Частота или рейтинг?

Почему возникло понятие рейтинга?

Развитие микропроцессорной техники тесно связано с именем корпорации Intel. Разработанный ею в 1971 г. первый в мире кристалл Intel 4004 представлял собой 4-разрядный микропроцессор, предназначенный для калькуляторов. Через год появился уже 8-разрядный Intel 8008, а еще через два — Intel 8080. Последний примечателен тем, что, во-первых, именно на нем был собран первый в мире коммерческий персональный компьютер Altair 8800 (около 400 долл. без клавиатуры и дисплея), а во-вторых, для него разработана первая дисковая ОС для ПК — CP/M-80 (напомним, что поначалу основным внешним носителем информации для персоналок был бытовой магнитофон).

В отличие от больших ЭВМ, предназначенных для крупных научных и государственных учреждений, персональные компьютеры были рассчитаны на людей, не являющихся специалистами в вычислительной технике, а потому остро встал вопрос о разработке прикладного программного обеспечения для ПК. Одной из первых на этот рынок вышла созданная тогда компания Microsoft со своим интерпретатором языка Бейсик для компьютера Altair.

В 1978 г. появился 16-разрядный процессор Intel — 8086. Он не был первым 16-разрядным ЦП в мире (двумя годами ранее Texas Instruments разработала TMS9900), не был и самым совершенным (например, кристалл Motorola 68000 имел 16 Мбайт линейного адресного пространства, тогда как Intel 8086 — только 1 Мбайт, причем сегментированного). Зато через год вышла его более дешевая модификация — процессор Intel 8088, отличавшийся лишь шириной внешней шины данных — 8 разрядов, что позволяло использовать совместно с ним недорогие 8-разрядные сопутствующие микросхемы, получившие название «чипсет» (chipset). Последнее обстоятельство и побудило компанию IBM выбрать именно этот кристалл для своего первого персонального компьютера IBM PC, неожиданно обретшего невообразимую популярность. Скорее всего 8086 задумывался как переходная модель от 8- к 16-разрядным компьютерам, а потому был совместим с 8080 на уровне языка Ассемблер. Непосредственно программы для 8080 исполняться на 8086 не могли, зато адаптация к новому ЦП огромного количества ПО, написанного для 8080 и CP/M-80, была максимально облегчена. Это способствовало быстрому насыщению рынка программным обеспечением и росту популярности IBM PC.

В 1982 г. появился следующий процессор серии — 80286. «Промежуточная» система команд x86 стала стандартом де-факто и вряд ли может быть в ближайшем будущем существенно изменена. Но у процессора помимо небольшого расширения набора инструкций появилось и важное нововведение — защищенный режим, позволявший реализовать доступ ко всему 16-Мбайт адресному пространству (правда, также сегментированному) и создавший предпосылки для написания многозадачных ОС. Однако этот режим имел и существенный недостаток — нерешенную проблему фрагментации памяти. Интересно, что история развития языков программирования привела к тому, что этот в общем-то тупиковый режим до сих пор имеет некоторое применение — в программах, написанных на Borland Pascal для защищенного режима.

А в 1985 г. фирма Intel порадовала очень удачной конструкцией кристалла 80386. В ней была преодолена проблема фрагментации памяти, появилась возможность работы в линейном адресном пространстве и одновременного выполнения программ, написанных как для реального, так и для защищенного режимов. Программная модель оказалась настолько удачной, что практически без изменений сохранилась в двух последующих поколениях процессоров: 486 и Pentium. А с некоторыми расширениями набора команд — и до сегодняшних Pentium 4. Правда, разработчики ПО не смогли сразу осознать все преимущества новой программной модели, и переход на нее затянулся на долгие 10 лет.

Вместе с тем 386-й процессор явил собой еще один качественный скачок в развитии микропроцессорной техники. На нем можно было выполнять научные расчеты и обработку изображений, а также многие другие виды работ, которые ранее производились исключительно на больших ЭВМ или рабочих станциях. Собственно, с математическими вычислениями сам 80386 справлялся не очень удачно, но Intel существенно переработала дополнительную к нему микросхему — сопроцессор¹, устройство для вычислений с плавающей точкой, значительно расширив набор инструкций² и ускорив обработку существующих. Только если для компьютеров на базе 8086 и 80286 сопроцессор оставался устройством достаточно редким, то вместе с 80386 он уже стал употребляться почти повсеместно. На математических вычислениях он позволял увеличить производительность компьютера примерно в 20—30 раз.

Для повышения быстродействия выпускались кристаллы, работающие на все более высоких тактовых частотах. Однако оперативная память перестала успевать за процессором, и, чтобы скорость работы системы не ограничивалась быстродействием оперативной памяти, на системных платах для старших моделей 80386 стали устанавливать кэш-память — небольшой буфер между процессором и основным объемом оперативной памяти, имеющий скорость работы существенно выше, чем у основной памяти.

Естественно, на каждом из этапов эволюции процессоров Intel не оставалась без конкурентов. Для 8086/88 клоны выпускали IBM и AMD по лицензии Intel, а также NEC — аналоги собственной разработки под названием V20 и V30. Позже, с повышением роли сопроцессоров основное внимание конкуренты обратили именно на них. Например, компанией Cyrix выпускались сопроцессоры, совместимые с Intel по системе команд, но работающие на 20—40% быстрее. А фирма Weitek выпускала сопроцессоры 3167 с более совершенной системой команд (программно-несовместимые с х87) и за счет этого обгоняющие продукцию Intel уже в 2—4 раза.

Конечно, такое положение не слишком устраивало корпорацию Intel, и архитектурные решения, примененные в следующей модели — 486-й, позволили ей избавиться от конкурентов на сопроцессорном фронте. В первом поколении 486 нововведений было два: перенесение внутрь кристалла устройства вычислений с плавающей точкой и кэш-памяти. В следующем поколении успех был закреплен: применена тактика умножения внешней частоты. Теперь система из процессора, сопроцессора и кэш-памяти работала на частоте, в 2—3 раза превышающей частоту системной шины и основного объема оперативной памяти. В этих условиях выпуск внешних устройств вычислений с плавающей точкой стал абсолютно бесперспективным: даже при наличии более быстрого, чем 487, вычислительного ядра обмен данными через медленные внешние шину и память не позволял добиться увеличения производительности. Фирма Weitek ушла с рынка ПК обратно в сферу более производительных решений, а Cyrix переориентировалась на выпуск процессоров. Одним из основных конкурентов Intel на протяжении всей истории развития микропроцессоров х86 была компания AMD, правда, этот конкурент исправно платил лицензионные отчисления.

Для завоевания места под солнцем конкуренты прибегали к различным способам. Одним из излюбленных их приемов было присвоение своей модели номера «на единичку» больше, чем у ближайшего по характеристикам изделия Intel. Широкое распространение получили процессоры 486DLC и 486SLC компании Cyrix, выпускавшиеся в конструктиве 386. Не всегда пользователь, покупая «486-й компьютер», хорошо себе представлял, а что же у него находится внутри. И не всякий продавец спешил ему это подробно объяснять. Попытки Intel через суд запретить конкурентам использовать «ее» номера для обозначения продукции потерпели крах. Тогда компания Intel сделала оригинальный шаг — объявила, что процессоры достигли той ступени развития, когда стали достойны иметь имя собственное, и назвала свою следующую разработку Pentium. Применив суперскалярную архитектуру, Intel вышла практически на максимально достижимую производительность — до двух целочисленных инструкций за такт. Следующее решение — Pentium Pro — лишь распространило это достижение на область чисел с плавающей точкой. Таким образом, количество инструкций, выполняемых за такт, уже приблизилось к предельной отметке, осталось выбирать крохи, исчисляемые десятками процентов.

Тактовая частота стала основным мерилом производительности, и началась гонка тактовых частот.

Первой идея, как перехитрить Intel в этой гонке, пришла к компании Cyrix: она ввела понятие P-рейтинга, т. е. такой тактовой частоты, на которой должен работать Pentium, чтобы обеспечить производительность, равную производительности ЦП другой архитектуры. Естественно, речь шла лишь о 20—30%, но в маркетинге и это могло оказаться решающим. Надо сказать, процессоры Cyrix превосходили Pentium на целочисленных инструкциях и уступали ему при обработке чисел с плавающей точкой. Думаю, излишне уточнять, что Cyrix проводила «калибровку» своих процессоров на целочисленных тестах. Действительно, до этого на персональных компьютерах в основном выполнялись офисные приложения и игры со спрайтовой графикой, скорость работы которых определялась именно целочисленной арифметикой. Но как раз в это время начал бурно развиваться жанр 3D-игр, интенсивно использующих вычисления с плавающей точкой, и покупатели, остановившие свой выбор на Cyrix, оказались разочарованными.

Был и еще один важный момент: Intel приступила к выпуску процессоров Pentium II на усовершенствованном ядре Pentium Pro. Согласно Р-рейтингу, новый кристалл, работающий на частоте 233 МГц, по идее должен бы был обладать Р-рейтингом в районе трех сотен, но Intel продолжала маркировать свои изделия в соответствии с тактовой частотой. Возникла странная ситуация, когда процессор Cyrix 6X86MX с тактовой частотой 187 МГц и Р-рейтингом 233 не выдерживал никакого сравнения с Pentium II-233, тогда как цифра «6» в названии процессора, казалось бы, должна говорить о том, что сравнивать его следует именно с этим ЦП. Идея рейтинга оказалась скомпрометирована!

Собственно, после выхода Pentium II стало ясно, что конкуренты не в состоянии представить Intel хоть какую-нибудь альтернативу для высокопроизводительных компьютеров и могут претендовать только на нишу бюджетных решений. Но и здесь Intel подложила свинью конкурентам, выпустив Celeron — бюджетную модель процессора на ядре Pentium II, но с урезанным объемом кэш-памяти³ и ограниченной частотой внешней шины. И вскоре количество игроков на микропроцессорном рынке поубавилось. Кое-как держаться на плаву удавалось лишь AMD, 400-МГц процессоры которой могли успешно тягаться на целочисленных вычислениях с Celeron-500, но, возможно, лишь из-за того, что работали с частотой внешней шины 100 МГц против 66 МГц у Celeron. Кроме того, AMD первой расширила набор команд процессора х86 векторными инструкциями обработки данных с плавающей точкой 3DNow!, что давало им определенное преимущество в области 3D-игр.

Чтобы окончательно добить конкурентов, Intel выпустила очередную модификацию на тему Pentium Pro — процессор Pentium III, пожалуй, несколько преждевременно прибавив единичку в названии. (Скорее его следовало назвать Pentium II SSE, так как ядро осталось без изменений.) Но не тут-то было! AMD удалось разработать совершенно новый процессор, также снабдив его именем собственным — Athlon. И этот процессор неожиданно для всех оказался производительнее Pentium III на большинстве приложений. (Следует помнить, что принципиальной разницы уже ожидать не приходилось. Можно было говорить лишь о 10—15%, да и то не всегда, но «больше» есть «больше», даже если разница составляет менее 1%.) Наши тестовые испытания, правда, показали примерное равенство этих процессоров (см. «Мир ПК», № 2/99, с. 22). Но необходимо учитывать, что в сравнении участвовал Pentium III, выполненный по новой технологии, с «полноскоростной» кэш-памятью. А у кристалла Athlon кэш-память работала лишь на частоте, составляющей 2/5 от частоты ядра. Здесь уже сказалось отставание от лидера не в области разработки, как раньше, а в сфере промышленного производства. Но к этому мы еще вернемся.

Для Intel наступили трудные времена. Мало того, что AMD потеснила ее на рынке высокопроизводительных систем, так она еще вслед за лидером предусмотрела в линейке своих продуктов и низкобюджетную разновидность — Duron, противопоставив его процессору Celeron. Недавнего лидера стали теснить сразу на двух фронтах. И здесь надо отдать должное службе маркетинга Intel: скорее всего именно она настояла на изменении стратегии. Поняв, что по количеству инструкций, выполняемых за такт, догнать AMD ей будет очень трудно, Intel избрала другой путь и выпустила процессор, у которого это количество впервые за всю историю развития оказалось... заметно меньше, чем у предыдущей модели. Причиной этому был сверхдлинный конвейер в 20 стадий, а не в 10, как у Pentium III, или 12, как у Athlon. За счет увеличения длины конвейера Intel удалось раздробить инструкции на более мелкие «кусочки», каждый из которых стал выполняться быстрее, что дало возможность заметно увеличить тактовую частоту при той же технологии изготовления кристалла. То есть Intel выбрала путь увеличения тактовой частоты за счет уменьшения количества инструкций, выполняемых за такт, при отсутствии роста производительности. Этот путь кроме чисто маркетинговых дивидендов принес и некоторые реальные технические преимущества. Ведь кэш-память работает на полной частоте кристалла, а раз последнюю удалось повысить, то увеличилась и скорость работы кэш-памяти, что для современных ЦП весьма немаловажно.

Компании AMD пришлось прибегнуть к несколько сомнительной и уже успевшей себя скомпрометировать идее рейтинга. Правда, AMD проводит сравнение не с процессором основного конкурента, а со своим собственным. Рейтинг процессоров Athlon XP измеряется в попугаях, равных одному Athlon, работающему на частоте 1 МГц. Но кэш-память у Athlon XP все равно работает на настоящей тактовой частоте, а не на рейтинговой, да и вообще она функционируетет как-то не очень шустро (см. «Мир ПК», № 11/02, с. 20).

Эксперимент — мерило теории

Итак, как же ответить на вопрос, поставленный в заголовке статьи? Да очень просто! Коль скоро никто из заинтересованных сторон не возражает против того, что рейтинг изделий Intel равен их тактовой частоте, достаточно сравнить Pentium 4 c процессором Athlon XP, реальная тактовая частота которого будет ниже, чем у конкурента, а рейтинг — выше.

Ранее нам уже приходилось проводить измерения (опять-таки «Мир ПК», № 11/02, с. 20) как для Pentium 4, так и для Athlon XP. Правда, последний у нас был с рейтингом 2200+, что не удовлетворяет поставленному условию. Кроме того, у предоставленной в тот раз редакции системы обнаружились проблемы с жестким диском, поэтому результаты всех тестов, в которых последний играл какую-либо роль, пришлось отложить до лучших времен. И вот эти времена наступили.

Начальные условия

Итак, со стороны Intel в сравнении принимают участие две системы на базе 2,53-ГГц процессора Pentium 4 с различными наборами микросхем (i845E и i850E) и, самое главное, типом используемой памяти (DDR SDRAM PC2100 и RDRAM PC800). Напомним читателю, что цифры, стоящие после «РС», в первом случае обозначают пиковую скорость обмена (в Мбайт/с), а во втором — тактовую частоту (пиковая скорость обмена в этом случае составляет 3200 Мбайт/с для двух модулей).

Честь AMD защищает процессор Athlon XP 2700+ с тактовой частотой 2167 МГц. Системная плата собрана на наборе микросхем nVidia nForce2 и имеет встроенный кодек AC?97. Используемая память — DDR PC2700.

На всех системах использовалась 128-Мбайт видеоплата на базе микросхемы nVidia GeForce4 Ti 4600, а объем ОЗУ составлял 512 Мбайт — по два модуля в каждой системе.

Результаты тестов

Первый наш традиционный тест — измерение скорости последовательного доступа к памяти (табл. 1). В процессе записи Athlon XP опережает конкурента на памяти DDR, а по чтению и пересылке отстает. Память RamBus вне конкуренции. А если применять инструкции управления кэш-памятью, введенные в системе команд SSE, Athlon XP и при копировании данных в памяти занимает промежуточное положение между системами на Pentium 4 с различным типом памяти (табл. 2).

По скорости произвольного доступа к памяти Athlon занимает промежуточное положение между системами на Pentium 4 с различным типом памяти, что видно в области размеров массивов, превосходящих объем кэш-памяти. В области малых объемов массивов этот тест характеризует уже не скорость обмена с памятью, а скорость работы генератора псевдослучайных чисел (ПСЧ; с его помощью вычислялся очередной адрес в памяти), и по этому параметру процессор AMD втрое опережает конкурента — поразительный результат!

С собственной кэш-памятью, как мы писали, процессор Intel работает намного быстрее конкурента. В случае с 2700+ разница несколько сократилась, но качественных изменений не произошло — по-прежнему кэш-память второго уровня Pentium 4 больше суммарного объема кэш-памяти Athlon XP⁴, а также заметно быстрее ее (табл. 3).

Таблица 3. Характеристики кэш-памяти

Во всех проведенных целочисленных тестах процессор Athlon XP показал превосходство над Pentium 4 на величину от десятков до трех сотен процентов. При этом минимальный разрыв наблюдался в алгоритмах, интенсивно использующих память, максимальный — когда требовалась вычислительная мощь ядра.

В вычислениях с плавающей точкой (табл. 4) Pentium 4 также показал себя не с лучшей стороны. И опять разрыв тем больше, чем в меньшей степени используется память и в большей нагружается ядро. Даже блок MMX процессора AMD на этот раз обогнал своего конкурента производства компании Intel.

Но не всякая работа, даже если она требует интенсивных вычислений, показывает преимущество процессора AMD. Еще на заре развития вычислительной техники для сравнения производительности вычислительных систем был написан тест, решающий систему из 100 уравнений со 100 неизвестными. Тогда он показывал вычислительную мощь при работе с плавающей точкой. Сегодня простые арифметические вычисления, такие как сложение или умножение, выполняются очень быстро. Да и объем памяти в 80 Кбайт, требующийся в классической постановке, сегодня выглядит уже несерьезным. Этот тест, использующий классический текст на Фортране, был обобщен для решения систем уравнений различного размера. Результаты вы можете видеть на рис. 3.

Рис. 3. Производительность вычислений с плавающей точкой

Этот тест очень наглядно показывает расстановку сил: пока данные помещаются в кэш-память первого уровня, преимущество имеет процессор с более мощным ядром — Athlon XP. Правда, преимущество это невелико, потому что вычисления просты и большую роль играет обмен с кэш-памятью, который у Pentium 4 происходит значительно быстрее. Как только объем данных превосходит критический размер (кэш первого уровня), Pentium 4 вырывается вперед и сохраняет преимущество вплоть до исчерпания своей кэш-памяти второго уровня. При этом наибольший разрыв, троекратный, наблюдается в районе 500-Кбайт массивов. Ведь суммарный объем кэш-памяти Athlon XP составляет всего 320 Кбайт, тогда как у Pentium 4 — целых 512. В тех случаях, когда работать приходится уже не с кэш-памятью, а с основным ее объемом, мощь ядра утрачивает какую-либо роль и производительность системы целиком определяется скоростью доступа к памяти, в порядке возрастания: DDR PC2100, DDR PC2700 и RamBus PC800 (последняя, напомним, имеет максимальную скорость обмена 3200 Мбайт/с).

Теперь перейдем к тестам, оценивающим не отдельные аспекты, а производительность системы в целом. Одной из известных программ, вычисляющих интегральные характеристики, является PCMark2002 (табл. 5). Как видим, он также показывает преимущество процессора AMD, зато с памятью ситуация обратная — PCMark оценивает работу не только основного объема, но и кэш-памяти, а она, как мы помним, у Pentium 4 в несколько раз быстрее. Поэтому даже ПК с более слабой оперативной памятью (PC2100 против PC2700) получил оценку выше.

Следующая задача — перекодирование 10-мин фрагмента видеофильма. Результаты показывают, что Athlon XP занимает промежуточное положение между процессорами Pentium 4 с различным типом памяти (см. табл. 5). В этом случае процессор Intel несколько реабилитировал себя. В чем причина, в наличии инструкций SSE2 или в преимуществах кэш-памяти? Достоверно это определить нельзя, но большое различие во времени выполнения теста между одинаковыми процессорами, снабженными различным типом оперативной памяти, позволяет предположить, что основную роль здесь играет скорость памяти.

Среди традиционных областей применения персонального компьютера одна из самых ресурсоемких — игры, причем так называемые трехмерные, применяющие полигональные модели. Сравнение производительности процессоров в 3D-графике проводилось при помощи двух программ: игры MDK2, использующей OpenGL, и тестового пакета 3DMark2001 SE, основанного на Direct3D. На первом примере хорошо видно, что различие между системами отчетливее при невысоком разрешении, что неудивительно: меньше работы для видеоплаты — большую роль играет центральный процессор. Во всех случаях победителем опять вышел процессор AMD (табл. 6). Однако в современных играх производительность сильно зависит от видеоплаты.

Таблица 6. Результаты тестов в 3D-графике

Давайте теперь с помощью PC WorldBench 4 посмотрим, как процессоры справляются с наиболее распространенными офисными и деловыми приложениями.

По итоговому баллу, а также почти по всем тестам выиграл Athlon XP. Исключение составляет Microsoft Word. Зато при обработке графики и баз данных процессор AMD демонстрирует отрыв больше среднего.

Подведение итогов

Итак, как же следует отвечать на вопрос, вынесенный в заголовок статьи? Как это ни странно, но в подавляющем большинстве случаев рейтингу можно доверять. Исключение составляют программы, производящие несложную обработку больших массивов данных. В этом случае решающий вклад в производительность вносит скорость памяти, а не процессора. Здесь Pentium 4 имеет перед Athlon два преимущества: во-первых, его кэш-память работает на настоящей, а не «рейтинговой» частоте, да и сама кэш-память больше по объему и быстрее, а во-вторых, для систем на базе Pentium 4 можно применить более быстродействующую память RDRAM.

Что же предпочесть? Если нужно мощное процессорное ядро, то безусловным лидером является Athlon XP. Он впереди и по соотношению цена/качество, где под «качеством» можно понимать как производительность, так и рейтинг. Хотя говорить о безусловном преимуществе Athlon XP не приходится: в области высокопроизводительных систем (без оглядки на цену) достаточно устойчивые позиции занимает процессор Intel с памятью RDRAM, и по мере увеличения тактовых частот процессоров скорость работы памяти будет вносить все больший вклад в общую производительность. Например, хотя в нашем тестировании при работе с видео процессоры практически оказались равны, не следует забывать, что по рейтингу преимущество за изделием AMD. А учитывая последние архитектурные изменения (см. врезку «Подробности архитектуры процессоров») в новых моделях Athlon и Pentium 4, наиболее производительную систему для обработки видео следует собирать на последнем. Есть и еще один важный вывод: применение процессоров Pentium 4 с памятью DDR SDRAM нерационально. Память RamBus, конечно, дороже, но даже при ограниченных ресурсах для высокопроизводительных систем процессор на ступеньку ниже при наличии быстрой памяти может оказаться более выгодной покупкой. К недостаткам Athlon с точки зрения применения в системах верхнего уровня можно отнести и то, что, хотя по анонсированным моделям и наблюдается примерное равенство, сейчас AMD испытывает сложности с производством своих самых высокопроизводительных моделей. Ее процессоры из числа имеющихся в продаже отстают от процессоров конкурента на пару позиций.

В средней части ценового диапазона предпочтительнее выглядит Athlon XP — за те же деньги можно приобрести машину с более высокими как рейтингом, так и производительностью. Например, когда писалась эта статья, старшая представленная в прайс-листах модель Athlon XP 2400+ по цене была дешевле Pentium 4 с тактовой частотой 1800 МГц.

В бюджетной области рынка Intel предлагает процессоры Celeron. Но последний отличается от своего старшего брата вчетверо меньшим объемом кэш-памяти, что сводит на нет сильные стороны процессоров Intel — их быстрый кэш. А значит, и их рейтинг будет значительно отставать от тактовой частоты. Да и память RamBus в дешевых системах применять вряд ли целесообразно. В то же время цены на них, как правило, превосходят цены на «одноименные» Athlon XP. То есть при меньшей производительности бюджетные процессоры Intel еще и превосходят изделия AMD по цене.

Таким образом, оказывается, что процессоры Intel целесообразно применять только в высокопроизводительных системах, только с памятью RamBus и только если не предвидится существенной нагрузки на процессорное ядро. Во всех остальных случаях предпочтительнее выглядят процессоры AMD. С другой стороны, нельзя забывать и о том, что на сегодня Intel выпускает подавляющее большинство процессоров для персональных компьютеров, а значит, программисты, оптимизируя свои программы, ориентируются прежде всего на них. Правда, применяемые нами тесты этого не выявили. Кроме того, конструктив, в котором выпускаются процессоры Intel, более благоприятен для обеспечения хорошего теплоотвода. Чрезвычайно незначительная площадь теплоотводящей поверхности Athlon требует уделять гораздо больше внимания выбору термопасты и качеству обработки подошвы радиатора. К тому же из-за различия площади контактной поверхности даже при одинаковой рассеиваемой мощности процессоры AMD требуют более мощного охладителя. Поэтому еще одной сферой, где будет оправдано применение «камней» Intel, можно считать «тихий» компьютер, от которого не требуется высокой производительности. Но даже в этой области конкуренцию процессорам Celeron, коэффициент умножения которых заблокирован, могут оказать ЦП AMD с пониженным коэффициентом умножения. Хотя для этих целей гораздо лучше подходит VIA С3.

Литература

1. Андрианов С. А. Перманентная битва титанов /Мир ПК. 2000. № 9.
2. Андрианов С. Мегагерцы в бутылочном горлышке http://www.osp.ru/pcworld/2002/09/057.htm.

¹ Сопроцессоры Intel традиционно нумеровались в последней цифре выше на единичку, чем основной процессор: 8087, 80287, 80387.

² Например, если 8087 и 80287 из тригонометрических функций поддерживали лишь тангенс, а все остальные могли быть вычислены только через тангенс половинного аргумента, то 80387 уже мог одной инструкцией вычислять одновременно и синус, и косинус.

³ Первая модель Celeron была вообще без кэш-памяти второго уровня, поскольку установка кэш-памяти на системных платах для Pentium II (а следовательно, и Celeron) не осуществлялась, производительность этой модификации оставляла желать лучшего.

⁴ Напомним, что в процессорах AMD объем кэш-памяти первого уровня складывается с объемом второго, а не поглощается им, как у Pentium.

Подробности архитектуры процессоров

4004 — 2300 транзисторов на кристалле, тактовая частота 108 КГц, быстродействие около 60 тыс. операций в секунду, адресное пространство 640 байт.

8008 — 4500 транзисторов на кристалле, тактовая частота 2 МГц, быстродействие 500 тыс. операций в секунду, адресное пространство 64 Кбайт.

8086 — 29 тыс. транзисторов, тактовая частота 4,77 МГц (в дальнейшем до 12), сегментированное адресное пространство 1 Мбайт (размер сегмента до 64 Кбайт).

80286 — 130 тыс. транзисторов, тактовая частота 6—8 МГц (в дальнейшем до 20), сегментированное адресное пространство 16 Мбайт (размер сегмента до 64 Кбайт), два режима работы: реальный — полная имитация 8086 — и защищенный.

386 (полное наименование — 80386) — 275 тыс. транзисторов, тактовая частота 16 МГц (в дальнейшем до 40), линейное адресное пространство 4 Гбайт. Режимы работы: реальный (имитация 8086), 16- и 32-разрядные защищенные, а также виртуальный, при котором один процессор может имитировать работу нескольких х86 в реальном режиме, выполняя при этом также программы защищенного режима.

486 (80486) — 1,2 млн. транзисторов, включая кэш-память и сопроцессор, тактовая частота 25 МГц (в дальнейшем до 50), программная модель та же, что и у 80386. Второе поколение работало на более высоких частотах — в 2—3 раза выше частоты системной шины (33 МГц), т. е. на 66 или 100 МГц. Клоны, выпускаемые AMD, работали и на более высоких частотах.

Pentium — 5,5 млн. транзисторов, тактовая частота 60—66 МГц (в дальнейшем до 233). Суперскалярная архитектура, до двух инструкций за такт, 64-разрядная внешняя шина. Позднее вышла модификация Pentium MMX с векторным блоком обработки целочисленных данных.

Pentium II — около 9 млн. транзисторов. Кэш-память второго уровня конструктивно объединена с процессором в специальном картридже. Тактовая частота 233—450 МГц, порядок исполнения инструкций мог быть изменен с целью оптимизации.

Pentium III — 9,5 млн. транзисторов, тактовая частота от 450 до 1000 МГц (поздние модификации до 1,5 ГГц). Кэш-память второго уровня в первых моделях находилась в картридже, а потом ее перенесли непосредственно на кристалл. Добавлены векторные инструкции обработки данных с плавающей точкой одинарной точности — SSE.

Athlon — 37 млн. транзисторов, тактовая частота 650—1400 МГц, обмен данными через внешнюю шину по обоим фронтам тактового сигнала (2 раза за такт).

Athlon XP — 37,5 млн. транзисторов, вместо указания тактовой частоты введена система рейтингов от 1500+ до 3200+ (на момент написания статьи).

И снова в бой

Компании, очевидно, и сами понимают слабые места своих продуктов. Так, за время подготовки статьи компания Intel анонсировала набор микросхем i865, поддерживающий более высокую 800-МГц частоту системной шины. Он также позволяет применять двухканальную 400-МГц память типа DDR, пропускная способность которой такая же, как у двухканальной PC1066 типа RDRAM. То есть корпорация поработала как раз над теми компонентами системы, производительность которых вызвала в статье нарекания (подробнее см. статью «Шина быстрая, но кататься погодим» в разделе «Новые продукты»). Фирма AMD тоже не поленилась удвоить кэш-память второго уровня, чтобы поднять производительность своих ЦП.

Тем лучше, прогресс по-прежнему продолжается и есть еще вершины, к которым стоит стремиться. Ждите результатов новых тестирований.