие в тестировании Athlon 64 X2.

Никаких неожиданностей на графиках нет. Несмотря на более медленную работу с памятью из-за её более низкой частоты и более высокую латентность L2 кэша, результаты Athlon 64 X2 4800+ попадают в отведённую для них вилку между показателями быстродействия Athlon 64 X2 5000+ и Athlon 64 X2 4600+.

Проблемы в подсистеме памяти CPU, основанного на ядре Brisbane, дают о себе знать в игровых приложениях. Хотя это противоречит логике распределения модельных номеров, здесь новый Athlon 64 X2 4800+ уступает в быстродействии "старому" Athlon 64 X2 4600+, причём достаточно сильно, в районе 3-7%.

Кроме двух реальных игр в число игровых тестов мы включили результаты двух бенчмарков, основанных на движке Valve Source, который будет использоваться в будущей игре Half-Life 3. Первый бенчмарк оценивает скорость работы физики окружающей среды, а второй – скорость построения карт освещённости.

Редактирование изображений и видеомонтаж

Аналогичным образом выглядит ситуация при обработке изображений и нелинейном видеомонтаже.

Не отличаются оригинальностью и результаты, полученные в популярном профессиональном приложении 3ds max 9. При финальном рендеринге, очевидно, скорость подсистемы памяти влияет на производительность не сильно. При работе же в окнах проекции эта зависимость нарастает, а при работе с шейдерным кодом выходит на первый план.

Разгон

С точки зрения производительности в большинстве приложений никаких сюрпризов процессоры на ядре Brisbane не принесли, даже несмотря на более медленный, по сравнению с процессорами с ядром Windsor, кэш второго уровня. Но кроме производительности энтузиастов интересует и ещё один аспект эксплутационных характеристик, а именно разгонный потенциал. Ведь обычно переход на новый, более современный технологический процесс увеличивает предельные тактовые частоты процессоров. Однако в случае с Brisbane ситуация не столь очевидна, ибо штатная частота новых CPU, заявленная AMD, оказалась меньше частоты процессоров, использующих более старое 90 нм ядро.

Сомнения могут быть разрешены только посредством тестирования, которое и было нами проведено. Охлаждение процессора во время этих экспериментов выполнялось воздушным кулером Zalman CNPS9500 LED. Поскольку множитель Athlon 64 X2 4800+ на ядре Brisbane ограничен сверху штатным значением 12.5x, разгон таких CPU приходится выполнять привычным методом – повышением частоты тактового генератора. При этом дабы избежать проблем с неработоспособностью других подсистем тестовой платформы, мы снижали множитель для частоты памяти и для шины HyperTransport, связывающей процессор с SPP материнской платы.

В первую очередь мы предприняли попытку разгона процессора без увеличения напряжения питания, то есть при 1.35 В. В данных условиях нам удалось увеличить частоту тактового генератора на 15%, до 230 МГц.

В таком состоянии система, основанная на разогнанном до 2.87 ГГц процессоре с ядром Brisbane, демонстрировала полную стабильность. Это очень неплохой результат, однако рекордным на фоне успехов в разгоне CPU с ядром Windsor, его назвать всё-таки нельзя. Вслед за этим мы решили попробовать разогнать тестовый Athlon 64 X2 4800+, увеличив его напряжение питания до 1.6 В. Надо заметить, эффект от такого 18-процентного увеличения вольтажа, вряд ли можно назвать соразмерным. Максимальная тактовая частота, при которой процессор сохранял свою стабильность, увеличилась в этом случае только на 4%.

Таким образом, максимум частоты, который нам удалось получить при разгоне без применения специальных методов охлаждения, составил 3.0 ГГц.

Иными словами, ядро Brisbane не продемонстрировало никаких особых преимуществ над Windsor и с точки зрения оверклокерских возможностей. Например, в настоящее время доступны процессоры AMD с 90 нм ядром, 3 ГГц для которых является номинальной частотой. Иными словами, связывать с переводом компанией AMD производства CPU на 65 нм технологический процесс какие-то особые оверклокерские надежды пока что не следует.

Тестирование энергопотребления

После ординарных результатов, показанных процессором Athlon 64 X2 4800+, основанным на 65 нм ядре Brisbane, в тестах производительности и при разгоне, становится очевидно, что превзойти своих предшественников он сможет только лишь с точки зрения экономичности. Это, как минимум, следует из того, что величина типичного тепловыделения для всех Athlon 64 X2 с новым ядром установлена в 65 Вт, в то время как типичное тепловыделение процессоров с 90 нм ядром Windsor равняется 89 Вт. Впрочем, данное утверждение нуждается в некоторых оговорках. Дело в том, что со второй половины лета AMD предлагает и Energy Efficient процессоры, основанные на 90 нм ядре Windsor, типичное тепловыделение которых снижено до 65 Вт. А как на фоне старых Energy Efficient Athlon 64 X2 смогут проявить себя процессоры с новым ядром, производимым по 65 нм технологии, без дополнительных испытаний непонятно. В этой связи в число процессоров, которые рассматривались нами при тестировании энергопотребления, в число прочих был добавлен и Energy Efficient Athlon 64 X2 4600+, основанный на 90 нм ядре Windsor.

Во время испытаний нами было проведено сравнение величин потребляемой мощности тока, измеренных в аналогичных платформах, снабжённых различными процессорами. В проведённых опытах устанавливалось значение токов, проходящих через схему питания процессора и позволяющих оценить энергопотребление самих CPU (без учёта КПД конвертера питания процессора). Для создания нагрузки на процессоры использовались утилиты S&M и Intel Thermal Analysis Tool. Энергосберегающие технологии AMD Cool’n’Quiet и Enhanced Intel SpeedStep во время тестов были активизированы.

Картина складывается весьма любопытная. Сразу обратим внимание на то, что процессор Core 2 Duo E6400 демонстрирует гораздо лучшую, чем предложения AMD, экономичность при полной нагрузке, но в то же время уступает им по энергопотреблению в состоянии простоя. Что же касается сопоставления результатов Athlon 64 X2 4800+ и процессоров, основанных на ядре Windsor, то выводы получаются весьма неоднозначными. Дело в том, что процессор с 65 нм ядром кажется более выгодным с точки зрения соотношения "производительность на Ватт" по сравнению с обычными Athlon 64 X2. Но при этом Energy Efficient Athlon 64 X2 4600+ при максимальной нагрузке умудряется продемонстрировать меньшее энергопотребление, чем CPU с 65 нм ядром.

Получается, что экономичность новых процессоров AMD не так уж и революционна. Подобное энергопотребление AMD удавалось получать и на процессорах со старым ядром Windsor. Впрочем, тогда это достигалось специальным отбором кристаллов, способных функционировать при пониженном напряжении питания. Новое же ядро Brisbane, судя по всему, позволит достичь такого же результата безо всяких дополнительных ухищрений.

Кроме того, максимальная частота Energy Efficient процессоров AMD, базирующихся на ядре Windsor, не превышает 2.4 ГГц. При помощи нового же ядра AMD получила возможность увеличить частоты CPU с тепловым пакетом 65 Вт до более внушительных 2.6 ГГц (а в перспективе – и до 2.8 ГГц).

Выводы

Новое ядро Brisbane, производимое по 65 нм технологическому процессу, вряд ли вызовет революцию на процессорном рынке. С точки зрения обычного пользователя новые процессоры, в основе которых будет применяться это ядро, мало чем отличаются от их предшественников. В новых ядрах нет никаких микроархитектурных усовершенствований, их частотный потенциал отличается от частотного потенциала процессоров с предыдущим ядром Windsor лишь незначительно.

Очевидно, что главные дивиденды от внедрения Brisbane получит сама AMD. Уменьшение площади процессорного ядра вместе с увеличением диаметра используемых в производстве полупроводниковых пластин позволит снизить себестоимость двухъядерных CPU. Кроме того, произошедшее в новом ядре внедрение дробных коэффициентов умножения даст компании возможность сформировать более гибкую линейку процессоров. Не следует забывать и о том, что, освоив 65 нм процесс до выхода перспективных CPU с усовершенствованной микроархитектурой K8L, AMD получила возможность отладить оборудование и добиться хороших технологических параметров до того момента, когда от этого станет зависеть дальнейшая судьба компании.

Что же касается потребительских качеств новых CPU, основанных на ядре Brisbane, то здесь можно заметить определённые положительные подвижки. В первую очередь, процессоры с 65 нм ядром стали более экономичны (если отказаться от сравнения со старыми Energy Efficient моделями). Все новые модели, основанные на ядре Brisbane, будут безоговорочно вписываться в требования теплового пакета 65 Вт. Во-вторых, от новых процессоров можно ожидать и несколько более лёгкого разгона.

Но достаточно ли этого, чтобы сделать новинки фаворитами стремительно редеющей армии поклонников продукции AMD? На наш взгляд – вряд ли. Тем более, что таящийся в Brisbane минус, заключающийся в более медленной работе с данными, способен затмить все перечисленные выше плюсы.