.. a 3 GHz niech 3 GHz znaczy!

2 lutego 2004 firma Intel oficjalnie wprowadziła do sprzedaży cztery nowe procesory wykonane w procesie technologicznym 90-nanometrów - znane nam dotychczas pod kodową nazwą Prescott.

Proces technologiczny Intela 90-nm (nanometr to jedna miliardowa część metra) jest obecnie jednym z najbardziej zaawansowanych procesów produkcyjnych w branży półprzewodników. Układy są produkowane z wafli o średnicy 300 mm. Nowy proces łączy w sobie wydajniejsze i bardziej energooszczędne tranzystory, naprężony krzem, miedziane połączenia o dużej szybkości i nowy materiał o niskiej stałej dielektrycznej (low-k). Po raz pierwszy wszystkie te rozwiązania zostały jednocześnie zastosowane w jednym procesie technologicznym.

rdzeń Prescott w powiększeniu

Procesory Intel Pentium 4 wykonane w technologii 90-nm - tak jak ich poprzednicy - obsługują technologię Hyper-Threading (HT), czyli potrafią pracować wydajniej w środowiskach wielozadaniowych. Nowe rozwiązania zastosowane w tych układach to m.in. udoskonalona mikroarchitektura Intel NetBurst, większa pamięć podręczna (1 MB L2 cache) oraz 13 nowych instrukcji SSE3.

Pojawienie się nowych procesorów w technologii 90-nm, nie oznacza jednak zaniedbania starszej serii. Premierze Prescotta towarzyszą także dwa mocniejsze modele z poprzedniej serii: Intel Pentium 4 HT Northwood (czyli 0,13-mikrona) pracujący z częstotliwością 3.4 GHz, oraz Pentium 4 HT Extreme Edition 3.4 GHz (w technologii 0,13-mikrona z pamięcią cache L3 = 2 MB).

Przyglądając się powyższej tabelce i nawiązując do naszego tytułu na wstępie, nasuwa się już jedno podstawowe pytanie: czy 3 GHz nadal znaczy 3GHz ? Jak wiadomo firma Intel nigdy nie stosowała współczynników wydajności - w przeciwieństwie do swojego konkurenta, firmy AMD - tak więc pojawia się pewien dylemat. Skoro jeden Pentium 4 ma cache L2 = 512 KB, kolejny Pentium 4 ma dwa razy większy cache L2 = 1024 KB i do tego nowsze instrukcje SSE, zaś jeszcze inny Pentium 4 ma L2=512 i L3=2MB, a wszystkie taktowane są jednakową częstotliwością np: 3.2 GHz, jak określić ich wydajność ? Czy może to oznaczać, że Pentium 4 taktowany zegarem 3.2 GHz będzie tak samo wydajny jak Pentium 4 3.0 GHz ?

Do jeszcze ciekawszych wniosków można dojść zadając sobie pytanie: jak i czy w ogóle mają się do tego współczynniki firmy AMD ? Czy Athlona XP 3000+ powinniśmy porównywać do Pentium 4 3 GHz Northwood czy 3 GHz Prescott ? Jako że ostatnio wiele godzin spędziłem grając w znakomity Pro Evolution Soccer 3, nasuwa mi się tylko jedno znakomite skojarzenie: ktoś tu kogoś "zostawił" na spalonym.

Nowy Pentium 4 to przede wszystkim dwa razy większy cache L2 i 13 nowych instrukcji SSE3. Pozostałe zmiany, czyli technologia wykonania i mniejsze napięcie rdzenia, to z punktu widzenia użytkownika rzeczy mniej istotne, bowiem nie mające wpływu na wydajność CPU.

Wizualnie nowy procesor nie różni się od swojego poprzednika, Pentium 4 opartego na rdzeniu Northwood. Na dobrą sprawę - w szczególnym przypadku - można nie wiedzieć jaki procesor trzymamy w ręku. Stąd pierwsze ostrzeżenie do wszystkich kupujących sprzęt z nieznanego źródła: aukcje, giełdy itp: możecie zapłacić za 3 GHz Prescotta, otrzymując w rzeczywistości Northwooda.

Prescott - Northwood

Ta sama ilość nóżek, czyli 478, sprawia że Prescott pasuje we wszystkie płyty główne wyposażone w złącze Socket 478. Niemniej jednak fakt, że procesor ten da się wstawić w podstawkę S478, nie oznacza jeszcze, że będzie na niej działać.

Jeśli płyta główna obsługuje napięcie rdzenia od 1.35V wzwyż, z pewnością Prescott będzie na niej działać. Początkowo CPU może być anonimowy, ale po uaktualnieniu BIOSu w płycie głównej do najnowszej wersji, zawierającej ID identyfikujące nowego Pentium 4, pojawi się również jego pełna nazwa.

Najnowsze programy diagnostyczne nie mają żadnych problemów z identyfikowaniem Prescotta. Jest 1 MB pamięci podręcznej L2, niższe napięcie VCore 1.4V ...

... oraz dodatkowe instrukcje SSE3. SSE3 to 13 nowych rozkazów, mających zwiększyć wydajność procesora w specyficznych obliczeniach, między innymi przy dekodowaniu danych wideo, oraz skomplikowanych operacji arytmetycznych. Dwa spośród 13 nowych poleceń służą synchronizacji wątków w technologii Hyper-Threading.

Benchmarki

Platforma testowa:

• procesor: Intel Pentium 4 HT 3.0 GHz (Northwood) QPB 800 MHz
• procesor: Intel Pentium 4 HT 3.0 GHz (Prescott) QPB 800 MHz
  
• płyta główna: Gigabyte 8IPE 1000Pro2
• pamięć: 2 x 256 MB DDR400 GeiL
• karta graficzna: Radeon 9500@9700 - 275/550 MHz
  
• dysk twardy: Seagate Barracuda 7200.7
• zasilacz: Chieftec HPC-360
  
• Windows XP, SP1

TEST	Pentium 4 Prescott 3.0 GHz Pentium 4 Northwood 3.0 GHz
SPECViewPerf 7.1	ilość FPS, dłuższy słupek oznacza lepszy wynik
3ds max	10,8 10,5
DesignReview	38,2 +10% 34,7
Data Explorer	71,3 +12% 63,5
Lightscape	13,6 13,0
Pro/Engineer	13,4 12,9
Unigraphics	23,0 21,3
PC Mark 2004	dłuższy słupek, lepszy wynik
Multithreaded Test 1 File Compression	4,47 MB/s 5,34 MB/s
Multithreaded Test 1 File Encryption	55,55 MB/s +15% 48,28 MB/s
Multithreaded Test 2 File Decompression	36,68 MB/s 35,89 MB/s
Multithreaded Test 2 Image Processing	14,31 MPixels/s 13,83 MPixels/s
Grammar Check	4,72 KB/s 4,41 KB/s
File Decryption	85,95 MB/s +15% 74,61 MB/s
Audio Conversion	2290 KB/s 2641 KB/s
Divx Video Compression	56,37 fps +10% 51,28 fps
3D Mark 2003	ilość FPS, dłuższy słupek oznacza lepszy wynik
CPU Test 1	76,3 +10% 69
CPU Test 2	11,6 11,6
3D Mark 2001	ilość FPS, dłuższy słupek oznacza lepszy wynik
Direct 3D Software T&L, 640x480, 16bpp, Low Detail
Game 1	88 88
Game 2	73 71
Game 3	144 139
Aquamark 3	dłuższy słupek, lepszy wynik
CPU score	8,490 8,605
Generals	dłuższy słupek, lepszy wynik
1280x1024	14,3 +10% 13,1
Comanche 4
800x600 x16bpp	58,0 55,5
GunMetal	średnia ilość FPS dłuższy słupek, lepszy wynik
benchmark 1 (640x480 x16bpp)	30,6 30,1
Unreal 2003	średnia ilość FPS dłuższy słupek, lepszy wynik
dm-phobos2 (640x480)	182 184

Jak widać zysk w wydajności z dwukrotnie większej pamięci cache L2, jest generalnie niewielki. Można by nawet powiedzieć rozczarowujący, jeśli przypomnimy sobie, jak znakomitą wydajność oferuje Pentium M 1.4 GHz z 1 MB pamięci cache L2 (Centrino), w porównaniu do Pentium 4 z 512 KB pamięci cache L2.

Co się tyczy instrukcji SSE3, na obecną chwilę nie znaleźliśmy programów wykorzystujących i testujących dodatkowe rozkazy. Z pewnością wrócimy do nich przy okazji premiery Prescottów z wyższym zegarem.

Na koniec jeszcze słowo o temperaturze. Po wszystkich tych testach, Prescott miał ponad 50°C, gdy dla porównania, taktowany tą samą częstotliwością Northwood, prawie o 10°C mniej.

Oznacza to, że jedynym minusem nowego Pentium 4 będzie zbyt duże wydzielanie ciepła. Niestety, to ten sam zarzut, który stawialiśmy kiedyś procesorom Athlon XP. Konieczność stosowania wydajnego i zbyt głośnego chłodzenia.

Niewykluczone, że nowe i droższe układy chłodzenia jak np: testowany kilka tygodniu temu 3D Cooler firmy Gigabyte, poradzą sobie z chłodzeniem Prescotta przy niskiej prędkości obrotowej wiatraczka, a co za tym idzie bez zbędnego hałasu.

W zasadzie nie ma powodów ani do narzekań, ani do przesadnej euforii - jak to miało miejsce chociażby w przypadku Pentium M. Nowy procesor jest o 10 do 15% szybszy od taktowanego tym samym zegarem Northwooda. Być może nowe instrukcje wniosą jeszcze kolejne kilka procent, a ~20% wyższa wydajność przy tej samej częstotliwości, to już faktycznie poważne osiągnięcie.

Nie mniej jednak nasuwa się pytanie: czy nie lepiej było pozostać przy 512KB pamięci podręcznej, czerpiąc korzyści jedynie z nowszego procesu technologicznego, umożliwiającego budowanie mniejszych i mniej grzejących się procesorów ?