Athlon 64, kladivo na Intel přichází
23.9.2003, Martin Štěpánek, recenze
Konečně! Toto budou jistě slova většiny z vás. Nejočekávanější procesory posledních několika let jsou zde, takže přinášíme vyčerpávající recenzi Athlonu 64 3200+ i Athlonu 64 FX-51. Podíváme se, jak obstojí proti velmi těžké konkurenci v podobě vysoce taktovaných procesorů Intel Pentium 4 3,2GHz, ale také jej srovnáme s předchůdcem - s procesorem AMD Athlon XP Barton 3200+.
Kapitoly článku:
Testovací systém
Výsledky testů
Snažil jsem se grafy pro přehlednost rozdělit do skupin. Vše začíná testem linpack, následně testy reálných aplikací. Na závěr pak syntetické benchmarky a herní benchmarky. Grafy jsou vždy seřazeny od nejrychlejšího/nejvýkonnějšího k nejpomalejšímu.
Linpack
Eagle: Test Linpack a znázornění jeho výsledků. Pokud netušíte, co je toto za test, krátký popis: Linpack je již poměrně starý, nicméně stále uznávaný a kvalitně zpracovaný test výkonu při různě velkých datových objemech. Test spočívá v počítání na různě velkých maticích o definované velikosti jednotky - u této verze je jednotka precize 64 bit, je možné se setkat i s 32 bit nebo 80 bit, což jsou standardní velikosti datových bloků FPU jednotky od dob matematického koprocesoru 387.
V grafu je na x-ové ose znázorněn počet sloupců (a řádků) čtvercové matice. Výsledná velikost matice v kBytech se vypočítá jako (strana * strana * 8 byte). Na y-ové ose je znázorněn výkon v MegaFLOPS - miliony operací s desetinnými čísly za sekundy. A nyní ono kouzlo - jak se matice zvětšuje, zabírá stále větší a větší část cache paměti první úrovně, až se do ní nevejde. Později se nevejde ani do L2 cache a pokud má procesor i L3, tak často ani do té. Limitujícím faktorem výkonu MegaFLOPS je pak nikoliv samotná FPU jednotka, ale právě rychlost cache. No a z průběhu grafu lze vypozorovat zajímavé údaje nejen o velikosti cache, ale především o její rychlosti. Průběh grafu pak reprezentuje, jak dobře si bude procesor počínat s různě velkými datovými bloky.
A nyní komentář k výsledkům: Procesory Athlon 64 a Athlon 64 FX mají poměrně velkou L1 datovou cache o velikosti 64 kByte. Tato cache umožňuje procesoru dosahovat na malých blocích znatelně lepších výsledků než čeho jsou schopné procesory Pentium 4 - čára je výše. Zlom přichází po oněch 64 kByte. Výkon klesá a je znatelně nižší než u Pentia 4. Znatelně v tomto případě znamená v extrémním případě pouze 66 procent výkonu Pentia 4. Špičkový výkon je v případě Pentia 4 dokonce vyšší než u Athlonu 64 FX, i přesto, že favorit stáje AMD má rychlejší FPU jednotku (její maximální potenciál jde zdá se využít pouze při operacích s registry). Od velikosti matice cca. 360 kByte (že by v tom měl prsty HyperThreading? Na ne-HTT Pentiích zlom odpovídá přibližně velikosti cache) začne výkon Pentia 4 strmě klesat - to už procesor musí pro data do RAM paměti. Protože Athlony 64 mají větší cache L2, získávají v blocích nad asi 560 kByte nad Pentiem 4 opět navrch. Znatelná převaha - Pentium 4 dosahuje jen asi 60 procent výkonu - trvá až do doby, než je vyčerpána velikost L2 cache Athlonu 64 (1 MByte). Pak je už i Athlon závislý na pamětech.
Shrnutí této části: Athlon 64 vede u malých datových bloků, ale jeho L2 cache je ve srovnání s Pentie m4 příliš pomalá. Efekt velké L2 cache tak u Athlonu není nikterak obrovský (... což jsme se ostatně mohli přesvědčit u Athlonu XP s jádrem Barton). Pentium 4 naproti tomu dokáže zvyšovat svůj výkon s růstem velikosti L2 cache téměř do nekonečna, Prescott s 1MB L2 cache proto patrně bude výrazně rychlejší. Velikost L2 cache hraje u Pentia 4 obrovskou roli. Pakliže Prescott dále vylepší i výkon na menších datových blocích díky dvojnásobné L1 cache, můžeme čekat velmi solidního soupeře dnes uváděných Athlonů 64.
Zbývá dořešit veliké datové bloky v řádu megabytů. Zde už oba procesory musí pro data do paměti RAM. Protože ale Athlon 64 má integrovaný řadič pamětí, dosahuje lepších výsledků než Pentium 4. Athlon 64 FX jednoznačně vede s náskokem až 20 procent - připomínám, že tento procesor má k dispozici pomalejší paměti než čipová sada i875P u procesorů Pentiu 4. Přesto je náskok takový, jaký je. O to překvapivější je rychlost práce s pamětí u procesorů Athlon 64. Přestože mají jen jeden kanál DDR400, jejich výkon je jen o maličko menší než u Pentií 4 s čipsetem i875P a dvěma kanály DDR400.
Co to znamená v praxi? Integrované řadiče pamětí v procesorech Athlon 64 FX a Athlon 64 jsou fantasticky rychlé! Dokáží vytěžit z pamětí dosud nevídané a Pentium 4 jim nemůže efektivitou ani náhodou konkurovat. I do budoucna budou procesory Athlon 64 a Athlon 64 FX jasnými králi v datově intenzivních aplikacích (např. Quake III), zatímco procesory Intelu budou zaostávat. Změnit se to může v době, kdy Intel zvýší frekvenci FSB a začne používat paměti DDR-II PC-2 533. Předpokládám ale, že v té době již AMD bude mít svou odpověď v podobě podpory těchto typů pamětí a náskok se tak možná ještě zvýší ve prospěch AMD. Co lze říct jistě - na začátku příštího roku se náskok ve prospěch AMD zvýší s příchodem Athlonu 64 FX pro patici socket 939, který bude podporovat stejný typ pamětí jako čipset i875P.
Sisoftware Sandra
Menší číslo je velikost Whetstone a větší pak Dhrystone.
Klasický syntetický benchmark, který nemá s realitou moc společného. To se také potvrzuje v tomto testu. Vítězí procesor Pentium 4 3,2GHz následován přetaktovaným Athlonem 64 FX-51. Za nimi je pak s menším odstupem zbytek startovního pole.
Pokud může Intel využít SSE2 instrukce je lepší, zde téměř o 90%. Také si můžeme všimnout posledního místa, kde je Athlon 64 3200+. To je patrně způsobeno o 200MHz nižší frekvencí než Athlon XP 3200+. A jak jsem již říkal, tento test je o frekvenci.
Co dodat, integrovaný paměťový řadič dělá své. PO zvýšení fsb u procesoru Athlon 64 FX-51 se zvedne i datová propustnost pamětí na ctihodných 5733/5797MB za sekundu. Athlon 64 3200+ bojuje vyrovnaně s Athlonem XP a jeho dvoukanálovou deskou nForce 2 Ultra 400.
Aida 32
Program Aida je primárně určen pro zobrazení informací o počítač, ale má v sobě i benchmarkovací utilitu na paměti.
Opět jasně kraluje Athlon 64 FX-51. Ale zajímavější je situace mezi Pentiem 4 a Athlonem 64 3200+. Intel má o 45% větší datovou propustnost při čtení z pamětí, ale zapisuje do ní stejně rychle jako Athlon.
SuperPI
hodin:sekund
Test SuperPi je velmi náročný na matematické výpočty.
Athlon 64 FX-51 poráží Pentium4 3,2GHz o 6 sekund, v řeči procent to činí 15%. Dodatečná cache znamená velký nárůst výkonu. Něčeho podobného jsme si mohli všimnout již dříve, při nástupu AMD Athlonu XP s jádrem Barton, který i na nižší frekvenci porážel Athlona XP s jádrem T-bred.
Hodin:minut:sekund
Zde se jen potvrzuje co jsem již řekl, jen díky většímu množství dat a tím delšímu výpočtu jsou rozdíly mnohem výraznější.
Athlon FX-51 dokončil operace o téměř 10 minut dříve!! Rozdíl mezi Athlonem 64 3200+, pracujícím na 2,0GHz a Pentiem4 3,2GHz je i přes nevýhodu v podobě frekvence 2 minuty ve prospěch AMD.
Testováno bylo na operačním systému Windows XP SP1 32bit. Bohužel sneměli k dispozici ani beta verzi 64bit systému.
Výsledky testů
Snažil jsem se grafy pro přehlednost rozdělit do skupin. Vše začíná testem linpack, následně testy reálných aplikací. Na závěr pak syntetické benchmarky a herní benchmarky. Grafy jsou vždy seřazeny od nejrychlejšího/nejvýkonnějšího k nejpomalejšímu.
Linpack
Eagle: Test Linpack a znázornění jeho výsledků. Pokud netušíte, co je toto za test, krátký popis: Linpack je již poměrně starý, nicméně stále uznávaný a kvalitně zpracovaný test výkonu při různě velkých datových objemech. Test spočívá v počítání na různě velkých maticích o definované velikosti jednotky - u této verze je jednotka precize 64 bit, je možné se setkat i s 32 bit nebo 80 bit, což jsou standardní velikosti datových bloků FPU jednotky od dob matematického koprocesoru 387.
V grafu je na x-ové ose znázorněn počet sloupců (a řádků) čtvercové matice. Výsledná velikost matice v kBytech se vypočítá jako (strana * strana * 8 byte). Na y-ové ose je znázorněn výkon v MegaFLOPS - miliony operací s desetinnými čísly za sekundy. A nyní ono kouzlo - jak se matice zvětšuje, zabírá stále větší a větší část cache paměti první úrovně, až se do ní nevejde. Později se nevejde ani do L2 cache a pokud má procesor i L3, tak často ani do té. Limitujícím faktorem výkonu MegaFLOPS je pak nikoliv samotná FPU jednotka, ale právě rychlost cache. No a z průběhu grafu lze vypozorovat zajímavé údaje nejen o velikosti cache, ale především o její rychlosti. Průběh grafu pak reprezentuje, jak dobře si bude procesor počínat s různě velkými datovými bloky.
A nyní komentář k výsledkům: Procesory Athlon 64 a Athlon 64 FX mají poměrně velkou L1 datovou cache o velikosti 64 kByte. Tato cache umožňuje procesoru dosahovat na malých blocích znatelně lepších výsledků než čeho jsou schopné procesory Pentium 4 - čára je výše. Zlom přichází po oněch 64 kByte. Výkon klesá a je znatelně nižší než u Pentia 4. Znatelně v tomto případě znamená v extrémním případě pouze 66 procent výkonu Pentia 4. Špičkový výkon je v případě Pentia 4 dokonce vyšší než u Athlonu 64 FX, i přesto, že favorit stáje AMD má rychlejší FPU jednotku (její maximální potenciál jde zdá se využít pouze při operacích s registry). Od velikosti matice cca. 360 kByte (že by v tom měl prsty HyperThreading? Na ne-HTT Pentiích zlom odpovídá přibližně velikosti cache) začne výkon Pentia 4 strmě klesat - to už procesor musí pro data do RAM paměti. Protože Athlony 64 mají větší cache L2, získávají v blocích nad asi 560 kByte nad Pentiem 4 opět navrch. Znatelná převaha - Pentium 4 dosahuje jen asi 60 procent výkonu - trvá až do doby, než je vyčerpána velikost L2 cache Athlonu 64 (1 MByte). Pak je už i Athlon závislý na pamětech.
Shrnutí této části: Athlon 64 vede u malých datových bloků, ale jeho L2 cache je ve srovnání s Pentie m4 příliš pomalá. Efekt velké L2 cache tak u Athlonu není nikterak obrovský (... což jsme se ostatně mohli přesvědčit u Athlonu XP s jádrem Barton). Pentium 4 naproti tomu dokáže zvyšovat svůj výkon s růstem velikosti L2 cache téměř do nekonečna, Prescott s 1MB L2 cache proto patrně bude výrazně rychlejší. Velikost L2 cache hraje u Pentia 4 obrovskou roli. Pakliže Prescott dále vylepší i výkon na menších datových blocích díky dvojnásobné L1 cache, můžeme čekat velmi solidního soupeře dnes uváděných Athlonů 64.
Zbývá dořešit veliké datové bloky v řádu megabytů. Zde už oba procesory musí pro data do paměti RAM. Protože ale Athlon 64 má integrovaný řadič pamětí, dosahuje lepších výsledků než Pentium 4. Athlon 64 FX jednoznačně vede s náskokem až 20 procent - připomínám, že tento procesor má k dispozici pomalejší paměti než čipová sada i875P u procesorů Pentiu 4. Přesto je náskok takový, jaký je. O to překvapivější je rychlost práce s pamětí u procesorů Athlon 64. Přestože mají jen jeden kanál DDR400, jejich výkon je jen o maličko menší než u Pentií 4 s čipsetem i875P a dvěma kanály DDR400.
Co to znamená v praxi? Integrované řadiče pamětí v procesorech Athlon 64 FX a Athlon 64 jsou fantasticky rychlé! Dokáží vytěžit z pamětí dosud nevídané a Pentium 4 jim nemůže efektivitou ani náhodou konkurovat. I do budoucna budou procesory Athlon 64 a Athlon 64 FX jasnými králi v datově intenzivních aplikacích (např. Quake III), zatímco procesory Intelu budou zaostávat. Změnit se to může v době, kdy Intel zvýší frekvenci FSB a začne používat paměti DDR-II PC-2 533. Předpokládám ale, že v té době již AMD bude mít svou odpověď v podobě podpory těchto typů pamětí a náskok se tak možná ještě zvýší ve prospěch AMD. Co lze říct jistě - na začátku příštího roku se náskok ve prospěch AMD zvýší s příchodem Athlonu 64 FX pro patici socket 939, který bude podporovat stejný typ pamětí jako čipset i875P.
Sisoftware Sandra
Menší číslo je velikost Whetstone a větší pak Dhrystone.
Klasický syntetický benchmark, který nemá s realitou moc společného. To se také potvrzuje v tomto testu. Vítězí procesor Pentium 4 3,2GHz následován přetaktovaným Athlonem 64 FX-51. Za nimi je pak s menším odstupem zbytek startovního pole.
Pokud může Intel využít SSE2 instrukce je lepší, zde téměř o 90%. Také si můžeme všimnout posledního místa, kde je Athlon 64 3200+. To je patrně způsobeno o 200MHz nižší frekvencí než Athlon XP 3200+. A jak jsem již říkal, tento test je o frekvenci.
Co dodat, integrovaný paměťový řadič dělá své. PO zvýšení fsb u procesoru Athlon 64 FX-51 se zvedne i datová propustnost pamětí na ctihodných 5733/5797MB za sekundu. Athlon 64 3200+ bojuje vyrovnaně s Athlonem XP a jeho dvoukanálovou deskou nForce 2 Ultra 400.
Aida 32
Program Aida je primárně určen pro zobrazení informací o počítač, ale má v sobě i benchmarkovací utilitu na paměti.
Opět jasně kraluje Athlon 64 FX-51. Ale zajímavější je situace mezi Pentiem 4 a Athlonem 64 3200+. Intel má o 45% větší datovou propustnost při čtení z pamětí, ale zapisuje do ní stejně rychle jako Athlon.
SuperPI
hodin:sekund
Test SuperPi je velmi náročný na matematické výpočty.
Athlon 64 FX-51 poráží Pentium4 3,2GHz o 6 sekund, v řeči procent to činí 15%. Dodatečná cache znamená velký nárůst výkonu. Něčeho podobného jsme si mohli všimnout již dříve, při nástupu AMD Athlonu XP s jádrem Barton, který i na nižší frekvenci porážel Athlona XP s jádrem T-bred.
Hodin:minut:sekund
Zde se jen potvrzuje co jsem již řekl, jen díky většímu množství dat a tím delšímu výpočtu jsou rozdíly mnohem výraznější.
Athlon FX-51 dokončil operace o téměř 10 minut dříve!! Rozdíl mezi Athlonem 64 3200+, pracujícím na 2,0GHz a Pentiem4 3,2GHz je i přes nevýhodu v podobě frekvence 2 minuty ve prospěch AMD.
