Bevezető

2005. április 18-án az Intel piacra dobta kétmagos processzorainak első darabját, a Pentium Extreme Edition 840-et. Hiányérzetünk támadhat, hiszen a 4-es eltűnt a Pentium név mögül, ám ez nem véletlen: az új, kétmagos processzorok neve Pentium D-re, illetve Pentium Extreme Editionra módosult. A Pentium D és Pentium EE nem más, mint két 90 nm-es Prescott 1M mag „összeragasztva”, ami egyben azt is jelenti, hogy mindkét magnak megvan a saját, 1 MB méretű másodszintű gyorsítótára, és hogy architekturálisan semmiben sem különböznek egy egymagos Prescott-tól – kivéve persze, hogy két, közös rendszerbuszon osztozkodó magot tartalmaznak. Ennek köszönhetőn immár ötféle, Socket 775-ös alaplapba illeszthető Pentium (4) processzorcsalád létezik.

Ismerkedés

A Pentium D és Pentium EE között az egyetlen különbség a Hyper-Threading technológia támogatásának megléte; míg az EE támogatja, addig a sima D már nem! Mindkét processzor 800 MHz-es rendszerbusszal rendelkezik, és a cacheméretük is azonos. A Hyper-Threadingnek köszönhetően a Pentium EE az operációs rendszer felé egy négymagos processzornak látszik, a Pentium D pedig kétmagosnak, ahogy az eddig is megszokott volt egy Hyper-Threadinget támogató Pentium 4-es processzortól, a különbség „mindössze” annyi, hogy ezúttal valóban két mag lakozik a tok alatt. Ez azt is jelenti, hogy a Pentium EE egyszerre akár négy konkurens szálon képes utasításokat végrehajtani, míg a Pentium D csak két szálon. A Pentium D először 2,8 GHz-től 3,2 GHz-ig jelenik meg, az új, kétmagos Pentium Extreme Edition viszont egyelőre csak 3,2 GHz-es változatban érhető el (ez a 840-es típusjelzést kapta), és ha figyelembe vesszük, hogy az egymagos processzorok már gyárilag 3,8 GHz-nél járnak, akkor igen komoly „visszafejlődésnek” lehetünk szemtanúi, ami jórészt a fogyasztásra vezethető vissza.

Pentium Extreme Edition mag

Másrészt, ha belegondolunk, egy kétmagos chip mérete pont megegyezik két egymagos processzor magjának méretével, ám mivel a két magot egyszerre kell legyártani, ezért a gyártás során jelentkező selejtarány is magasabb, mint egy egymagos processzor gyártása során. A gyártónak persze elemi érdeke, hogy a lehető legjobb kihozatali arány mellett gyártsa az adott processzort, ám természetesen eleinte csak az alacsonyabb órajelet elviselő példányoknak lesz kellően magas a kihozatali aránya.

Pentium EE 840 [+]

Belegondolva a jelenlegi szituációba, az Intel szinte rákényszeríti a felhasználókra kétmagos processzorait (lásd Intel ütemtervek). Felmerül a kérdés, hogy vajon jó-e ez nekünk? Elhamarkodottan döntenénk, ha azt állítanánk: nem, pedig az ok sem mellékes; jelenleg, 2005-ben az asztali rendszerek jó része még mindig egyprocesszoros alkalmazásokat működtet, ami egyben azt is jelenti, hogy egy kétmagos processzorral felszerelt rendszer szinte állandóan félig kihasználatlanul állna. A kérdést továbbvezetve eszünkbe juthat, hogy ha a jelenlegi alkalmazások nagyrészt egy processzorra íródtak, akkor vajon mi értelme 2,8 és 3,2 GHz-es órajel közötti processzorokat kiadni, mikor ezeket egymagos elődeik magasabb órajelen a már említett egy szálra íródott alkalmazásokban könnyűszerrel lehagyják? Nos, a jövő a többmagos processzoroké, az órajelhajhászásnak egyelőre vége, így a gyártóknak más utakat kell találniuk a teljesítmény fokozására, és erre a legjobb módszer, ha egy helyett több feldolgozóegységet veszünk egy kalap (vagyis tok) alá (az efféle párhuzamosításra persze nem csak a CPU-k világában van példa, vö. NVIDIA SLI). Mégis, tipikusan mely alkalmazások tudják kihasználni a kétmagos processzorok nyújtotta előnyöket?

• videokódolás/-dekódolás

• 3D renderelés

• videóvágó, képszerkesztő szoftverek

• a legtöbb professzionális alkalmazás, melyeket főleg vállalatoknál használnak, tehát nem otthoni felhasználók számára íródtak

Minden más alkalmazásterületre specializálódott program egyelőre egyszálas, vagyis a második processzormagból semmilyen előnye nem származik (játékok, médialejátszók, mindennapi alkalmazások). Egyértelműnek tűnik tehát, hogy ha az adott felhasználó az első csoportba tartozó alkalmazásokat futtatja és használja rendszeresen, akkor számára előnyös lehet egy többprocesszoros rendszer, ellenben ha csak játszik, weben böngészget, filmeket nézeget, akkor egy magasabb órajelű egymagos processzorral jár jobban – legalábbis első hallásra.

Az Intel tervei [+]

A logika legalábbis ezt diktálná, azonban nem ilyen egyszerű a helyzet, ugyanis abban a pillanatban, amint az egyszálas programból nem egyet, hanem többet indítunk el egyidőben, máris profitálhatunk a kétmagos processzor második magjának előnyeiből. Vegyünk egy példát: az operációs rendszer egy egymagos processzor számára egy időben egyszerre csak egyetlen programszálat képes beütemezni, ellenben egy kétmagos processzor számára már két alkalmazás végrehajtását. Ha ennek ellenére az egymagos CPU-n egyszerre két alkalmazást indítunk el, az operációs rendszer az egyetlen processzor erőforrásait kénytelen „kettéosztani”, így az egyik alkalmazás sebessége mindig csorbát szenved a másik előnyére, és fordítva. Egy Hyper-Threadinget támogató Pentium 4-es rendszer esetében már némileg javul a helyzet, hiszen a második – logikai – processzor (ami valójában az „igazi” processzorban lévő futószalagok kihasználatlan lépcsőinek erőforrásából táplálkozik) az operációs rendszer szerint jogosult egy második programszál végrehajtására, hiszen az OS azt az egy processzort kettőnek látja. Ennek köszönhetően a processzor futószalagjainak szinte teljes mértékű kihasználása válik lehetővé, ami nem véletlen: a NetBurst architektúra erre épül – hosszú pipeline, gyenge elágazásbecslés, magas órajel. Ha azonban a logikai processzor helyett egy valódi processzormagot veszünk alapul, akkor már leírva is azonnal érezhetőek a megoldás előnyei, azonban ezeket sajnos mérni már annál nehezebb; taszkváltás idejét, ablak megnyílását vagy hasonló eseményeket képtelenség lemérni.

Mindezek alapján egy kétmagos processzor képességeit vajon hogyan osztályozhatjuk? Amíg egy szálra íródott alkalmazásról beszélünk, addig egy Pentium D vagy Pentium EE nagy valószínűség szerint ugyanolyan gyorsan fogja futtatni az adott alkalmazást, ahogyan azt egy azonos órajelű egymagos Pentium 4 is futtatja, hiszen a második mag kihasználatlanul áll. A többszálú alkalmazások (mint 3D render, videoen-/dekódolók) minden valószínűség szerint profitálni fognak a második mag előnyeiből, alkalmazástól (optimalizációtól) függően akár 90 %-os gyorsulás is elérhető. Végül a mindennapi multitaszkos környezetben való munka is mindenképpen gyorsul, vagy inkább mondjuk úgy – gördülékenyebbé válik egy második mag által. Bár ez nehezen mérhető, azért mi megpróbálkoztunk vele.

Az Inteltől egy Pentium Extreme Edition 840-es processzort kaptunk tesztelésre, ami azért nagyszerű, mert az alaplap BIOS-ában a Hyper-Threadinget letiltva egy Pentium D processzort kapunk eredményül, a szorzót állítgatva pedig lehetőségünk nyílik 2,8 GHz-től 3,2 GHz-ig letesztelni az új jövevényeket. Az Intel oldaláról kivágott specifikáción látható, hogy az új processzorok A0 steppinggel indulnak, továbbra is Socket 775-ös foglalatba illeszkednek, támogatják az EM64T kiterjesztést, az NX funkciót, és összesen 2 MB L2 cache-sel rendelkeznek, ami dual-core processzorról lévén szó, egyenlő kétszer 1 MB-tal. Ami mindenképpen szemet szúr, az az Intel által specifikált átlagos fogyasztás: nem kevesebb mint 130 watt! Ezzel el is érkeztünk a kétmagos Intel processzorok egyik legnagyobb problémájához, ami nem más, mint a hatalmas fogyasztás. Probléma ez egyrészt a kisebb teljesítményű táppal rendelkező felhasználók számára, ám emellett a villanyszámlán is jól fog látszódni (napi rendszerességű használat esetén évi 10-15 000 forint többletköltség), és bizony „köszönhetően” az új termikus feltételeknek, új alaplapot is kell vennünk kétmagos processzorunk alá. A kétmagos processzorok bejelentése előtt már megjelentek az első Intel 955X (Glenwood) és 945P (Lakeport) chipsetes alaplapok, ám mi azért megpróbálkoztunk egy Epox 5EGA+ (915G), egy Asus P5AD2-E (925XE) és egy DFI Lanparty 875P-T (Intel 875P) chipsetes alaplapban is üzembe helyezni ezt az Extreme Edition processzort – sikertelenül, eredményünk egy nagy fekete képernyő lett. Az új lapkakészletekkel egy különálló cikk keretein belül fogunk foglalkozni. Vajon a megnövekedett fogyasztás mennyire lendíti meg a rendszer összes felvett teljesítményét?

EIST kikapcsolva

Lássuk csak, a kétmagos, 3,2 GHz-en járó Pentium EE 840-es konfigurációnak üresjáratban közel 10, leterhelve pedig közel 20 %-kal magasabb a fogyasztása, mint a korábbi csúcs, 3,73 GHz-es, Prescott 2M magra épülő Extreme Edition processzorral szerelt rendszeré. A számok önmagukért beszélnek. Ugyanakkor hozzá kell tennünk, hogy a Pentium EE 840-es konfiguráció „csak” 214 wattot fogyasztott abban az esetben, ha egyszálas programmal terheltük le a gépet (pl. WinRAR tömörítő). Erre az értékre még rájön a videokártya fogyasztása (ha játszunk), és közelítőleg megkapjuk a teljes rendszer fogyasztását.

Tesztkonfiguráció

Minden tesztrendszer esetében egy, az aktuális processzor alá leggyorsabb chipsettel felszerelkezett alaplapot próbáltunk meg beszerezni. A dual-core chipet az Intel által szállított Intel 955X chipsetes alaplapban mértük le, másban nem is indult volna el (legfeljebb nForce4 Intel Editionnel). A Pentium M-et egy Asus CT-479-es átalakítóval és egy Asus P4C800-E Deluxe lappal hívtuk életre. A Socket 939-es processzorok alá a már korábban bemutatott nForce4 SLI chipsetes Asus A8N-SLI Deluxe lapot tettük tesztjeinkben mutatott meggyőző teljesítménye miatt. A Socket 754-es rendszer egy igazi közönségkedvenc, az MSI K8N Neo Platinum köré épült. A Socket 478-as platformot a Gigabyte istállójából a szintén 875P chipsetes 8IK1100 képviseli, végül pedig a többi LGA775-ös platformot egy újabb Asus lappal lendítettük előrébb, a 925X chipset leváltását szorgalmazó 925XE lapkakészletes P5AD2-E nem okozott csalódást.

Az új chipset (955X) már a DDR2-667-es memóriákat is támogatja, ezért mi az egyik legjobb DDR2-es memóriát hoztuk el a kétmagos processzor számára, a Corsair DDR2-675-ös memóriák bírták az ezen a szinten jónak számító 4-4-4-8-es időzítéseket is. A DDR memóriát támogató rendszereknél a Corsair DDR400-as, CL2-2-2-5 időzítésekre is képes memóriáját választottuk, míg a többi DDR2-es rendszer esetében Kingmax memóriákat használtunk általánosnak mondható CL3-3-4-8-as időzítésekkel. A játéktesztek processzorlimitjének minél magasabbra tolása érdekében ATI Radeon X800 XT kártyákat használtunk a tesztekhez.

Intel Desktop Board D955XBK Intel 955X chipsettel

Tesztprogramok

• Szintetikus benchmarkok

  • Lavalys Everest

• Tömörítés

  • WinACE

  • WinRAR

  • 7-Zip

• Konvertálás-kódolás

  • MainConcept MPEG Encoder

  • XMpeg és DivX

  • Dr. DivX

  • Windows Media Encoder 9

  • OGGEnc

  • L.A.M.E.

• Renderelés

  • Discreet 3ds max

  • NewTek Lightwave 3D

  • Maya

  • Cinebench 2003

  • Pov-Ray

• Más

  • Adobe Photoshop CS

• Játékok

  • Quake III Arena

  • Wolfenstein Enemy Territory

  • Doom 3

  • Unreal Tournament 2003

  • Unreal Tournament 2004

  • Splinter Cell

  • Tomb Raider: Angel of Darkness

  • Halo Combat Evolved

  • Far Cry

  • Half Life 2

Memóriasebesség, tömörítés

A tesztek előtt fontos látnunk, hogy az új processzorok az új chipsetekkel milyen memóriasávszélességi problémákba ütköznek, ugyanis azt kell mondanunk, hogy léteznek ilyen problémák. Korábbi tanulmányainkból tudhatjuk, hogy a Pentium 4 rendkívül memóriasávszélesség-igényes, ami ezidáig nem is volt probléma, hiszen a tokban egy processzormag volt. Most viszont, hogy két mag van a tokban, a meglévő sávszélesség kettéoszlik, így az egy-egy önnálló processzormag az eddigi értékek felét tudhatja csak magáénak, ez pedig olyan, mintha processzoronként visszamennénk az egycsatornás memóriavezérlők korába.

Az Intel 955X minimálisan gyorsabb a 925XE chipsetes alaplapon mért értékektől, de ez az előny elhanyagolható. A DDR2-667-es memória támogatása az új chipset részéről csak minimális hatással van a memóriasávszélességre. Sőt, ha megnézzük a memória-késleltetési értékeket, még romlott is a helyzet, hiszen az új chipsettel és memóriával még nőttek is az új processzorok memóriaelérési késleltetései (a Pentium M-mel csatáznak).

WinRAR és WinAce alatt nincs semmi látnivaló, ezek a tömörítők nem támogatják a többprocesszoros működést, így a kétmagos processzorok sebessége megegyezik az egymagos verziókéval. 7-Zip alatt az EE 840 azért nem gyorsabb a sima Pentium D-nél, mert a program Hyper-Threadingre lett optimalizálva, vagyis két szálon dolgozik, a Pentium EE Hyper-Threadingjét már nem használja ki.

Konvertálás-kódolás

Most jönnek azok az alkalmazások, melyekben számottevő gyorsulásra számíthatunk a második mag által, hiszen támogatják a többprocesszoros működést (kivéve a Dr. DivX-et). Az eredmények láttán kezdhetjük a „hüledezést”, a kétmagos processzorok leiskolázzák az egész mezőnyt. Mindazonáltal az Extreme Edition "előnye" nagyon minimális azért a felárért, amit fizetni kell érte.

A L.A.M.E. ezen verziója és az OGGEnc még nem támogatja a többprocesszoros működést, így a kétmagos processzorok sebessége megegyezik az azonos órajelű egymagos társakéval.

Renderelés és Photoshop

Pentium EE 840 in action #1 [+]

A 3ds max-ről tudjuk, hogy támogatja a többprocesszoros rendszereket, elég ha csak a renderfarmokra gondolunk (több számítógépet kötnek össze, hogy a számítási kapacitás összeadódjon, így felgyorsítva egyes scene-ek renderelését). A kétmagos processzoroké a főszerep, kétség sem férhet felsőbbrendűségükhöz ebben az alkalmazásban.

Második kedvenc renderprogramunk a Lightwave, mely szintén támogatja az SMT-t, mindez itt is nagyon jól látszik. A Pentium EE 840 ezekben az esetekben az abszolút number one.

Maya alatt sem okoztak csalódást a kétmagos processzorok, az Athlon 64 FX-55-től átvették a vezetést.

A Cinebench 2003 egy ingyenes benchmark, mely a CINEMA 4D R8 szoftverre épül. A program egy képet renderel le, végül pedig a lefutott teszt idejét vagy pontszámát jegyezhetjük fel. Mi a pontszámot jegyeztük fel, ez ugyanis következtetni enged arra is, hogy processzorunk hogyan teljesít egy 1 GHz-es Pentium III-hoz képest (100 pont = 1 GHz-es Pentium III).

Pentium EE 840 in action #2 [+]

Cinebench alatt kaptuk talán a legkiugróbb eredményeket, a kétmagos processzorok közel 60 %-os gyorsulást értek el egymagos társaikhoz képest (melyek támogatják a Hyper-Threadinget), a Pentium EE 840 pedig egyenesen földbe döngölt mindenkit.

A POV-Ray a mostanság használatos ray-tracing renderprogramok „elődje”, azonban már használja az SSE és SSE2 utasításkészletet, a Hyper-Threadinget viszont nem támogatja, ennek megfelelően a kétmagos processzorokról nincs is mit mondani.

A Photoshop támogatja az SMT-t, így minimális gyorsulást tapasztaltunk az Action lefutásának idejében.

Játékok

A játékok továbbra sem támogatják a többprocesszoros működést, így futtatásuk során az egyik mag folyamatosan pihen (kivéve ha a háttérben történik valami).

SMT-teszt

Meg szerettünk volna győződni arról is, hogy az egyes alkalmazásokon kívül egy kétmagos processzor jótékony hatással lehet-e az egyszerű multitaszkolásra (simultaneous multithreading, SMT). Ennek érdekében két programot vettünk elő, a háttérben WinRAR tömörítések futottak (egyszálas program), míg az előtérben a Far Cry-jal játszottunk (vagyis egy demót futattunk le). Arra voltunk kíváncsiak, hogy a különböző processzorok esetében a háttérben történő tömörítés mennyire megy a játszhatóság rovására. Természetesen a WinRAR helyébe bármilyen más program behelyettesíthető, és a Far Cry helyett is lehet akár UT2004-re vagy FlatOut-ra gondolni.

Először kipróbáltuk, hogy ha a háttérben nem történik semmi, akkor melyik processzor mit nyújt. A játékteszteket figyelembe véve nem túl meglepő, hogy az Athlon 64 jött ki győztesen, a leghamarabb futott le rajta a demó, vagyis neki sikerült a legjobban kihajtania az ATI Radeon X800 XT-t (ugyanis esetünkben ez ennyit jelent). A Pentium 4 kicsit lassabb a kétmagos Pentiumoknál, ami valószínűsíthetően a chipsetnek tudható be.

Második tesztükben elindítottunk a háttérben egy tömörítést, és így futtattuk a Far Cry-t. Az eredmények érdekesen alakultak. Az Athlon 64 éri el átlagban a legkevesebb fps-t, mégis a demó közepefelé van benne erő meghajtani az X800-at annyira, hogy a Pentium D-vel versenyezzen. A Pentium EE 840 kissé furcsán viselkedik, szinte végig kevesebb fps-t fut, mint a Pentium D, ami valószínűleg annak köszönhető, hogy a Hyper-Threading „bekavar” (a Windows XP taskmanagere nem képes megkülönböztetni a valós magot és a Hyper-Threadinget, ezért lehetséges, hogy a Hyper-Threadinget használta fel a WinRAR futásához a második mag helyett, így lassult a játék is).

Immár két WinRAR futott a háttérben, eljöhetett a Pentium EE ideje. A grafikonon jól látható, hogy a Pentium EE futja a legrövidebb időt (vagyis a legtöbb fps-t), a Pentium D már le-lemaradozik, míg a HT-t használó P4 és az Athlon 64 már elvérzik.

Három és négy WinRAR-ral a háttérben sem változik a képlet, igaz ezekben a szituációkban már a Pentium EE-vel sem játszható a Far Cry, de mégis, a görbe sokkal inkább hasonlít az eredetihez (amikor nem futott semmi a háttérben), mint bármelyik másik processzor esetében, ami azt is jelenti, hogy rendelkezik kellő erőforrással az összes futó program számára (nem mintha bárki így szokott volna játszani). Érdekes még, hogy a Pentium 4 az utolsó esetben jobban teljesít az Athlon 64-nél, holott az előző tesztekben ez fordítva volt.

Összegezve elmondható, hogy egy kétmagos processzorral nyugodtan futtatható két egyszálas alkalmazás anélkül, hogy egymást zavarnák a programszálak (a Pentium EE esetében talán több is), ez esetben csak a processzort és a chipsetet összekötő rendszerbusz lehet a szűk keresztmetszet a maga 6400 MB/s-os (800 MHz) áteresztőképességével.

Konklúzió

Az eddigi tesztek alapján korai lenne végleges ítéletet hirdetni, hiszen a kétmagos Athlon 64-ekre még várnunk kell, és ellenfél hiányában nincs mihez hasonlítani az új Pentiumokat, melyek már a jövőnek szólnak, és nem a már (ha erőltetetten is) a „múltat” képviselő egymagos processzoknak. Amit láthattunk a tesztek során, az az, hogy a Pentium EE mindenképpen jobb vásár az előző, 3,73 GHz-es Pentium 4 EE-nél, azt azonban hozzá kell tennünk, hogy órajeléhez képest rendkívül drága (meg amúgy is), ám ne feledjük, immár két magot kapunk egy processzor árán. A Pentium EE esetében a Hyper-Threading támogatása nem minden esetben okoz gyorsulást, viszont láthattuk multitaszkos tesztünkben, hogy mégiscsak jó az, ha van, akár dual-core, akár nem dual-core a processzor, amiről épp beszélünk.

A helyzet jelenleg a következő, és ez a kétmagos Athlon 64-ek eljövetelével sem fog változni: vagy egy magasabb órajelű, egymagos processzort választunk leendő gépünkbe, így (jellemzően) játékok alatt a legjobb teljesítményt kapjuk, viszont kissé lomhább lesz a rendszer több alkalmazás futtatásakor; vagy egy alacsonyabb órajelű, kétmagos processzort, mely játékokban kicsit lassabb, viszont a többszálas működést támogató programokban gyorsabb, multitaszkolásban is gyorsabb, a kezünk alatt futó rendszer minden neszre gyorsabban reagál, mint egy egyprocesszoros rendszer esetében. Mi a második verziót támogatjuk, az már más kérdés, hogy mit kell érte fizetnünk, ez az, ami még nem dőlt el.

A jelen tesztben szereplő chipek közül az Athlon 64 szinte minden esetben jobb választás, amikor nem többszálas alkalmazásokat futtatunk, és emellett még olcsóbb is, mint egy kétmagos processzor, ugyanakkor ahogy korábban említettük, többszálas működés esetén a Pentium D tarol. Negatívumaként meg kell jegyeznünk a nagyon magas fogyasztást, és a korábban (nem is olyan régen) megvett alaplapokkal való inkompatibilitást (i915, i925), vagyis új processzor, új alaplap és talán még új táp is kell egy Pentium D-re fejlesztés esetén (és akkor még nem beszéltünk a hűtőrendszerről).

fLeSs

A tesztben szereplő alkatrészeket az alábbi cégek bocsátották rendelkezésünkre:

• Intel Pentium EE 840 és a többi kétmagos processzor: Mmd PR Hungary
• Intel Pentium M processzor: Notebook.hu
• Asus alaplapok és videokártyák: ASUS
• AOpen i855GMEm-LFS alaplap: Sowah Hungary Kft.