Сегодня в выпуске:

1. NEW! Электронный учебник "Ремонт и модернизация компьютера 2004"
2. Intel Prescott: в погоне за частотой

Внимание! Вышла новая версия Электронного учебника Ремонт и модернизация компьютера

В новой версии учебника:
+ обновлены большинство статей, внесена самая свежая информация (актуальная на начало 2004 года).
+ добавлены всевозможные схемы и наглядные рисунки
+ исправлены опечатки и мелкие ошибки
+ исправлен глюк с тормозами при загрузке страниц (теперь все страницы грузятся моментально)
+ пересмотрен и оптимизирован код учебника, что позволило сжать его ещё больше, без какого либо ущерба качеству
+ Теперь фон учебника не белый, что снижает утомляемость глаз при чтении
И при этом стоимость учебника осталась пока прежней, 85 рублей

Внимание! Все кто когда-либо уже покупал этот учебник, новую версию, а так же все последующие, могут получит совершенно бесплатно, подробнее здесь>>>

В данном электронном учебнике очень подробно с массой примеров расписан процесс ремонта, модернизации, сборки и диагностики компьютера в домашних условиях. В примерах рассмотрены неисправности, как отдельных компонентов, так и системы в целом. Сборка, ремонт модернизация, и диагностика компьютера описаны шаг за шагом начиная, с самого простого, и заканчивая решением сложных проблем возникающих в той или иной ситуации и так же приведены конкретные примеры устранения возникающих неполадок... подробнее>>>

Скачать учебник "Ремонт и модернизация компьютера 2004" (~700 kb)
Стоимость учебника 85 рублей или 3,20$

Intel Prescott: в погоне за частотой (окончание)

Технология Hyper-Threading Набор инструкций SSE3 Планы Температурный режим и разгон Немного тестов производительности Выводы

Автор: Gavric

Технология Hyper-Threading

О том, что технология Hyper-Threading в процессорах на ядре Prescott будет подвергнута некоторым улучшениям, говорилось давно. Некоторые ожидали, что Prescott сможет представляться операционной системе четырьмя логическими процессорами, другие считали, что Prescott будет лучше разбираться с ситуациями, когда один поток блокирует исполнение другого. Однако на деле не произошло ни того, ни этого.
Процессор Pentium 4 на базе ядра Prescott представляется в операционной системе двумя логическими процессорами, а блокировка потоков, как мы убедились в практических экспериментах, точно также может тормозить работу этого процессора при включенной технологии Hyper-Threading.
Несколько подробнее расскажем про суть проведенного нами эксперимента. Для целей практического исследования Hyper-Threading в Prescott была написана небольшая программка, создающая в системе два потока. Первый поток просто складывает целые числа и по окончании своей работы выставляет флаг завершения. Второй поток представляет собой пустой spin-wait цикл, выход из которого осуществляется при выставлении первым потоком флага об окончании работы.
На процессорах с ядром Northwood и поддержкой технологии Hyper-Threading выполнение этой простой программы приводит к достаточно плачевным для производительности последствиям. Пустой цикл блокирует исполнительные устройства процессора, в результате чего скорость исполнения первого реального вычислительного потока резко падает.
Не разводя лишней демагогии, просто приведем результаты. Для начала, вот что было получено на Pentium 4 (Northwood) с частотой 3.2 ГГц при включении и выключении технологии Hyper-Threading:

Первое число, которое выводит наш тест – время исполнения вычислительного потока, запущенного в одиночку. Второе число – время работы, когда в параллели с вычислительным потоком запущен второй поток - пустой spin-wait цикл. Как мы видим, в этом случае технология Hyper-Threading сильно вредит производительности. Время выполнения теста при включении технологии Hyper-Threading возрастает в 2.5 раза: пустой цикл блокирует исполнительные устройства процессора, не давая возможности для работы первого потока. Несмотря на то, что наш тест носит явно синтетический характер, подобные ситуации возникают и при работе реальных многопоточных приложений. Именно такими эффектами, которые мы смоделировали в нашем случае, и объясняются факты, когда Hyper-Threading снижает производительность.
Третье и четвертое числа, выдаваемые нашим тестом, показывают время выполнения двух потоков, но при использовании различных оптимизаций предупреждающих явление блокировки одного потока другим. В одном случае мы пользовались командой PAUSE, а в другом – использовали специальный объект синхронизации операционной системы Windows.
Посмотрим теперь, как отреагирует на наш коварный тест процессор с ядром Prescott:

Как видим, принципиально ничего не меняется. Аналогично предыдущим результатам, наш тест выявляет те же самые недостатки технологии Hyper-Threading, которые мы видели и в Northwood.
Однако кое-какие улучшения технологии Hyper-Threading в Prescott все же действительно были сделаны. Во-первых, введенный в 90 нм ядро набор инструкций SSE3, о котором мы еще поговорим несколько ниже, предоставляет в распоряжение программистам новые возможности для синхронизации потоков. Кроме того, Prescott научился распараллеливать некоторые процессы, которые в Northwood могли выполняться только по одному. Не вдаваясь в подробности, отметим, что в первую очередь это касается одновременной работы потоков с кеш-памятью.

Набор инструкций SSE3

Еще одним нововведением в ядре Prescott стало добавление нового набора SIMD инструкций, известного изначально под названием PNI (Prescott New Instructions), но получившего маркетинговое имя SSE3. Впрочем, тот набор новых команд, который включает в себя SSE3, полноценным назвать вряд ли получится. SSE3 включает всего 13 новых инструкций, что выглядит несколько несерьезно по сравнению с предыдущими SIMD наборами от Intel, состоящими из нескольких десятков новых команд. Да и по сути SSE3 – это вовсе не новое подмножество инструкций, предназначенных для каких-то конкретных задач. Это просто несколько дополнений к уже имеющимся наборам командам, представляющих собой скорее "работу над ошибками".

Набор SSE3 включает в себя следующие новые инструкции:

HADDPS, HSUBPS, HADDPD, HSUBPD - горизонтальные операции с SSE2 регистрами, почему-то забытые при разработке набора инструкций SSE2. Данные команды могут быть чрезвычайно полезны при обработке 3D графики, так как позволяют упростить вычисление такой распространенной величины, как скалярного произведения векторов.
ADDSUBPS, ADDSUBPD, MOVSHDUP, MOVSLDUP, MOVDDUP – инструкции для работы с комплексными числами. Данные команды могут оказаться полезными при расчете волновых процессов и работе со звуком, в общем там, где применятся быстрое дискретное преобразование Фурье.
FISTTP – новая инструкция арифметического сопроцессора, позволяющая преобразование стека сопроцессора к целому типу. Данная операция по каким-то непонятным причинам в системе команд x87 ранее отсутствовала.
LDDQU – инструкция для загрузки 128-битных невыровненных данных. Может оказаться полезной для ускорения процесса сжатия видео.
MONITOR, MWAIT – команды для оптимизации многопотоковых программ. Данные инструкции позволят достичь большей производительности в системах с технологией Hyper-Threading и избежать описанных выше проблем с блокировкой потоками друг-друга.

Хотя Intel выпустил руководство по использованию SSE3 инструкций для программистов еще летом прошлого года, программ, в которых новые команды использовались бы, на сегодняшний день нет. Впрочем, уже совершенно точно известно, что они появятся в самом ближайшем будущем. В первую очередь, SSE3 инструкции начнут применяться в различных видеокодеках, поскольку, согласно данным Intel, применение в алгоритмах кодирования инструкции LDDQU может внести в процесс сжатия видео ускорение до 10%. К слову, новая версия компилятора Intel C++ 8.0 набор инструкций SSE3 поддерживает, а это значит, что появление и других различных программ, задействующих инструкции SSE3, не за горами.

Планы

Итак, основная идея, которую преследовали инженеры Intel при разработке нового процессорного ядра Prescott, состояла в создании процессора, который будет масштабироваться по тактовой частоте еще лучше, чем его предшественники. Однако, несмотря на это, максимальная тактовая частота процессоров Prescott, выпущенных сегодня составляет всего лишь 3.4 ГГц. При этом Intel утверждает, что частоты Prescott могут быть доведены в следующем году до 4.5 ГГц.
Согласно планам компании, ядро Prescott будет являться основой процессоров Pentium 4 в течение ближайшего года или чуть более длительного периода времени. За это время Intel будет постепенно расходовать частотный потенциал нового ядра. Вот так выглядят планы компании по представлению новых моделей процессоров линейки Pentium 4:

Во втором квартале этого года будут представлены процессоры с частотой 3.6 ГГц, в третьем квартале выйдут Pentium 4 3.8 ГГц, к концу же 2004 году доступны будут уже процессоры с частотой 4 ГГц. В следующем году ядро Prescott продолжит рост своих тактовых частот до тех пор, пока на смену ему не придет новое ядро, Tejas. Tejas, хотя и будет производиться по тому же самому техпроцессу (возможно, с некоторыми изменениями), что и Prescott, будет иметь дополнительные усовершенствования, позволяющие осуществить очередной рывок в тактовых частотах. Очевидно, что в очередной раз будет удлинен конвейер, а также вновь выполнен цикл работ по уменьшению отрицательного влияния этого изменения: увеличены объемы кеш-памяти, улучшен механизм предсказания переходов и т.п.
Переведена на использование 90-нанометрового ядра будет и линейка дешевых процессоров Celeron. Первые Celeron, в основе которых будет лежать ядро Prescott, появятся на рынке во втором квартале этого года. Для использования в дешевых моделях процессоров ядро Prescott будет несколько урезано: объем кеша второго уровня Celeron на 90 нм ядре составит 256 Кбайт, частота шины этих процессоров будет равняться 533 МГц, а технология Hyper-Threading будет просто отключена. Также, отставать от своих старших собратьев Pentium 4 процессоры линейки Celeron будут и по тактовой частоте. Например, первые выходящие во втором квартале процессоры Celeron с ядром Prescott будут иметь максимальную частоту 3.06 ГГц.
Говоря о планах Intel на ближайший год, необходимо упомянуть и о совместимости существующих материнских плат с новыми и будущими моделями Prescott. С сожалением мы должны констатировать, что последней моделью процессоров Prescott, совместимой с современными материнскими платами является анонсированный сегодня процессор с частотой 3.4 ГГц. Несмотря на то, что напряжение питания Prescott по сравнению с Northwood понизилось до 1.25-1.4В, ток, необходимый для питания этого CPU, достаточно велик и не уступает току, необходимому для питания Northwood с такой же частотой. Современные материнские платы изначально не рассчитанные на поддержку столь прожорливых процессоров попросту не могут выдавать токи, необходимые для питания процессоров с частотами выше 3.4 ГГц. В связи с этим, чтобы не создавать дополнительных проблем с выяснением совместимости новых процессоров Pentium 4 и старых материнских плат, все процессоры с частотой 3.6 ГГц и выше будут выпускаться для другого процессорного гнезда, известного как LGA 775. Материнские платы, предназначенные для LGA 775 процессоров, появятся во втором квартале одновременно с анонсом Pentium 4 3.6 ГГц, который в версии для Socket 478 выпускаться не будет. Также, вместе с новым процессорным гнездом на рынке появятся и новые наборы системной логики, однако это – тема для совсем другого рассказа.
В заключение разговора о ближайших планах Intel нельзя не затронуть вопрос относительно 64-битных расширений архитектуры IA32. До недавнего времени Intel отрицал возможность появления 64-битных расширений, подобных x86-64 от AMD, в своих IA32 процессорах. Однако не так давно позиция Intel стала заметно гибче: теперь представители компании говорят о том, что 64-битные расширения могут быть введены, но только тогда, когда на рынке появится программное обеспечение, способное использовать эту новую возможность. Учитывая то, что 64-битная пользовательская операционная система Windows XP выйдет в середине этого года, можно ожидать, что 64-битные расширения в процессорах с ядром Prescott уже есть, однако они деактивированы до поры до времени. Таким образом, отрицать возможность появления на рынке x86-64 процессоров от Intel в течение ближайшего года явно не следует. Впрочем, и строить какие-то прогнозы на этот счет пока явно преждевременно.

Температурный режим и разгон

Температурный режим новых процессоров на ядре Prescott – очень "горячая" тема, поскольку при создании этого CPU Intel столкнулся с проблемой больших токов утечки, в конечном итоге выливающихся в чрезмерное энергопотребление и тепловыделение. Процессоры с ядром Prescott, хотя и производится по более совершенному техпроцессу, и имеют меньшее напряжение питания ядра, даже потребовали выпуска обновленных требований к дизайну материнских плат и модуля питания процессора – Prescott FMB 1.5. Более того, CPU с частотой свыше 3.4 ГГц с современными платами не совместимы как раз из-за высокого энергопотребления.
Вместе с этим Intel утверждает, что процессоры Prescott с частотами до 3.4 ГГц совместимы со всеми Socket 478 платами, поддерживающими старшие версии Pentium 4 на ядре Northwood. Единственное, что требуется от производителей – это обновление BIOS для правильного определения новых процессоров. К кулерам, совместимым с Prescott, Intel также не предъявляет никаких особенных требований.
И, тем не менее, тепловыделение Prescott превышает тепловыделение процессоров с ядром Northwood. Например, ниже мы приводим таблицу с величинами типового тепловыделения (TDP) процессоров на ядре Northwood и Prescott, а также процессоров Intel Pentium 4 Extreme Edition:


Как мы видим, несмотря на то, что текущая ревизия Prescott уже третья по счету, а предыдущие были отвергнуты в частности и из-за высокого тепловыделения, серийные процессоры Prescott оказываются очень "горячими" даже по сравнению с Pentium 4 Extreme Edition, состоящими из гораздо большего числа транзисторов. Таким образом, температурный режим систем на базе Prescott станет гораздо более суровым.
Впрочем, давайте посмотрим на практический аспект этой проблемы. Мы протестировали реальные температуры трех процессоров: Pentium 4 на ядре Prescott, Pentium 4 на ядре Northwood и Pentium 4 Extreme Edition, функционирующих на частоте 3.2 ГГц. Для тестирования мы использовали один и тот же кулер из коробочной поставки этих процессоров (коробочная поставка всех трех этих процессоров включает одинаковый кулер), показания снимались со встроенного в кристалл CPU датчика.

Измерялась минимальная температура процессора в состоянии покоя и максимальная температура процессора, достигаемая при прогреве CPU специализированными утилитами:


Дополнительные комментарии к этим цифрам вряд ли нужны. В работе процессоры на ядре Prescott прогреваются гораздо сильнее, чем их предшественники. Заметьте, мы измеряли температуру процессоров на открытом стенде, что же будет с Prescott после помещения его в корпус, даже представить себе страшно.
В итоге, совершенно понятно, что Prescott – это самый горячий x86 процессор на сегодняшний день. Приобретая системы на базе этого CPU, данный факт следует иметь в виду. Более того, в связи с высокой температурой Prescott, Intel ввел дополнительные требования для производителей корпусов и сборщиков систем. Суть этих требований заключается в необходимости обеспечения низкой температуры воздуха возле процессора. И мы можем только подтвердить: при эксплуатации Prescott вопросам его охлаждения следует уделять самое пристальное внимание.
Помимо измерения температуры процессора Prescott, мы провели исследование и его разгонных качеств. Такой эксперимент позволит нам сделать выводы о частотном потенциале существующего степпинга C0 ядра Prescott. Для проведения этого эксперимента мы использовали процессор Pentium 4 на ядре Prescott, имеющий штатную частоту 3.2 ГГц. Мы не стали применять никакие специальные устройства для охлаждения, которое в нашем случае осуществлялось обычным боксовым кулером. Для достижения лучших результатов напряжение питания процессора было повышено до 1.475В.
В процессе разгона нам удалось поднять частоту FSB со штатных 200 до 225 МГц. Таким образом, процессор был разогнан до 3.6 ГГц.


Впечатляющим этот результат назвать вряд ли возможно. Особенно, если учесть тот факт, что Intel говорит о предельных частотах Prescott порядка 4.5 ГГц. Однако следует иметь в виду, что пока мы имеем дело с одним из первых степпингов этого процессора. Со временем технологический процесс будет усовершенствован и последующие ревизии ядра, которые начнут применяться уже в LGA 775 версиях Prescott, будут иметь гораздо больший разгонный потенциал.
Кроме того, необходимо отметить, что лучших результатов при разгоне можно было бы достигнуть, применив более прогрессивные методы охлаждения. Работая на частоте 3.6 ГГц, наш процессор нагревался до 68-70 градусов. Предельная же температура Tcase для процессоров на ядре Prescott составляет 73.5 градуса. Таким образом, становится очевидно, что разгон был ограничен именно резко возрастающей температурой процессорного ядра при разгоне. Поэтому, экстремальные оверклокеры, использующие водяные или криогенные системы для охлаждения процессоров могут получать гораздо более высокие результаты при оверклокинге CPU на новом ядре Prescott.

Немного тестов производительности

Завершая нашу ознакомительную статью, мы решили привести небольшое количество результатов тестов, позволяющие судить о производительности процессоров основанных на новом ядре Prescott. В качестве тестового приложения был выбран популярный пакет SiSoft Sandra 2004, поскольку данный пакет имеет несколько простых алгоритмов для измерения производительности, способных задействовать, или не задействовать различные функциональные блоки процессора по желанию пользователя. Кроме того, тесты, входящие в этот пакет просты настолько, что скорость их работы практически не зависит ни от объемов и скорости кеш-памяти второго уровня, ни от подсистемы памяти используемой в системе. То есть, влияние на производительность в этом тесте компонентов системы, отличных от собственно CPU, полностью отсутствует.
В тестах принимали участие процессоры Pentium 4 (Prescott) и Pentium 4 (Northwood), работающие на частоте 3.2 ГГц. Ниже приводятся результаты бенчмарка, входящего в пакет SiSoft Sandra 2004, измеряющего производительность процессоров при построении множества Мандельброта.


Мы не будем проводить глубокий анализ полученных результатов, поскольку сами они носят "оценочный" характер. Подробное же исследование производительности процессоров на ядре Prescott в большом количестве тестов – это тема другого материала. Здесь мы лишь отметим, что скорость функциональных блоков, отвечающих за выполнение FP/MMX/SSE/SSE2 инструкций в Prescott, не выросла по сравнению с Northwood. Более низкие результаты, показываемые Prescott при измерении производительности FP/MMX/SSE/SSE2 блока, объясняются в первую очередь возросшей латентностью L1 кеша. Заметим при этом, что скорость, показываемая Prescott в этом тесте при использовании мощностей ALU, больше соответствующей скорости Northwood. Это объясняется описанными выше усовершенствованиями в архитектуре этого процессора и в первую очередь ускорением выполнения умножений, играющих важную роль при построении множества Мандельброта, .

Выводы

В рамках данного материала мы рассмотрели основные черты нового ядра процессоров Pentium 4, имеющего кодовое имя Prescott. Хотя данное ядро и основывается на архитектуре NetBurst, в Prescott можно узреть большое число изменений по сравнению с предшественником Northwood. Анализ характера этих изменений показывает, что в первую очередь речь идет о том, чтобы процессоры Prescott были готовы покорить новые рубежи тактовой частоты. Согласно имеющимся данным, предельная частота процессоров на ядре Prescott составит 4.5 ГГц.
Несмотря на то, что в Prescott можно обнаружить много нововведений, призванных поднять производительность этого решения, например увеличенные размеры кеша первого уровня для данных и кеша второго уровня, быстродействие CPU на этом ядре вряд ли совершит качественный скачок по сравнению с быстродействием предшествующих процессоров с NetBurst архитектурой. Дело в том, что для достижения более высоких тактовых частот в Prescott исполнительный конвейер был удлинен более чем в полтора раза, и поэтому нововведения, положительно влияющие на быстродействие, скорее служат для компенсации отрицательного эффекта от удлиненного конвейера. Кроме того, вместе с увеличением объема кеш-памяти возросла и латентность кешей обоих уровней, что также отрицательно может сказываться на производительности процессора в некоторых задачах.
Среди усовершенствований, положительно влияющих на скорость работы Prescott, следует отметить в первую очередь улучшенное предсказание переходов, усовершенствованную предвыборку данных и увеличенную скорость исполнения некоторых целочисленных операций. Кроме того, добавление в процессор тринадцати новых инструкций также способно увеличить удобство написания программ для Prescott и их скорость работы в долгосрочной перспективе.
К сказанному остается только добавить, что огромным "потребительским" минусом Prescott, не имеющим прямого отношения к его архитектуре, является сильно возросшее тепловыделение по сравнению со старыми решениями, что требует разработки новых материнских плат и систем охлаждения для Prescott с частотами выше 3.4 ГГц.
На этом предварительное знакомство с Prescott можно считать оконченным, более же глубокий анализ нового ядра нас ожидает в ближайшем будущем. Мы же приглашаем читателей перейти к ознакомлению с нашим следующим материалом, в котором мы рассматриваем производительность новых и старых процессоров от Intel и AMD в большом числе реальных приложений.

Уникальный в своём роде комплек для дистанционного управления компьютером

Данный комплект подходит практически для любого компьютера, и к нему прилагается все необходимое для работы, начиная с инфракрасного порта и шнура для подключения к компу, заканчивая диском с ПО, инструкцией по настройке, гарантийным талоном и др. Настройка и установка оборудования настолько просты что через 15 минут компьютер переходить в ваше полное дистанционное управление. Ну и самое главное конечно же цена:

Стоимость комплекта составляет 360 рублей + доставка по всей России 50 рублей.

Доставка производиться как и по предоплате, так и наложным платежом. Предоплату можно сделать в системе WebMoney, yandex-деньги, почтовым, телеграфным или банковским переводом.

В комплект поставки входят:
· Пульт ДУ Funai - 1 шт.
· Кабель с ИК приемником для COM порта - 1 шт.
· Компакт диск CD-R 200Mb - 1 шт.
· Инструкция по эксплуатации и настройке ПО - 1 шт.
· Приложение с описанием комплекта - 1 шт.
· Гарантийный талон - 1 шт.
· Двойной скотч для крепления ИК приемника - 1 шт.
· Упаковочная коробка - 1 шт.

Купить, а так же узнать подробности, или посмотреть изображение комплекта можно на сайте www.compdu.nm.ru

http://my-comp.nm.ru - статьи о железе, новости и др...

По вопросам сотрудничества обращаться на my-comp@nm.ru
Все вопросы, пожелания и претензии туда же
Автор и редактор: Alexik