Еще устройство 80386 прекрасно обходилось без радиатора, и только у процессора 486 начались проблемы с избыточным тепловыделением, из-за чего ему потребовался дополнительный теплоотвод.
Дальше — больше. В начале нынешнего века потребляемая микропроцессором мощность уже порой достигала 130 Вт, что, видимо, является пределом для систем воздушного охлаждения ПК. С одной стороны, массово переходить на существенно более дорогие и громоздкие системы такого типа вряд ли целесообразно, с другой — по мере роста вычислительной мощности компьютеры проникают во все новые сферы применения, и потому спрос на вычислительную технику максимальной производительности вряд ли будет ослабевать. Вероятно, выпуск процессоров с потребляемой мощностью около 100 Вт будет продолжаться еще сравнительно долго.
Вместе с тем наметилась и другая тенденция: для большинства практически важных работ производительность современного компьютера стала явно избыточной. Впервые это «официально зафиксировала» Intel, которая ввела новую торговую марку Celeron (1998 г.). Ее идеология должна была означать: «процессор не самый мощный, но достаточный для большей части повседневной работы». Примечательно, что он был создан на базе архитектуры Pentium II, а его минимальная тактовая частота составляла 266 МГц. И хотя в среднем Celeron потреблял меньше электроэнергии, чем его современник Pentium с соответствующим номером, причиной возникновения нового наименования стало именно разделение по ценовым сегментам. Разница в энергопотреблении, как правило, была не слишком значительной из-за применения в процессорах Celeron устаревших технологий. И вот, наконец, корпорация Intel в прошлом году представила процессор линейки х86 с низким энергопотреблением. Причем под «низким» следует понимать не «около 25 Вт», что было характерно для «ноутбучных» процессоров, а всего лишь от 0,65 до 2,5 Вт для мобильных решений и немногим больше — для настольных.
Известно, что немало людей пользовались ПК на базе Intel 80286 до тех пор, пока не наступил полный физический износ этих устройств, просто потому, что для «пишущей машинки» этих систем вполне достаточно. Однако, увы, нет ничего вечного. Выходящие из строя от старости компьютеры приходится заменять новыми, обладающими заведомо избыточной вычислительной мощностью. А заодно у них будут избыточными потребляемая электроэнергия, рассеиваемое тепло и создаваемый шум.
Конечно, ограничивать возможности такого универсального устройства, как компьютер, лишь функциями пишущей машинки сейчас вряд ли разумно. И даже если добавить к ним доступ в Интернет и всю деловую сферу применения, исключив лишь игровые и узкоспециализированные профессиональные приложения, то окажется, что производительности самого маломощного современного компьютера для всего перечисленного более чем достаточно. Но все же старые компьютеры выходят из строя, и тогда их надо заменять. При этом очень хочется, чтобы новые отличались от устаревших не избыточной мощностью, а более скромными размерами, более тихой работой и более длительным временем функционирования от ИБП.
Результаты тестирования
Обмен с памятью. Тесты показывают, что по скорости обмена с оперативной памятью процессор Atom 230 демонстрирует вполне прогнозируемые результаты для частоты своей внешней шины 533 МГц — т.е. выше, чем Celeron с частотой FSB 400 МГц, и ниже, чем Pentium 4 c частотой 800 МГц. Естественно, примерно такой же уровень производительности оказывается и при выполнении алгоритмов, осуществляющих интенсивный обмен с оперативной памятью, например, при «генерации псевдотекста», «Решете Эратосфена» или «быстрой сортировке». Можно отметить, что производительность в этих случаях примерно равна обеспечиваемой Pentium 4 с частотой 2,0—2,5 Ггц.
Операции с целочисленными данными и плавающей запятой. В целочисленных вычислениях ситуация чуть лучше — производительность практически одинакова с той, что выдает Pentium 4 с частотой около 3 Ггц. А вот в вычислениях с плавающей точкой Atom существенно проигрывает — аналогом можно считать абстрактный Pentium 4 с частотой, равной приблизительно 1 ГГц. При сжатии алгоритмом LZW новый ЦП примерно соответствует 1,7-ГГц Celeron, зато при выполнении коротких циклов, использующихся в быстродействующем датчике псевдослучайных чисел, Atom демонстрирует рекордную производительность, обгоняя не только все модели Pentium 4, включая и ту, что имеет частоту 3,6 ГГц, но и младшую модель Core 2 Duo, частота которой также выше, чем у Atom. В итерационных алгоритмах производительность в значительной степени зависит от типа операций: например, в целочисленном алгоритме для фрактала Мандельброта уровень производительности существенно выше, чем в процессе вычисления фрактала Жюлиа, где используются числа с плавающей запятой. Впрочем, вычисления с плавающей запятой всегда считались признаком ресурсоемких приложений, для которых Intel Atom попросту не предназначен.
Видеоприложения. Применение одного и того же встроенного видеоконтроллера позволило нам провести сравнение с системой на базе Pentium 4
3,6 ГГц. В общем, все тесты, как с помощью 3DMark, так и реальных игровых приложений, показали, что рассматриваемый процессор уступает своему высокочастотному коллеге примерно в 2,5 раза. При высоких разрешениях разница снижается до 1,5—2 раз. Интересно, что подобный же результат получается и при увеличении доли игровой логики в общем объеме вычислений. Такая картина связана с отсутствием в видеоконтроллерах Intel вершинного вычислителя, что ведет к нагрузке ЦП интенсивными вычислениями с плавающей запятой, в которых, как уже упоминалось, Atom не силен. Профессиональная графика в наборе тестов SPECviewperf демонстрирует тот же результат: так как здесь основной упор делается именно на вершинные вычисления, производительность различается примерно в 2,5—3 раза. Эти результаты соответствуют показываемым Pentium 4 с тактовой частотой в диапазоне 1,4—1,8 ГГц. Другими словами, Atom 230 демонстрирует производительность, близкую к производительности Pentium 4 с той же тактовой частотой.
Общеупотребительные приложения. В таких приложениях, согласно набору тестов SYSmark 2004, процессор Atom уступает 3,6-ГГц Pentium 4 в 2,25 раза, причем в офисных приложениях — в среднем в 2 раза, а в интернет-приложениях — в 2,5 раза, хотя сравнивать эффективность процессора по производительности всей системы не совсем корректно. Впрочем, если вернуться ко времени господства первых моделей Pentium 4, то, пожалуй, можно считать, что и остальные компоненты системы имели тогда пропорционально меньшую производительность.
Обработка мультимедиа. По потоковым инструкциям (SIMD), предназначенным для единообразной обработки больших массивов, Intel Atom уступает не только большинству своих собратьев, но и процессорам AMD, традиционно демонстрирующим в этой области более скромные результаты, чем изделия Intel. При аудиосжатии Atom проигрывает AMD Athlon XP 2700+ примерно вдвое, а Intel 3,6-ГГц Pentium 4 — втрое. Таким образом, от последнего поколения процессоров Intel Core i7 имеет место отставание уже почти на порядок. При видеосжатии Atom уступает Athlon XP 2700+ лишь на десятки процентов, зато по сравнению с 3,6-ГГц Pentium 4 он вчетверо медленнее. Процессор же Intel Core i7 обходит его в 6—8 раз. Учтите, что 6—9-кратное превосходство Core i7 над Atom в офисных приложениях вряд ли будет заметно пользователю, физически не способному набрать на клавиатуре ни 248, ни 36 страниц текста в секунду (как высчитал для соответствующих процессоров тест PCMark 2005), а в случае редактирования видео зафиксированная разница может выливаться в минуты и даже часы ожидания. Впрочем, если компьютер на Atom применяется не для редактирования, а лишь для воспроизведения видео — проблем не возникает: в данном случае декомпрессия будет процессом гораздо менее ресурсоемким, чем сжатие. Причем это касается и HD-контента, воспроизводившегося без видимых пропусков кадров при разрешениях до 1080 строк.
Возможные альтернативы
Рассмотренный процессор Atom 230 имеет единственное ядро, но в то же время существует и вариант с двумя ядрами — Atom 330. Компания nVidia добавила Atom на свою плату с графикой. Согласно нашим исследованиям (см. «Мир ПК», №5/09, с. 24), оба решения несколько быстрее и дороже представленного. Но если nVidia ION имеет смысл применять тогда, когда требуется производительность при работе с трехмерной графикой, то решения на основе процессора Atom 330 и чипсета Intel 945GC отличаются хорошим балансом между производительностью и ценой.
Тестовый стенд
Общая качественная оценка была дана ПК на Atom еще при их появлении: они достаточно производительны для большинства общеупотребительных приложений, но вот могут ли они заменить старые ПК? Мы решили остановиться на компьютерах с процессором Intel Atom 230, работающим на частоте 1,6 ГГц, обладающим 512-Кбайт кэш-памятью второго уровня, а также 24-Кбайт кэш-памятью данных и 32-Кбайт кэш-памятью инструкций первого уровня. У этого процессора одно ядро, но поскольку он поддерживает технологию HyperThreading, то способен выполнять два потока инструкций одновременно. Его общее энергопотребление — 4 Вт.
Процессор Intel Atom 230 содержит 47 млн. транзисторов, изготавливается по 45-нм технологии и имеет площадь 26 мм2. Он полностью совместим с набором инструкций х86 до SSE3 включительно, а также может работать в 64-разрядном режиме. Рекомендованная цена составляет всего 29 долл., что позволяет использовать его в бюджетных системах.
В качестве основы тестового стенда был выбран компьютер Никс A3000B-ITX, но для обеспечения большей точности мы заменили его жесткий диск другим, снятым с редакционного испытательного стенда, на котором были протестированы все процессоры и системные платы, описываемые в наших обзорах до 2008 г. включительно.
В процессе исследования были использованы:
-
Процессор: Intel Atom 230, встроен в плату;
-
Системная плата: Intel D945GCLF;
-
Оперативная память: 1024-Мбайт типа DDR2 SDRAM с 533 МГц (один модуль);
-
Видеосистема: встроенная, Intel 82945G Express Chipset (Intel GMA 950);
-
Жесткий диск: Western Digital WD2000JD-00HBB0, 200 Гбайт, SATA-1, 7200 об/мин, 8-Мбайт кэш-память;
-
Оптический дисковод: Sony NEC DDU1675S (Serial ATA);
-
Блок питания: 120 Вт.
При подборе тестов было учтено, что пользователи, довольствующиеся морально устаревшими конфигурациями, скорее всего работают и со старыми приложениями. Для сравнения были применены несколько систем, протестированных с той или иной степенью подробности. Так, в полном объеме для всех тестов, включая и на обработку трехмерной графики, оказалось возможным использовать компьютер, собранный на базе 3,6-ГГц Intel Pentium 4. От машины с Atom он отличался только мощностью блока питания и производителем системной платы и памяти. Все остальное, начиная от НМС (набора микросхем) и, следовательно, типа графического контроллера, частоты и объема памяти и заканчивая конкретным экземпляром жесткого диска, совпадало.
Кроме того, для сравнения также приведены результаты тестирования для многих других ПК, включая как наиболее мощные современные, так и устаревшие бюджетные. Нужно отметить, что некоторые среди последних оснащены двумя довольно схожими по тактовой частоте, но заметно различающимися производительностью подсистемами памяти. Мы искусственно получили Celeron 664 из Celeron 566 повышением внешней частоты шины с 66 до 75 МГц, и Celeron 667 из Celeron 1000 тактированием той же шины на 66 МГц вместо оригинальных 100 МГц. В последнем случае у системы были увеличены тайминги памяти (она имитировала компьютер на грани физического износа, у которого приходится подобным способом добиваться устойчивой работы), ведь именно такие ПК чаще всего и требуется заменять.
Внешний вид системной платы с процессором Atom
Таблица 1. Производительность в синтетических тестах1
Таблица 2. Время выполнения синтетических тестов, мс1
Таблица 3. Результаты тестов 3DMark
