K10 élesben - nyúzópadon a Phenom

AMD Phenom 9500

Elérkezett az idő, hogy mi is bepillantást nyerjünk az AMD új fejlesztésének lelkivilágába, a K10-alapokra építkező Phenom processzorba. A Mikulás kicsit késett a szállítmányozással, de végül kézhez kaptuk a processzort, és sikerült is jobban összeismerkednünk az x86-os világ új képviselőjével. Rövidke kis bevezetőnket ezúttal tényleg nem nyújtjuk el, a K10-et elméletben már két alkalommal is szétcincáltuk, először felépítésével, a vele megjelenő újításokkal foglalkoztunk hosszasan (kötelező olvasmány!), később pedig azt próbáltuk meg kideríteni, hogy az elméletben szépen hangzó újítások a valóságban mennyit hoznak a konyhára (fanatikusoknak ajánlott cikk). Így végül már csak a valódi, több szálon mért teljesítménytesztek maradtak hátra, de azért egy kis színt is viszünk a kötelezőnek számító mérésekbe. Először is megvizsgáljuk, hogy a Phenom harmadszintű gyorsítótára milyen hatással van a processzor asztali PC-kben mutatott teljesítményére, azután pedig elkalandozunk a tuning irányába, majd grafikonok sokaságán láthatjuk viszont a Phenom teljesítményét.

A rend kedvéért álljon itt szokásos, specifikációkat összefoglaló táblázatunk, melyben egy sor hasznos információ található. Az általunk is vizsgált Phenom egy 9500-as típus volt, ez 2200 MHz-es órajelen üzemel, ezen kívül (jelen pillanatban) még két típus található a piacon, a 2,3 GHz-es 9600 és a 9600 Black Edition, utóbbi annyiban különleges, hogy a szorzója szabadon állítható, de ezt leszámítva megegyezik a sima 9600-zal. Ha már modellszámozás: az AMD szépen beletrafált ezekkel a típusjelölésekkel, gondoljunk csak az Intel Yorkfield magos processzorainak számozására. A tájékozatlan felhasználók jobban teszik, ha utánanéznek a két gyártó modellszámozási stratégiájának, ugyanis a Phenom 9500 számozásban magasabban áll, mint a később megjelenő Core 2 Quad Q9450 (kicsit olyan ez, mintha visszatértünk volna a megahertzes időkbe), órajele viszont jóval alacsonyabb, és a két CPU teljesítménye sem áll éppenséggel közel egymáshoz.

Mint látható, a Phenom processzorok egyelőre csak a DDR2 memóriákat támogatják, elvileg jövő év végére már kapható lesz a DDR3-as verzió is. A cache-hierarchiát tekintve a Phenomban szerepet kapott egy harmadszintű gyorsítótár, amellyel korábbi cikkeinkben már foglalkoztunk, és ezúttal is külön figyelmet szenteltünk neki. Az implementált utasításkészletek terén az Intel komoly fölényben van, a Phenom nem támogatja az SSSE3-at, és az SSE3-on felül csak az SSE4a-val gazdagodott a K8-hoz képest, melynek semmi köze nincs az Intel-féle SSE4.1-hez. Az energiavezérlést tekintve a Phenom komoly technológiákat vonultat fel, később kiderül, hogy ez mi mindenre elég. Ehhez kapcsolódik, hogy az új processzor TDP-jét a gyártó 95 wattban állapította meg, ez az érték megegyezik a rivális Core 2 Quad Q6600-éval, de ne feledjük el, hogy ezek a számok az AMD-nél elméletileg a legmagasabb elérhető értéket jelentik (maximális feszültség mellett maximális terhelés), míg az Intelnél egy átlagos használatot feltételezve átlagos fogyasztást szimbolizálnak – persze mi a gyakorlatban kimért értékeket tartjuk mérvadónak.

A processzorok technikai adatait már ismerjük, lássuk magát a processzort. A tesztben szereplő Phenom 9500-at Oliverda fórumtársunktól kaptuk kölcsön, az olvasók nevében is köszönjük neki a lehetőséget.

A csomagolás és a CPU [+]

Az asztali számítógépekbe szánt új processzor névadásában több szempont is szerepet játszott. Az Athlon márkanevet 1999 óta ismerjük, az idők folyamán kicsit megkopott, további tupírozgatása nem lett volna már ésszerű. Az XP-vel utaltak az extrém teljesítményre (eXtreme Performance), a 64-es számmal pedig a 64 bites kiterjesztésre, ami a laikusok számára azt jelentette, hogy kétszer gyorsabb, mint elődei. Most egy olyan csomagolásra, elnevezésre volt szüksége az AMD-nek, amely egy teljesen új fejlesztést, a teljesítményt tekintve egy új dimenzió megnyílását szimbolizálja a felhasználó szemében, még ha a fejlesztések csak inkrementálisak is. A Phenom a fenomenális teljesítményre utal, a processzor csomagolásának dizájnja is eltér az Athlon 64-nél megszokottól; a logó alatt egy üstököst láthatunk, az üstökösről pedig a fény vagy még inkább a sebesség jut az ember eszébe. Maga a processzor külsőre – a feliratokat leszámítva – megegyezik a Socket AM2-es Athlonokkal, 940 láb, fémkupak.

[+]

A Phenom processzorok AM2+ típusú lábkiosztással rendelkeznek, ez kompatibilis az AM2-vel, tehát a Phenom használható régi, AM2-es alaplapokban is, de ha így teszünk, a processzor nem minden képességét leszünk képesek kiaknázni. Egyrészt az AM2 alaplapokban a HyperTransport órajele maximum 1 GHz-et érhet el (AM2+-ban 1,8 GHz), másrészt a processzormagok egymástól független energiavezérléséről is le kell mondanunk. Mi egy AM2+ alaplapban teszteltük a processzort, tehát a mért eredmények a Phenom teljes potenciálját reprezentálják.

Eszközkezelő és Everest [+]

A gépet bekapcsolva és a Windowst elindítva jól látható, hogy immár egy négymagos processzorral van dolgunk, az operációs rendszer négy magot lát. A CPU-Z kicsit hiányosan detektálta a processzor jellemzőit, például a memória és a HT-link órajelét ki sem tudta olvasni, de ez végül nem okozott problémát, mert az AMD saját fejlesztésű tuningprogramja (OverDrive, lásd később) minden fontos információt kijelzett.

CPU-Z [+]

Az északi híd és az L3 cache órajele

A Phenom processzorok egyik legnagyobb, legfelkapottabb újítása a harmadszintű gyorsítótár. Az L3 cache-sel részletesen foglalkoztunk mélylélektani elemzésünkben, ezért most egy kis kitérő után azonnal a teljesítményt befolyásoló hatására térnénk.

A processzor feldolgozóegységei és a memória között tradicionálisan a háttértár > memória (> L3 cache) > L2 cache > L1 cache az adatok útvonala. Ez azt jelenti, hogy a processzor alaphelyzetben – ha arra van szükség – a memóriából először az L2 cache-be tölti a gyakran használt adatokat, majd onnan az L1-be. Itt találjuk a leggyakrabban használt adatokat, de általában az L2 cache-ben megmarad ennek a másolata, ekkor beszélünk inkluzív gyorsítótárról (az L1 részhalmaza az L2-nek). Az AMD a K10-ben kicsit megkavarta a lapokat, ugyanis megváltoztatta ezt a megszokott sémát. A K10 a memóriából közvetlenül az L1-be tölti az adatokat, majd ha ez megtelik, a helyhiány miatt az adatok az L2-be kerülnek (victim cache), és ha ez is megtelik, akkor az L3-ba (szintén victim cache).

A K10-ben megtalálható megoldásnak szinte csak előnye van. A tradicionális módszer hátrányt jelent olyan helyzetekben, amikor a programkód rövid, és az adatmennyiség, amelyen a processzor dolgozik, szintén kevéske, hiszen ez azt jelenti, hogy a cache-re nincs szükség, tehát az adatok késleltetése feleslegesen magas, elvégre amíg eljutnak a feldolgozásig, addig meg kell tenni a memória–L2 cache–L1 cache útvonalat, ezeknek elérési ideje tehát összeadódik. Szerencsére a legújabb processzorok már nagyon komoly prefetch (előbehívó) logikákat vonultatnak fel, például a Core 2 processzorokban a Data Prefetch Logic, amely az L2-ben működik, az L1 adatelérési sémáit elemzi, és ha szekvenciális lekérést detektál, akkor előre behúzza az adatokat a memóriából, így a hierarchiából adódó hátrányokat ezekben a helyzetekben némileg ellensúlyozza. Ezzel szemben a K10 a memóriából közvetlenül az L1-be tölti az adatokat, ráadásul prefetcherek segítségével, ez pedig azt jelenti, hogy az L2 cache elérési idejét megspórolja magának a processzor.

Vannak viszont esetek, amikor nagy adatmennyiségekkel kell dolgozni, ilyenkor mi történik? Az attól függ, hogy a feldolgozott adatok ismétlődnek-e vagy sem. Ha ismétlődnek, akkor a K10 ismét előnyben van, hiszen, a K10 az L3-ból az adatokat közvetlenül az L1-be tölti (az L2 mindig kimarad), ezzel sok-sok ciklusnyi késleltetést spórol meg magának. A hagyományos felépítés ebben a helyzetben ismét csak lassabb, hiszen az L1–L2–L3 közti késleltetés nem kerülhető ki. Amikor nagy mennyiségű, de nem ismétlődő adatcsomagokkal van dolgunk, a K10-es megoldás a közvetlenül L1-be töltő logika miatt szintén előnyt élvez riválisával szemben. Az egyedüli probléma, hogy az első, 65 nm-en gyártott K10-es chipek esetében mindössze 2 MB méretű a harmadszintű gyorsítótár, ami nagyon kevésnek tűnik elsőre, elvégre ezt illik az L2 cache legalább 8–16-szorosára méretezni, de mint láttuk, a K10 esetében a cache-hierarchia alján álló L3 egy útvonal végét jelenti, ezért csak és kizárólag olyan adatokat találunk benne, melyek az L2-be nem fértek el (tehát ebből az irányból exkluzív), ellentétben a hagyományos kialakítású processzorokkal, melyekben a memória után ez az adatok első állomása, emiatt a memória elérésének idejében is közrejátszik (növeli azt), és az L2-ben, illetve L1-ben is megtalálható adatok másolatát is tartalmazza (inkluzív), sok felesleges, egyszer használatos adattal egyetemben.

A K10 processzorokban az L3 cache a processzorban megtalálható „északi híd” órajelén üzemel. Az északi híd nagyjából ugyanazokat a funkciókat látja el, amiket egy külső megoldás, egy chipset északi hídja (adatforgalom-irányítás, szinkronizálás stb.). Minthogy az L3 cache alapvetően egy szeletke felturbózott memóriának felel meg, az L2 cache-ben felhasznált SRAM celláknál kisebb órajelet bír, ezért az L3 a processzor órajelénél alacsonyabb órajelen jár. Például a Phenom processzorokban amíg a processzor órajele 2,2–2,3 GHz, addig az L3 cache 1,8 GHz-en ketyeg. A legmagasabb órajelű tesztre kiadott Barcelona (mintapéldány) 2,5 GHz-es, ebben az L3 cache csak 2 GHz-en jár, és így tovább. A kérdés csupán az, hogy a harmadszintű gyorsítótár órajele miképpen befolyásolja a processzor teljesítményét. Sejthető, hogy amíg szekvenciális adatfolyamon dolgozunk, addig nem különösebben érdekes ez a kérdés. Még akkor sem, ha beleférünk a 64+512 kB-os keretbe. De ha ki is csúszunk belőle, akkor sem a memóriánál alig magasabb elérhető sávszélesség miatt profitálhatunk belőle, hanem a memóriánál sokkal rövidebb elérési ideje miatt (lásd mélylélektani elemzésünket).

A következő táblázatban összesítettük a 2,2 GHz-es Phenom processzor teljesítményét 1,8 és 2,2 GHz-es L3 cache órajel mellett.

Látható, hogy tipikus asztali használatra szánt programokban a harmadszintű gyorsítótár órajelének növelése nem nyom sokat latba. A videokódolók és 3D-s tervezőprogramok esetében nem is lepődtünk meg ezen, hiszen ezek kis mennyiségű szekvenciálisan beolvasott adaton dolgoznak. A fotó- és filmfeldolgozó programoknál ugyanez a helyzet (igaz, az adatok mérete már nagyobb, gondoljunk csak a filmek képkockáira, de még mindig szekvenciális adatelérésről van szó), bár a Photoshopban a nagy méretű képen végigfuttatott műveletsor esetében arra számítottunk, hogy a cache órajelének nagyobb befolyása lesz a teljesítményre. A 22%-os órajelemelés elvileg a tömörítőprogramokban kimutatható kellene, hogy legyen, hiszen a tömörítéshez használt könyvtár elérési idejétől nagyban függ a tömörítés ideje, de még itt sem sikerült kimérnünk 1%-nál nagyobb különbséget (a tömörítés –2%-os ideje az 5%-os hibahatáron belül van), ugyanis a végrehajtó egységek képeznek szűk keresztmetszetet. Csak az Everest benchmark utalt arra, hogy itt valami megváltozott, memóriaírásban 13%-kal magasabb eredményt mértünk.

A tesztek arra engednek következtetni, hogy a harmadszintű gyorsítótár órajele asztali használatot feltételezve nem befolyásolja komoly mértékben a teljesítményt. Az L3 cache elsősorban a szerverek világában kiemelkedő jelentőségű, például amikor nagy méretű adatbázisokkal dolgozik a processzor, sokat kell a memóriához nyúlnia, ezért jól jön a gyors elérésű cache.

Tuning

Mielőtt a Phenom teljesítményével foglalkoznánk, lássuk, hogy az új processzor milyen órajel elérésére képes, természetesen a tuning révén. A K10 túlhajtásához azonban fel kell frissíteni tudásunkat, ugyanis a K8-nál megszokott és bevált technikák egy kicsit másképpen működnek. Más hardveroldalak tesztjeit szemlélve sokszor úgy tűnt (számunkra), hogy a túlhajtás során nem vesznek figyelembe egy sor tényezőt, ezért ezek az oldalak a Phenom tuningpotenciálját kudarcként értékelték, pedig elképzelhető, hogy ők maguk vallottak kudarcot, és nem a processzor.

Mint tudjuk, a processzor órajele egy szorzó és az FSB szorzatának eredményeként jön létre. A K8 és K10 processzorok nem hagyományos rendszerbuszon keresztül kapcsolódnak a külvilághoz, ezért az FSB-t a HyperTransport órajeléből szokás származtatni – ennek létezik egy szorzója, melyet ha beszorzunk az „FSB”-vel, akkor megkapjuk a CPU órajelét. A tisztánlátás kedvéért megemlítjük, hogy a K8/K10 esetében természetesen ez nem az FSB, hanem egy olyan érték, amit az alaplapon található órajel-generátor a HyperTransport-link sebességéből származtat, de ezt a könnyen összezavarható olvasók ne vegyék figyelembe...

A processzor órajele tehát valahogy így áll össze: 11 x 200 = 2200 MHz. Fontos megjegyezni, hogy a 11 a processzor szorzója (mert általa a processzor órajelét kapjuk eredményül), a 200 MHz pedig egy alapérték, amivel a rendszer többi komponense esetében is dolgozunk.

A K10 processzorokban az északi híd és a harmadszintű gyorsítótár órajele külön állítható, a Phenom 9500 esetében ezeknek a szorzója 9x-es. Ha tehát az FSB-t vesszük alapul, ami 200 MHz, akkor kiszámolható, hogy az NB és L3 cache órajele 1800 MHz (9 x 200). Az Athlon CPU-ban az északi híd a proceszor órajelén jár.

A Phenom processzor egy HyperTransport-linken keresztül kommunikál a külvilággal, ehhez is tartozik egy szorzó, amely alapesetben 9x-es, ezt az alap FSB-vel összeszorozva szintén 1800 MHz-et kapunk eredményül (AM2-es lapban csak 1000 MHz), de ezt ne keverjük össze az NB és L3 órajelével, mert nincs semmi közük egymáshoz. A HT órajele egyébként a K8-ban 1000 MHz volt (5x-ös szorzó).

Meg kell még említenünk a memória órajelét is. A K8 és K10 processzorok egyik sarkalatos pontja az integrált memóriavezérlő. A memóriavezérlő a processzor órajelén jár, ezért a memória órajelének meghatározásához valamilyen képletre van szükségünk. A K8-ban ez úgy működött, hogy a processzor órajelének valahányadán működött a memória (ennek az volt az eredménye, hogy a memória sokszor nem a referencia-órajelen jár, például 2200 MHz-es CPU-órajel esetén DDR2-800-ra állítva a memóriát csak 367 MHz-en jár, mert a CPU órajelét 6-tal elosztva kaptuk meg a referencia-órajelhez [DDR2-800, azaz 400 MHz] legközelebb álló memória-órajelet). Az AMD mérnökei ezt a problémát felismerték, ezért a K10 a memória órajelét másképpen határozza meg.

Megfigyeléseink arra engednek következtetni, hogy a memória órajele immár az FSB-ből származik, ugyanúgy, mint az Intel processzoroknál. 200 MHz-es FSB esetén a 2x-es szorzó jelenti a 400 MHz-es memória-órajelet, azaz a DDR2-800-as beállítást. 1,66x-os szorzóval kapjuk meg a 333 MHz-et (DDR2-667), 1,33-assal a 266 MHz-et (DDR2-533) és 1x-essel a 200 MHz-et (DDR2-400). A memóriavezérlő egy új lépcsőfokot is támogat, a DDR2-1066-ot, ehhez 2,66x-os szorzót használ a processzor (2,66 x 200 = 533 MHz).

Van tehát jópár különböző órajelünk, ezek mind a processzorhoz tartoznak, mindet az FSB-ből származtatjuk, és a tuningolás során az összeset figyelembe kell venni.

Amikor tuningra kerül a sor, elsődlegesen az FSB-hez nyúlunk hozzá, hiszen csak ennek a növelésével lehet magasabb órajelet elérni (kivételt képez a szorzóállítható Black Edition processzor). Viszont amikor az FSB-t megnöveljük, az összes FSB-ből származtatott órajel megváltozik. Mi történik, ha az FSB-t 250 MHz-re emeljük?

A processzort 2750 MHz-re tuningoltuk, de emellett a többi, az FSB-ből származtatott órajelű rész sebessége is megváltozott. Erre azért kell figyelni, mert így a processzor túlhajtása során nem csak egyetlen komponens okozhat instabilitást, hanem rögtön három másik is. Éppen ezért ahhoz, hogy stabilizáljuk a rendszert, a többi komponens szorzójával is variálnunk kell. Néhány irányelv, amit érdemes szem előtt tartani.

• A processzor maximálisan elérhető órajele legfőképpen a szerencsétől és hűtéstől függ.
• A HyperTransport órajele AM2+ alaplapban lehetőleg maradjon 2 GHz alatt (AM2-ben 1 GHz környékén)! Ez a link nem jelent korlátot a rendszerben, viszont szorzója csökkentésével kipipálhatunk egy lehetséges hibaforrást.
• Az NB/L3 órajele egy külön téma. Az általunk tesztelt processzoron maximum 2,3 GHz-et volt képes elviselni; az előző oldalon látható táblázat alapján nem érdemes túl magasra állítani az órajelét, hiszen a teljesítményt alig befolyásolja.
• A memória tuningja a modulok tűrőképességétől függ, órajelét lehetőleg vegyük vissza, amíg a processzor maximális órajelére vagyunk kíváncsiak. Arra külön figyeljünk, hogy a K8/K10 processzorok általánosságban kényesebbek a memória típusára!

Ha tehát az irányelveket figyelembe vesszük a túlhajtás során, akkor az FSB 250 MHz-re állítása után az NB/L3 szorzóját vegyük vissza 8x-ra, a HT-link szorzóját 7x-re, a memória beállítását pedig DDR2-800-ra. Az eredmény pedig:

Így elkerülhetjük, hogy a processzor órajelének feljebb tornászásába beleszóljon az NB/L3/HT/RAM órajele. Ez persze csak egy példa volt, lehet finomítgatni itt-ott, kísérletezni, az NB/L3 és a memória végét megkeresni, de az már egy másik történet.

A Gigabyte és az MSI felkészült [+]

A processzor tesztelésében és túlhajtásában két alaplap volt a segítségünkre, a Gigabyte GA-MA790FX-DQ6, illetve az MSI K9A2 Platinum, mindkettő az AMD vadonatúj 790FX chipkészletére épül, amit egy későbbi cikkünkben mutatunk be közelebbről. Végül a Phenomot a Gigabyte-ban teszteltük le, mert az MSI BIOS-a még annyira sem volt kiforrott, mint a Gigabyte-é (azóta változhatott a helyzet, ugyanis a két gyártó szinte hetente ad ki újabb, javított BIOS-verziókat).

Alapórajel [+]

Az alaplapok után ismerkedjünk meg az AMD saját fejlesztésű túlhajtó szoftverével, az OverDrive-val. Ezzel a programmal gyakorlatilag mindent beállíthatunk, aminek köze van a rendszer teljesítményéhez: órajeleket, feszültségeket, időzítéseket és még sok minden mást. Ugyanígy a processzor és a hozzá kapcsolódó komponensek órajeleiről is tájékoztatást ad, éppen ezért a CPU-Z helyett ezt használtuk, amikor a tuningra került a sor. A képeken jól látszik, hogy maga a processzor 2200 MHz-en, az északi híd (NB és L3), illetve a HyperTransport-link 1800 MHz-en, a memória pedig 533 MHz-en (DDR2-1066) jár. A B2 steppinges processzor alapfeszültsége 1,25 V. A jobb felső képen látható, hogy mind a négy mag azonos órajelen fut, az energiatakarékossági funkciók bekapcsolásával viszont a terhelés függvényében változtatják órajelüket – egymástól függetlenül. A bal alsó képen szorzók, órajelek és feszültségek beállítási lehetőségei láthatók, a negyediken pedig a memóriával kapcsolatos 50 opció. A memória órajelét és a memóriavezérlő működési módját Windows alatt nem lehet módosítani.

2400, 2600 és 2800 MHz [+]

Az Oliverdától kapott processzort (2007/43. hetében készült) kis feszültségemelésekkel sikerült 2950 MHz-re tuningolni, ez 34%-os órajelemelésnek felel meg. Mivel a tesztprocesszorban ilyen nagy tuningpotenciál rejtőzött úgy döntöttünk, hogy az egyelőre csak az AMD terveiben szereplő magasabb órajelű típusokat is leteszteljük (2,4, 2,6 és 2,8 GHz). Ezt végül úgy értük el, hogy a processzor órajelén felül a többi komponens sebességére is nagyon odafigyeltünk, és próbáltuk a referenciához közel tartani őket. Egyedül az NB/L3 órajelével kapcsolatban voltunk kicsit tanácstalanok, mert nem tudjuk, hogy ez hogyan fog alakulni később, a magasabb órajelű Phenomok megjelenése után. Ezért döntöttünk úgy, hogy a 2400 MHz-es CPU mellé 1800 MHz-hez közeli NB/L3-at állítunk be, a 2600, 2800 és 2950 MHz-es CPU-k mellé pedig 2,1–2,15 GHz-es NB/L3-at társítunk, ezekkel az értékekkel nem nagyon lőhetünk mellé. De ha igen, akkor sincs nagy probléma, hiszen az előző oldalon látszott, hogy az L3 órajele nem számít túl sokat a tesztekben.

A csúcs: 2950 MHz [+]

Frissítve (2008.01.23): utólag a kezünkbe akadt egy másik Phenom 9500-as processzor is, amivel nem voltunk ilyen szerencsések, ez a 39. héten készült CPU már 2,6 GHz-en sem volt stabil, így ismét bizonyítást nyert, hogy a tuning lutri.

Konfiguráció és fogyasztás

Tesztprogramok:

Szintetikus tesztek

• Lavasys Everest Ultimate Edition v4.2
• FRAPS 2.9.2

Konvertálás-kódolás

• TMPEGEnc XP v4.4 + DivX 6.8
• Windows Media Encoder 9 + Advanced Profile
• x264 rev. 711
• iTunes v7.5

Tömörítés, fotó-és filmfeldolgozás

• 7-Zip v4.57
• WinRAR v3.71
• Adobe Photoshop CS3
• Adobe Premier CS3
• Sony Vegas 7.0

Renderelés

• POV-Ray v3.7 beta23
• Cinebench 10
• 3ds max 2008
• Lightwave 9.3
• Maya 2008

Játékok

• Crysis
• Bioshock
• CMR Dirt
• Lost Planet: Extreme Condition
• World in Conflict

További tesztek

• ABBYY FineReader v9
• Apache v2.2.6
• Reaper v2.019
• Sun Java 6.3 + JATMARK
• Fritz benchmark

A tesztprogramok csokra ismét frissült. Úgy gondoltuk, hogy az új processzorok kihasználásához olyan programok kellenek, melyeket már a mostanában kialakuló igényeknek megfelelően írtak meg, a processzormagok növekvő számát és az újabb SIMD utasításkészleteket figyelembe véve.

A fogyasztás mérésére kialakított rutinon is változtattunk a négymagos processzorok terjedése miatt. Immár a terhelt fogyasztást három állapotban mértük le, egy szálon terhelve, két szálon terhelve és négy szálon terhelve, ehhez a 7-Zip tömörítőprogramot választottuk.

Mint látható, a Phenom 9500 első verziójának (B2 stepping) fogyasztásán még van mit csiszolni. Üresjáratban és CnQ-val is többet evett, mint a szintén 65 nm-es, első generációs Core 2 Quad. Szerencsére van remény, hiszen az Intel első steppingje (B3) sem szerepelt túl fényesen, viszont a G0 steppinges Q6600-nak már tényleg elfogadható mértékűre csökkent a fogyasztása. A grafikonon jól látszik, hogy 89–90 watt környékén alsó határba ütköztünk, ez már a többi komponens és az üresjáratban álló processzorok fogyasztásának összege. Ha a tápegységre 85%-os hatásfokot számolunk, akkor egy korszerűbb rendszer mindössze 75–80 wattot fogyaszt üresjáratban, miközben jönnek ki az 1000 wattosnál is nagyobb tápok.

Terhelve sem változott sokat a kép, igaz, a Phenom kevesebbet fogyasztott, mint a QX6700, de QX6700-ból már létezik újabb stepping (G0), sőt már megjelent a 45 nm-es Core 2 is. Összességében a Phenom fogyasztásának skálázódása 1, 2 és 4 szálon terhelve energiatakarékosabbnak tűnik, hiszen míg a Phenom 1 és 2 szálas terhelése között 5% volt a különbség (a teljes rendszer fogyasztását figyelembe véve), addig a Core 2 Quad QX6700-on ez az érték 17%-os. Ez nem is meglepő, ugyanis az Intel processzorok végrehajtó egységei nem rendelkeznek önálló órajel-disztribúcióval. Mindenesetre ez jelen pillanatban nem túlságosan nyugtathatja meg az AMD-t, hiszen a Phenom kifinomult energiagazdálkodásának megtervezése rengeteg erőforrást felemésztett, és mint látjuk, ennek ellenére nincsenek előnyben az Intellel szemben. Egy újabb stepping, majd egy alacsonyabb csíkszélesség változtathat a képen, a grafikonon jól látható, hogy az Intelnek is sikerült optimalizálnia a 65 nm-es csíkszélességet, mielőtt megjelent volna a 45 nm-es verzió, tehát az AMD-nek is megvan az esélye erre.

Ami a pontos fogyasztást illeti, a Phenomot tartalmazó tesztrendszer CnQ-val 132, terhelve pedig 215 wattot fogyasztott. Ha ezeket az adatokat vesszük alapul, akkor a Phenom fogyasztása kb. 85 watt, ehhez hozzáadódik a CnQ-s fogyasztás (mennyi lehet? 10–20 watt?), viszont ki kell vonni belőle a többi alkatrész (alaplap, memóriák, táp stb.) terhelés hatására megnövekvő fogyasztását (10–15 watt?), tehát összegezve a 2,2 GHz-es Phenom hozzávetőleg 85–90 wattot fogyaszt. A legrégebbi Core 2 Quad esetében 2,67 GHz-en ez az érték magasabb, 105–110 watt, viszont a 45 nm-es Core 2 Quad 3 GHz-en mindössze 70–75 wattot disszipált. A Yorkfielddel készítettünk egy mérést 2,33 GHz-en is, minimálisan csökkentett feszültség (1,2 V) mellett; 60–65 wattot mértünk, ha tehát ezeket az adatokat vesszük alapul, az AMD-nek megvan minden esélye arra, hogy 45 nm-en az Intelénél kisebb fogyasztású chipeket hozzon ki. Már csak ki kell várni, hogy azok megjelenjenek.

Az Everest memóriaolvasási és -írási értékeit ezúttal csak mintegy ellenőrzésként tüntettük fel grafikonon. A K8-ban az órajel növelésével együtt nőtt az elérhető sávszélesség is, ugyanis a K8-ban keskeny volt az elsőszintű adatcache áteresztőképessége (2 x 64 bit load, 1 x 64 bit store). Logikus, hogy ez az órajel növelésével egyre több adatot képes átengedni; ahogy növeljük az órajelet, úgy kerülünk egyre közelebb a 12,8 GB/s-os elméleti maximumhoz. A K10-ben az L1D szélességét megduplázták (2 x 128 bit load, 2 x 64 bit store), és arra voltunk kíváncsiak, hogy ez mennyire látszik az Everest eredményein. Mint látható, tényleg történt valami, a sávszélességek még mindig nőnek az órajel növelésével, de már közel sem olyan mértékben, mint a K8-nál. Az olvasás 2,95 GHz-en eléri a DDR2-1066-os maximális sávszélesség (8528 MB/s) 96%-át, ez nagyon jó eredmény. Az írást viszont szerintünk az L3 alacsony órajele fogja vissza. Azért gondoljuk így, mert az egyre magasabb órajelű Phenom processzorok mellett található olvasási, de főleg írási értékek épp úgy aránylanak egymáshoz, ahogyan az általunk beállított L3 cache órajelek (lásd előző oldalt). Amit ebből meg tudunk állapítani, az az, hogy az L1D sávszélessége többé nem korlátozza a processzort a memória-elérésben, helyette a Phenomot írásban az L3 fogja vissza.

Tömörítés, videokódolás

A tömörítőprogramok sebessége nagyban függ a memória elérésétől, ez főleg a WinRAR-ra igaz. Sajnos Windows Vista alatt a Phenommal egy sor teljesen értelmetlen eredményt kaptunk, ezért nem is igazán tudjuk figyelembe venni az értékelésnél. A 7-Zip szépen skálázódott a CPU-magokkal és az órajelek növekedésével. Becsomagolásban az Intel processzorok gyorsabbak, ha nem csal a szimatunk, akkor ez a két független 128 bites LSU portnak köszönhető (L1 cache). Kicsomagolásban, amikor az ALU-k és a visszaírás sebessége a döntő (2 x 64 bit a K10-nél a Core 1 x 128 bitjével szemben) a Phenomot csak a leggyorsabb Yorkfield képes elverni.

Ezeket a videokonvertáló programokat streaming jellegű alkalmazásoknak lehet hívni, hiszen folyamatosan, „özönvízszerűen” ontják magukból az adatokat. Ez a fajta számolás elsősorban annak a processzornak kedvez, amelyik gyorsabb a SIMD-végrehajtásban, feltételezve, hogy a program SSE-re van optimalizálva. A TMPGEnc ilyen. Mélylélektani elemzésünkben úgy láttuk, hogy a Core processzoroknak jobban fekszik ez a fajta munka, itt viszont mégis a Phenom szerepelt jobban egészen addig, amíg a Merommal hasonlítottuk össze. Ez szerintünk a 128 bites SIMD-végrehajtás mellett a duplájára gyorsuló L1 cache-nek köszönhető; hiába lenne gyors a K10 SIMD-ben, ha a végrehajtó egységeket nem tudná kellő mennyiségű adattal etetni. A Penryn SSE4.1-es kiterjesztésével (illetve az MPSADBW és PHMINPOSUW utasításokkal) szemben már tehetetlen volt.

A TMPGEnc-ben látottakkal ellentétben WME9 és x264-es kódolásban a Core volt a nyerő, nem szólva az iTunes-ról. Arra gondolunk, hogy a WME9 még kevésbé „SIMD-esített”, ezért az FPU-val is van némi dolga, vagy egyszerűen csak az utasításvégrehajtás felé billen a mérleg nyelve a cache-sebességgel szemben. Az x264-es kódolásban a Core kis előnyt élvez az SSSE3-as utasításkészlet miatt. Ha a támogatott utasításkészletek között megjelenik az SSE4 (a jelenlegi verzió még nem ismeri), akkor a Penryn el fog húzni. A Phenom csak az iTunes két szálon folyó konvertálásában maradt le jelentősen a Core-tól (lassabb volt, mint az Athlon 64), itt egyértelműen az FPU játszott szerepet; információink szerint ez annak tulajdonítható, hogy a K10-nél az FPU késleltetés több utasítás esetében is nagyobb, mint a K8-nál.

3D-s tervezés, renderelés

Ezek a programok elsősorban az FPU-ra fekszenek rá, és néhányan általánosságban támogatják az SSE/SSE2-utasításkészleteket. A Phenom igazából csak 3ds max 2008-ban állja a sarat, a többi programban azonos órajelet tekintve jelentősen le van maradva. POV-Ray alatt egy adattípus konvertálásból adódó probléma miatt lassú a K10, a benchmark direkt Core-ra lett optimalizálva. Cinebench alatt (ha a program valóban támogatja az SSE2-t) szimplán a több erőforrás miatt gyorsabb a Core (2 vs. 3 SIMD-végrehajtó). A Lightwave-ről el tudjuk képzelni, hogy mert nem ismeri a Phenomot, ezért nem használja ki a processzor SIMD-képességeit sem. Ezt a Mayáról is el tudjuk képzelni, mindenesetre ez sokat árulkodik arról, hogy a fejlesztők mire optimalizálnak, és mire nem. Újabb programverziókkal változhatnak az arányok. A Penryn megfoghatatlannak tűnik, a Q9450 2,66 GHz-en jár, ezekben a programokban mégis elverte a 2,95 GHz-es Phenomot.

Fotó- és videofeldolgozás, további programok

A két Adobe programban ismét csak az Intel processzorok egyeduralmának lehetünk szemtanúi (mindkét alkalmazás SSE2-re van optimalizálva), Sony Vegas alatt viszont változik a kép, a 2,95 GHz-es Phenom megelőzi a 3 GHz-es Penrynt is!

További általános programok teszteredményeit láthatjuk itt. Az ABBYY Finereader alatt a Phenom igen szépen skálázódik, jobban, mint a Core 2. Ebben a programban az egyszerű memóriaelérés és az integer teljesítmény a döntő. A Reaper zeneszerkesztő/készítő program ismét a Core 2-nek kedvez szélesebb kibocsátási rátája miatt (FPU+SSE2). Az Apache viszont a Phenomnak fekszik gyorsabb memóriaelérése miatt. A JatMark egy Javára írt render benchmark, erősen FPU-intenzív és sok memóriát használ, de csak egy szálon számol. A Phenommal teljesen értelmetlen eredményeket értünk el, körülbelül olyan gyors volt, mint az Athlon 64. Végül a közkedvelt Fritz benchmarkot is leteszteltük, ez főleg a processzor elágazásbecslési képességeire összpontosít, a Phenom itt sem szerepelt túl fényesen.

Játékok

A legújabb játékok közül összegyűjtöttünk pár friss címet, és ezeket is leteszteltük. Érdemes tudni, hogy ezek már mind képesek legalább két processzormag meghajtására, de ennél többet csak kevés képes megmozgatni. A Crysist a beállítható legalacsonyabb felbontásban teszteltük, és bizony a Phenom elég gyengén szerepelt, még az Athlon 64 X2-nél is picit lassabb volt. Viszont nem csak az AMD processzorok teljesítményével kapcsolatban figyeltünk fel furcsaságokra, például a Core 2 Duo E6550 gyorsabb volt, mint a Quad Q6600, holott előbbinek az órajele alacsonyabb. Ezek az eredmények megkérdőjelezik a Crysis benchmark hitelességét. A Crysis kettőről négy magra váltva nem gyorsult semmit.

Bioshock alatt a VGA-limithez kicsit közelebbi beállítást használtunk, ez meg is látszik az eredményeken, hiszen sokkal kiegyensúlyozottabb a mezőny. A Bioshock sem gyorsul a plusz két mag hatására.

Ha a skálázódást vesszük figyelembe, akkor a CMR Dirt az egyik legjobban megírt játék, hiszen kettőről négy magra váltva is gyorsult. A Phenomok itt nagyon jól szerepeltek, szabályosan lealázták a Merom-alapú Core 2 Quadokat, viszont a Yorkfielddel nem bírtak, a Penrynben található óriási méretű másodszintű gyorsítótár megtette hatását. A Phenom jó eredménye valószínűleg a magok között fennálló gyorsabb adatkommunikációnak köszönhető.

A Lost Planet Extreme Condition is gyorsul, ha kettőnél több mag dolgozik alatta, ebben a játékban a Core 2 és a Phenomok viszonya az órajelnek megfelelő volt, igaz, a Yorkfield itt is vert mindent.

Végül leteszteltük a World in Conflictot is, és mint kiderült, jól választottunk, mert ez a játék is a processzormagok számával együtt gyorsul. Igaz, ez csekély vígasz a Phenom számára, ebben a játékban elvérzett, szerintünk a kis méretű (L2) és lassú (L3) gyorsítótárak miatt. Ezt a következtetést abból a tényből vontuk le, hogy a Penryn-alapú Core 2 CPU-k jelentős mértékben megelőzték elődeiket is. A játékok tipikusan FPU-intenzívek, az FP-műveletek pedig sávszélesség-igényes szituációt teremtenek, ahol is az óriási másodszintű gyorsítótárral felfegyverkezett Penrynek tarolnak. Ez egyébként az összes játékra igaz.

Összevetés, összegző grafikonok

Készítettünk egy sor összehasonlító grafikont. Ezek közül az egyik legbeszédesebb az első, amelyiken a Core 2 Quadot és a Phenomot hasonlítottuk össze azonos órajelen (2,4 GHz). Azért erre az órajelre esett a választásunk, mert a leglassabb Core 2 Quad, a Q6600 2,4 GHz-en jár. Mint látható, a Phenom az esetek döntő többségében jóval lassabb volt riválisánál, általában 10–20%-kal maradt le.

Most pedig nézzük, hogy az egyes programcsoportokban hogyan alakulnak az eredmények.

A kódoló programokban a Phenomok egészen jól szerepeltek egészen az iTunes színre lépéséig. Ebben a programban jelentős mértékben lemaradtak, és ennek tudható be, hogy a végelszámolásnál azonos órajelet nézve a Core 2 a befutó. Ha az iTunest kivonjuk a képletből, akkor videokódolásban azonos órajelen hasonló a két architektúra teljesítménye.

A fotó- és filmfeldolgozó alkalmazásokban is a Core 2 processzorok voltak gyorsabbak, az Adobe programok jobban szeretik az Intel processzorokat, viszont a Sony Vegas jobban fekszik a Phenomnak.

A 3D-s tervező és render alkalmazásokban is a Core 2 Quad volt a nyerő, az AMD processzora csak 3ds max 2008-ban volt képes megközelíteni ellenfelét, a többi program valószínűleg az optimalizáció hiánya miatt egyelőre nem fekszik a Phenomnak.

Játékokban kiegyensúlyozottabb a helyzet, mert a játékok teljesítményét a VGA is befolyásolja. Valójában ha kicsit is magasabb felbontást használtunk volna, még ekkora különbségeket sem tudtunk volna kimérni. Összességében itt is jól látszik, hogy jelen pillanatban, ha játékra veszünk gépet, akkor elég kétmagos processzorban gondolkozni, a négy maggal nem nyerünk sokat, főleg ha minél inkább a VGA-limit közelében játszunk (általában így szokott lenni). Ha a maximális teljesítmény elérése a cél, akkor a legjobban a nagyméretű gyorsítótárral rendelkező Penryn-alapú processzorokkal járunk.

Konklúzió

Ha a processzorok összes elért eredményét átlagoljuk, akkor azt kell, hogy mondjuk, az AMD Phenom nem szerepelt túl fényesen. Az igaz, hogy az Athlon 64 X2-höz képest gyorsult az architektúra, ez a minimum, amit elvárhatunk négy évnyi fejlesztés után, viszont a leglassabb Core 2 Quaddal, a 2,4 GHz-es Q6600-zal az egyelőre nem is létező, körülbelül 2,7 GHz-es Phenom veszi fel a versenyt. És mondhatni még mindig csak alig léptük át a grafikon közepét, a két-három hónapon belül megjelenő Penryn-alapú négymagosok teljesítménye szinte elérhetetlennek tűnik. A 2,66 GHz-en ketyegő QX9450 a Phenom 9500-nál átlagban 39%-kal magasabb teljesítményre képes jóval alacsonyabb fogyasztás mellett, ez pedig azt jelenti, hogy az Intelnek nem kell különösebben siettetnie az állítólag hibás processzorok kiadását, ugyanis az AMD legmagasabb órajelű, 2,3 GHz-es Phenomja jelen pillanatban a leglassabb Core 2 Quaddal sem veszi fel a versenyt.

Mit jelent mindez a felhasználók számára? Nézőpont kérdése. Egy évvel az Intel után végre az AMD is kínál négymagos processzort, ráadásul igen olcsón, ugyanis az AMD kénytelen lesz a Phenomot nyomott áron eladni, ha meg akar szabadulni a legyártott chipektől. Ha tehát egy AM2-es alaplap tulajdonosa vagy egy olcsó négymagos rendszerben gondolkodó szemével nézzük az eseményeket, akkor örülhetünk, mert egy olcsó továbbfejlesztési alternatívával lettünk gazdagabbak. Viszont mit jelent mindez mindenki más számára? Nem túl sok jót. Az Intel a drágább processzorok szegmensében olyan szinten tarthatja az árakat, amit még nem szégyell...

Hogyan látják a jelenlegi helyzetet a gyártók? Ez is nézőpont kérdése. Az AMD benne van a slamasztikában, és a Phenom egyhamar nem fogja kihúzni belőle. Magasak a processzor gyártási költségei (a nagyméretű mag miatt), mégis kénytelen olcsón, minimális haszonnal eladni azokat. Nagyon úgy tűnik, hogy a Phenom egy belépőszintű, költséghatékony négymagossá degradálódik, ami a felhasználók egyik csoportjának szemszögéből nézve jó dolog, mert olcsó, viszont az AMD hírnevének és a versenynek, ebből következően az áraknak nem használ. Az Intel szempontjából a Phenom egy főnyeremény. Az AMD csak az olcsóbb processzorok szegmensében tud versenyre kelni, így a drágább lapkák eladásaiból származó profit mind az ő zsebébe folyik. Kell ennél több nekik? Nem valószínű. A piac nagy hányada így is az övék, az összes árszegmensben kínálnak versenyképes terméket, az a vásárlói kör, amelyiknek olcsó négymagosra fáj a foga, pedig talán nem jelent majd számottevő bevételkiesést.

Ha az elkövetkező egy évbe tekintünk, az még kicsit zavaros, hiszen nem lehet tudni, hogy az AMD hogyan tudja magát tartani ütemtervéhez. Legjobb tudomásunk szerint nincs a tarsolyukban még egy bevethető architektúra, ezért kénytelenek lesznek a K10-zel és annak kevesebb aktív magot tartalmazó variánsaival versenyezni. Elvileg az év első felében megjelenik a hárommagos Phenom (Toliman), mellyel a gyorsabb kétmagos Core processzorokkal kelhet versenyre a gyártó; szüksége is lesz rá, mert a Penryn-alapú Core 2 Duók még gyorsabbak lesznek, mint a jelenleg még piacon lévő Merom-alapúak. A jelenlegi ütemterv szerint a K10 kétmagos változata (Kuma) is megjelenik majd valamikor az év első felében, de ez csak a K8-asok kiváltására lesz jó, és kérdés, hogy előállításukhoz egy új mag megtervezése és legyártása szükséges, vagy a hibás négymagosokat adják majd el eképpen. Kérdés még az is, hogy az órajelet milyen mértékben lesznek képesek emelni, ugyanis az Intel (elvileg) január elején útjára bocsátja a 2,66–3,16 GHz-es órajeleken debütáló Core 2 Duo E8x00 szériát 6 MB másodszintű gyorsítótárral. Mindez nem fest fel valami szép jövőt az AMD számára. Az órajel emelése lehet most a legnagyobb gondjuk, viszont amíg nem váltanak alacsonyabb, 45 nm-es csíkszélességre, addig nem túl valószínű, hogy legalább az órajelben versenyképes processzorokkal rukkoljanak elő. És ne felejtsük el, hogy az Intel mindeközben nem áll feltartott kezekkel, hanem gőzerővel dolgozik a Nehalemen, amelynek ezek után (szerintünk) csak a szerverekbe szánt változatát fogják 2008-ban piacra dobni (ott az AMD még mindig versenyképes), a desktop és mobil szegmensben viszont nincs okuk a kapkodásra...

AMD Phenom

fLeSs

A tesztben szereplő Core 2 Duo és Core 2 Quad, illetve Athlon 64 X2 processzorokat az EndWare Kft., a Core 2 Quad QX9650-et az Intel, a Phenom 9500-at pedig Oliverda bocsátotta rendelkezésünkre.