Processzor-megateszt - 1/2

Az Intel és a Pentium M

2004 márciusában röppentek fel az első pletykák, melyek szerint az Intel új modellszámozást szándékozik bevezetni az eltérő felépítésű processzorok megjelenése miatt, márpedig ez a lépés látványos fordulatot tükrözött az Intel marketingstratégiájában, hiszen korábban éppen a hasonló modellszámozást használó AMD ellenében dollármilliókat költött arra, hogy a felhasználókat meggyőzze: a teljesítmény egyedüli biztos mértéke az órajel. Végül májusban eljött az idő, megjelent a Pentium M új kódnéven fejlesztett verziója, a Dothan, mely a Banias leváltásával egyetemben magával hozta a megahertzeket háttérbe szorító modellszámozási rendszert is. Ennek értelmében a processzorok megjelölései a következőképpen alakultak.

Jól látható tehát, hogy az Intelnek mi is volt a célja az új modellszámozás bevezetésével. Egyrészt a Pentium M viszonylag alacsony órajele a notebookvásárlás során sokak számára elrettentően hat(hat)ott, ezért a felhasználók „tudatlanabb” rétegei inkább a magasabb órajelű vagyis „gyorsabb” Pentium 4-et választották, márpedig a Centrino platform elterjesztésének útjából minden lehetséges akadályt el kellett hárítani, legyen az akár a Pentium 4 is. A modellszámozásnak pozitív hatásai vannak a Pentium 4-eladásokra is, hiszen sokan az órajel alapján az olcsóbb Celeront választották és választják mind a mai napig otthoni számítógépükbe a Pentium 4 helyett, elvégre az is 2,8 GHz-es, akkor biztos olyan gyors, mint a Pentium 4 (holott ég és föld a két processzor). A Pentium 4 Extreme Edition egy (mégpedig a csúcs-) kategóriába sorolása a Pentium M-mel pedig egyértelműen oda-vissza alapon adja a lovat a másik alá.

A Pentium 4 és a Pentium M kapcsolata

Az eddigiekből kiderült tehát, hogy az Intel kétféle processzorral jelentkezik a PC-piacon, ezek a Prescott és a Dothan. A Prescott az előző generációs Pentium 4, kódnevén Northwood leváltójaként van jelen, ez a mag található meg a Pentium 4-ekben és a Celeronokban is. A Prescottot köztudottan a magas órajelekre felkészítve tervezték meg, egyik legnagyobb előnye más processzorokkal szemben a rendkívüli skálázhatóság (3,8 GHz), azonban mint mindennek, ennek is ára van, a magas órajelet csak alacsony hatásfokkal tudja tartani, a Prescott minden idők legmelegebb, legtöbbet fogyasztó és a legrosszabb teljesítmény/órajel mutatóval rendelkező asztali processzora.

Thoroughbred-B (0,13 μm) vs. Dothan (0,09 μm) [+]

Mindettől függetlenül egyáltalán nem szabad alábecsülni az Intelt, hiszen egy olyan architektúrával a zsebében futtatja a Prescottot, amely szinte a szó szoros értelmében annak reciproka: a Dothan a lehető legalacsonyabb fogyasztás jegyében fogant, hiszen ez a mobilprocesszorok legfőbb és leginkább figyelembe vett tulajdonsága. Az alacsony fogyasztás egyrészt köszönhető a viszonylag alacsony órajelnek, emellett a gyártástechnológiának és a processzor felépítésének, ami egyes források szerint egészen a Pentium III-ig nyúlik vissza. A neten publikált tesztek szerint a Dothan meglepően jól teljesít a vele azonos órajelen futó Athlon 64-ekkel szemben, és képes az akár 1 GHz-cel magasabb órajelű Pentium 4-ek sarokba szorítására is. Vajon hogyan lehetséges mindez? Ismerjük meg a Dothan főbb jellemzőit.

A Dothan a Prescottal szemben extrém rövid futószalaggal rendelkezik, pontos információkkal nem rendelkezünk, azonban egyes források tudni vélik, hogy a Dothan futószalagja 10-12 lépcsős, összehasonlításul a Prescott 31, a Northwood 20, az Athlon 64 pedig 12 lépcsős futószalaggal rendelkezik. Talán ebből is sejthető, hogy a Pentium M-nek némi köze van a Pentium III-hoz, mely 10 lépcsős futószalaggal rendelkezett, azonban a magasabb órajelek elérésének érdekében (ahogy az AMD az Athlon 64 esetében) megnövelte a futószalag-lépcsők számát az órajelenként kevesebb végrehajtható utasítás kompromisszumaként. Marketingszempontból minél magasabb az órajel, annál könnyebb eladni egy terméket (lásd Pentium 4), azonban ha mindezt a fogyasztás szemszögéből nézzük, korántsem ilyen rózsás a helyzet, hiszen minél több lépcsős a futószalag, annál nehezebb az összes lépcsőfokot folyamatosan foglalkoztatni (főleg ha ehhez még egy gyenge elágazásbecslő egység is párosul).

Ahogy minden modern Intel processzor, úgy a Pentium M is egyszerű x86 utasításokat dekódol kisebb mikro-utasításokká, melyeket az aktuális folyamat elküld végrehajtásra a futószalagnak. A mikro-utasítások fúziója (Micro-Ops Fusion) révén a Pentium M képes két mikro-utasítást egymás mögé fűzni, így a relatív keskeny "végrehajtó ablak" (Reservation Station és Reorder Buffer) hatékonyabban dolgozhat, hiszen egyetlen bejegyzésnyi helyre két micro-opot tártolhat el, ugyanakkor ez nem jelenti azt, hogy kevesebb dolga lesz a processzornak, hiszen a végrehajtó egységeknek ugyanúgy két utasítást kell végrehajtania, mintha mi sem történt volna. Ez persze nem probléma, a micro-op fusion révén teljesítménynövekedésre számíthatunk, emellett alacsonyabb hőtermeléssel is számolhatunk, hiszen két nagy átmeneti tároló is jobb kihasználtsággal működhet.

A dedikált verem-motornak (Dedicated Stack Engine) köszönhetően a Dothan további energiatartalékolási funkciókkal gazdagabb vetélytársainál. A DSE az ESP regiszter értékét figyeli, és ha végrehajtásban egy ettől függő utasításláncolat alakul ki, akkor képes annak értékét visszaállítani a láncolatot megelőző értékre. Teljesítmény optimalizálás, hatékonyságnövelés és fogyasztáscsökkentés.

Az eddigiektől eltérő elágazásbecslő-egység a Pentium III-hoz képest 20 %-kal nagyobb hatásfokkal végzi a feladatát (SPEC CPU 2000 adatok alapján), ami igen erősen érezteti hatását a mindennapi feladatokban.

A Pentium M végrehajtó egységei a Pentium III-hoz hasonlóan működnek (hiszen a P3 továbbfejlesztésének tekinthető), ennek következményeként a Pentium M az Athlon 64-től és a Pentium 4-től eltérően igen kis magmérettel rendelkezik, mindez persze ismét csak főként az energiatakarékosságot segíti. Ugyanakkor a Pentium M már a Pentium 4-ből megismert 64 bites quad pumped rendszerbuszt használja, azaz a processzor a 100 MHz-es FSB-t négyszerezi fel 400 MHz-re, így jön létre a processzor és a chipset között a 3,2 GB/s-os sávszélesség (400 MHz-es rendszerbuszt feltételezve). Persze ez a kapcsolat még mindig az AGTL+-ra építkezik.

Pentium M 2,1 GHz [+]

A Dothan magja egy 2 MB méretű 8-utas csoportasszociatív (set associative) másodszintű gyorsítótárat tartalmaz. Ez a gyorsítótár-típus elősegíti a cache-ben a találatok számát, azonban meghosszabbítja a cache késleltetését. Utóbbi azért törvényszerű, mert ha a szükséges adat helyét megtaláljuk a cache-ben, az ehhez tartozó útvonalat meg kell határozni és ki kell választani, márpedig egy hibás adatmeghatározás tovább növeli a késleltetést. A Dothan gyorsítótára azonban további optimalizálásokon ment keresztül: a kisebb fogyasztás érdekében az L2 cache vezérlője nem csak az egyes adatútvonalakat jegyzi meg, hanem az ehhez tartozó cache-területet is. A vezérlő a cache egészét több nagy területre osztja fel, és amikor kiválasztódik a szükséges adat, a vezérlő a cache felesleges területeit "lekapcsolja", ezzel is energiát takarítva meg. Ez a módszer egy igen nagy, 2 MB gyorsítótárral rendelkező processzor esetében nagyon komoly fegyvertény.

A Pentium M minden bizonnyal további fontos összetevők együttesének köszönhetően lett kiváló processzor, azonban a leglényegesebb, a riválisoktól megkülönböztető tulajdonságait röviden összefoglaltuk. Összegezzük tehát, hogy milyen érvek szólnak a Pentium M mellett és ellen.

Napjainkban a Dothan rendelkezik az egyik leghatékonyabb felépítéssel, ennek köszönhetően képes a jóval magasabb órajelű Pentium 4-eket és talán még az Athlon 64-eket is maga mögé utasítani. Mindebben csak az a meglepő, hogy a Pentium M a Pentium III leszármazottja, márpedig a Pentium III igen rég „kihalt”. Az alacsony órajel ellenére mégis magas teljesítményre képes chip főleg a széles RS/ROB-nak, a javított elágazásbecslésnek és a nagy méretű gyorsítótárnak köszönheti ezt az erőt.

Pentium M hűtője à la AOpen [+]

Ma a Dothan az egyik legnagyobb másodszintű gyorsítótárral rendelkező processzor, 2 MB-os méretével csak a legújabb Pentium 4-ek és az Extreme Edition processzorok veszik fel a versenyt (otthoni használatra szánt processzorokról van szó). A nagy méretű L2-cache minden alkalmazásban érezhető gyorsulást eredményez, azonban a játékok azok a programok, melyekben igazán jól jön ez a fajta „ajándék”. Mindez azért is érdekes, mert a Dothan – annak ellenére, hogy nem asztali processzor – megelőzte asztali társait a minél nagyobb cache-méretért folyó versenyben.

Eddig (eltekintve a VIA processzoraitól) Pentium M disszipálta el a legkevesebb hőt, fogyasztotta a legkevesebb áramot. Az Intel által meghatározott TDP (Thermal Design Power – tipikus fogyasztás) a legmagasabb órajelű Dothanok esetében 21 (400 MHz FSB), illetve 27 watt (533 MHz FSB)! Ugyanez a szám az Athlon 64-ek esetében maximum 100 watt körül mozog (89 watt), míg a Pentium 4-ekről jobb nem is beszélni (kb. 130 watt). Mindennek következménye, hogy a Pentium M napjaink egyik leghűvösebb processzora, ebből következően pedig beéri a legkisebb (csendes) hűtésekkel is. A mezőny nemrégiben az AMD Turion 64 lapkáival bővült, melyek a 35 wattos kategória mellett a 25 wattos versenyszámban is indulnak, így érdekes küzdelem bontakozhat ki a noteszgépek piacán is.

[+]

Az Intel processzorok közül a Pentium M ismeri a legkevesebb "modern" újítást, melyeket az utóbbi években ismerhettünk meg, gondoljunk csak a Hyper-Threadingre (amit a rövid futószalag miatt szinte lehetetlen lenne implementálni), az SSE3 utasításkészletre vagy az EM64T kiterjesztésre. Igazság szerint ezek a kiterjesztések egyelőre a mobil szegmensben nem is túlságosan fontosak, ugyanakkor ha évek múlva az Intel megjelenik a valóban asztali gépekbe szánt Pentium M-leszármazottal, ezekre a funkciókra (kivéve a HT-t) mindeképpen szüksége lesz, hogy versenyben maradjon. Ha már a kimaradt részeket végigvettük, lássuk be, hogy a Pentium M ismeri a legtöbb és leghatásosabb energiatakarékos funkciót, gondoljunk csak az előzőekben kitárgyalt Pentium M-specifikus szolgáltatásokra. Mindezek mellett a Pentium M ismeri az Enhanced Speedstep technológiát is, mellyel a processzor képes órajelét és tápfeszültségét variálni a terheléstől függően, ezzel is csökkentve a fogyasztást.

AOpen i855GMEm-LFS [+]

Ha ez a cikk tavaly jelent volna meg, a negatívumok közé kellett volna sorolnunk a Pentium M mellé társított chipseteket is, a korábbi i855 ugyanis a modern számítástechnika világában igazi őskövületnek számított. Az i855 nem ismerte a 8x-os AGP szabványt, nem támogatta a DDR400-as memóriákat, DDR333-asból is csak 2 GB-ot, távolról sem ismerte a Serial ATA csatlakozókat (ICH4-es déli híd), és a 800/1066 MHz-es rendszerbuszok idejében csak 400 MHz-es rendszerbuszt támogatott. Januárban azonban megjött a felmentő sereg az Alviso chipsetekkel, melyek az Intel 915-ös szériájára (Grantsdale) támaszkodva elhozták a modern világot a Pentium M-tulajdonosok gépeibe is: az új chipset támogatja az 533 MHz-es rendszerbuszt, a DDR400, illetve DDR2-533-as memóriát, sőt ezeket kétcsatornás üzemmódban is, emellett a PCI Express szabvány és a Serial ATA interfész sem ismeretlen többé a Pentium M számára.

Végül ki kell térnünk a Pentium M-es rendszerek árára is, ami egyelőre sajnos igen borsos, elvégre mobil platformról van szó. A Pentium M processzorok nagyon drágák (és nehezen hozzáférhetőek), és a hozzájuk való alaplapok amellett, hogy szintén nagyon drágák (a hasonlóan felszerelt P4 vagy A64 lapok 2-3-szorosába kerülnek), szinte beszerezhetetlenek. Nem véletlen ez, hiszen az Intel ezeket a processzorokat nem az asztali gépekbe szánta, mobil processzorként pedig még ilyen drágán is eladhatóak.

Cikkünk hamarosan folytatódik a teszttel, 2,4 GHz-től egészen 4000+-ig szerepelni fog majdnem az összes Pentium 4 (Northwood és Prescott) és Athlon 64 (Socket 754 és Socket 939), természetesen a Pentium M sem maradhat ki, 24 tesztprogrammal (szintetikus benchmark, képszerkesztő program, tömörítés, konvertálás és kódolás, renderelés, játékok) és 30 teszttel.

fLeSs