К вопросу о разгоне Intel® Pentium® 4

Pentium 4 был разработан с высоким уровнем масштабируемости и мы рассмотрим попытку разогнать образец Pentium 4 1.5GHz, насколько это возможно и оценим сколь значительного увеличения производительности можно добиться.

Так как заблокированный множитель ограничивает Pentium 4, мы провели тестирование со многими установками, чтобы представить так много допустимых конфигураций, как только возможно. Дополнительно, так как тестовой платформой нам служила ASUS P4T, мы имели возможность выполнить многочисленные тесты с различными скоростями Front Side Bus, чтобы получить лучшее понятие относительно того, как учетверенная производительность 100MHz шины воздействует на общую производительность Pentium 4. Новая возможность, называемая RDRAM Turbo, которую ASUS недавно добавила в свою BIOS, также была проверена.

Итак, Вы только что спустили пару тысяч долларов на новейшую систему с Pentium 4 - уровень цен достойный, если хотите, Джанни Версаче в компьютерной промышленности. Большинство людей чувствовало бы себя совершенно удовлетворенными, зная, что они имеют под капотом 1,500MHz вычислительной мощности. Большинство людей…. Как всем давно известно, процессоры никогда не продаются на их операционном пределе, хотя возможно, такие огромные мощности никогда и не реализуются полностью. В сущности, если вы до сих пор не давали «полный газ» вашей новой системе с Pentium 4, то имеется очень хорошая вероятность, что несколько сотен мегагерц лежат там неиспользованными.

Что делает его привлекательным?
Главным образом новая архитектура (P7) Pentium 4 придает последнему процессору Intel большую степень масштабируемости, чем предыдущим поколениям. Наиболее значительным достижением является 20-шаговый конвейер, который был применен в конструкции P7. Pentium III использует 12-шаговый конвейер, требуя при этом большее число транзисторов на каждый шаг. Точно так же Athlon компании AMD включает 10-шаговый конвейер, ограничивая возможности изготовителей к дальнейшему увеличению скорости процессоров при использовании действующих технологий.

Решение Intel состояло в том, чтобы разбить конвейер Pentium 4 на 20 шагов, что давало большую гибкость в размещении транзисторов. Чтобы сохранить хорошую загрузку конвейера, Intel должна была применить различные подходы в своей конструкции, включая пару шагов, которые не делают ничего более, чем просто продвигают данные. Цель этих шагов состоит в том, чтобы обеспечить дополнительное время для данных при движении от одной стороны чипа к другой, давая уверенность, что последующее увеличение скорости не будет сдерживаться необходимостью синхронизации. Применив усовершенствованный 180нм технологический процесс, Intel смогла начать этот новый проект с 1.5GHz.
Теперь остается еще вопрос: может ли увеличение рабочей частоты уравновесить снижение числа команд, выполняемых за один такт, свойственное новой конструкции?

Наша мотивация
При появлении Pentium 4, мы определили, что высокая частота не уравняла системных потерь ПК, работающего на 1.5GHz. В приложениях, доступных сегодня, AMD Athlon, работающий на 1.2GHz не имел никаких проблем, последовательно побивая Pentium 4 во всех тестах. Конечно, при цене Pentium 4 выше 1,000$ реального соревнования быть не могло.
Теперь, когда цена Pentium 4 упала ниже отметки 1,000$ можно вновь вернуться к этому вопросу. Если Pentium 4 будет иметь успех, то это определенно произойдет на самых высоких скоростях, куда Athlon и Pentium III не могут добраться в настоящее время из-за особенностей конструкции и технологических ограничений (медные проводники и пр.). Кроме того, когда 130нм вариант, имеющий кодовое обозначение Northwood, увидит свет, частоты будут гораздо более гибкими. Считайте что 180нм – это первая скорость. Как только эта технология достигнет предела, Intel перейдет к 130нм процессу (P680), который даст им значительно большие возможности роста. Тогда Pentium 4 должен заработать на 2.0GHz.

Процедура
Одним из наиболее важных условий в разгоне Pentium 4 является материнская плата, на которой он установлен. ASUS P4T была выбрана из-за устойчивости и гибкости работы с Front Side Bus, множителем и параметрами напряжения. Дополнительно P4T включает специальное металлическое крепление, чтобы сделать конструкцию материнской платы для Pentium 4 совместимой с существующими корпусами. Однако Вам понадобится блок питания с дополнительным выводом на 12в в соответствие со спецификацией ATX 2.03.

Было также решено использовать обычное охлаждение фирмы Intel. 400-граммовый охладитель, которым снабжен Pentium 4, разработан, чтобы охлаждать будущие процессоры, которые будут работать намного быстрее, чем 1.5GHz. Кроме того, радиатор с медной основой уже оптимизирован для поглощения и рассеяния теплоты.

Очень важно не забыть, что модули RIMM должны приобретаться парами, чтобы занять оба RDRAM канала, имеющиеся на платах с чипсетом i850. В тестах были использованы два 128МБ RIMM - один в банке A1 и другой в B1. Заглушки, которые обычно обеспечиваются фирмой - изготовителем материнской платы, должны быть установлены в пустые банки памяти.

Спецификации
Общие Установки
Разрешение: 1024х768
Глубина цвета: 16-бит
V-Sinc: отключена
Система Intel Pentium 4 1.5GHz RDRAM
Память: 256 МБ PC800 RDRAM (128x2)
Материнская плата: ASUS P4T i850
Процессор: Intel Pentium 4 1.5 GHZ
Чипсет материнской платы: Intel 850
Видео плата: NVIDIA reference GeForce2 Ultra 64МБ (6.31)
Жесткий диск: IBM 30GB Deskstar 7200об/мин DMA/100
Звук: Creative Labs Sound Blaster Live
CD/DVD: стандартный дисковод DVD
Блок питания: Delta Electronics 290 ватт
Операционная система: Windows 2000 Professional
Тест 1 – скорость процессора
Для этого раунда тестирования частота FSB нашего P4T была зафиксирована на 100MHz и изменялся только множитель частоты, чтобы дать Вам лучшее понимание того, как масштабируется производительность Pentium 4. Тем из Вас, у кого множитель Pentium 4 заблокирован, это даст хорошее понимание, как ваш процессор с настройкой по умолчанию, смотрится относительно других доступных членов семейства P4.
Sandra 2001
SiSoft Sandra 2001
Win 2000 Pro (MБ/сек.)
1.4GHz (14x100)
1.5GHz (15x100)
1.6GHz (16x100)
Полоса пропускания памяти CPU
1484
1378
1493
Полоса пропускания памяти FPU
1523
1451
1522
CPU: ALU
2701
2955
3076
CPU: FPU
1720
1760
1966
CPU: SSE Целочисленные
5549
5956
6347
CPU: SSE С плавающей точкой
6856
7362
7791
По большей части, разница в полосе пропускания памяти между этими процессорами должна оставаться текучей, так как частота FSB не изменяется. Повторенные тесты показали изменения, порядка 100MБ/сек, так что можно принять эти результаты как точные, несмотря на различия.
Результаты процессорных и мультимедийных тестов также показывают весьма однородные результаты, демонстрируя довольно линейное увеличение производительности Pentium 4 по мере увеличения частоты.
Тест процессора 3D WinBench 2000
3D WinBench 2000
1.4GHz (14x100)
1.5GHz (15x100)
1.6GHz (16x100)
Windows 2000 Pro
2.30
2.41
2.55
3D WinBench 2000 подтверждает линейное увеличение, которое мы видели в Sandra 2001. Это дает нам некоторую возможность предполагать, что может предложить 1.6GHz Pentium 4, если только он появится.
Content Creation 2001
Content Creation 2001 1024 x 768 x 16
1.4GHz (14x100)
1.5GHz (15x100)
1.6GHz (16x100)
Windows 2000 Pro
51.9
54.3
59.5
Известно, что целочисленная производительность самая слабая сторона общей производительности Pentium 4. Однако увеличение скорости на 200MHz обеспечивает Pentium 4 дополнительно 14 % производительности. Тем не менее нужно сказать, что в настоящее время Athlon все же лучший выбор, если бизнес-приложения - ваш хлеб с маслом (и ситуация останется неизменной, пока приложения оптимизированные для SSE2 не проложат себе дорогу на рынок).
Evolva
Так как по умолчанию Evolva выполняет тест с разрешением 1024x768, это приложение служит отрезвляющим напоминанием, что быстродействие процессора может поднять Вам производительность только до определенного уровня. Взгляните на таблицу - все процессоры показали 116 кадров в секунду независимо от частоты, даже с GeForce2 Ultra.
Evolva 1024 x 768 x 32 Bump Mapping OFF
1.4GHz (14x100)
1.5GHz (15x100)
1.6GHz (16x100)
Windows 2000 Pro
116
116.0
116.0
Athlon показывал результаты и повыше, так что мы не можем с уверенностью утверждать, что это - ограничение видео платы. Однако высокая частота не обеспечивает Pentium 4 преимуществ в этом DirectX 7 приложении.
Quake III: Arena
Quake III Arena Demo001 Normal 640 x 480 Windows 2000 Pro
1.4GHz (14x100)
1.5GHz (15x100)
1.6GHz (16x100)
Звук ВКЛ
179.1
184.7
195.6
Звук ВЫКЛ
214.7
219.9
232.6
Quake III Arena Demo001 Max 800 x 600
Windows 2000 Pro
1.4GHz (14x100)
1.5GHz (15x100)
1.6GHz (16x100)
Звук ВКЛ
161.1
164.1
169.2
Звук ВЫКЛ
175.1
176.6
178.8
Quake III - другой пример того, каким тормозом может быть видео плата при разрешениях выше 640x480. При тестировании с нормальным качеством каждые 100MHz могли обеспечить значительное увеличение производительности (более значительное, когда звуковая система была отключена). Тестирование при максимальном качестве с разрешением 800x600, с другой стороны, показывает скудное увеличение производительности, делая разгон по-видимому не стоящим делом, если Вы планируете работать с высоким разрешением.
Резюме по тестам скорости процессора
Покупка одного из самых быстрых процессоров, Pentium 4 даст Вам, без сомнения, лучшую производительность с плавающей точкой, однако производительность на играх с высоким разрешением останется неизменной из-за ограничений существующих видео плат. Чтобы увидеть пользу от расширенных возможностей в операциях с плавающей точкой, Вы будете должны начать использовать программы обеспечивающие распознавание речи или приложения для создания мультимедийных продуктов.
Если ваше основное занятие - офисные приложения и утилиты создания страниц для Интернета, а Вы зациклились на Pentium 4, покупайте так много мегагерц, сколько позволит ваш бумажник - Вам они понадобятся только для того, чтобы соответствовать высококачественному Athlon или Pentium III на ваших приложениях.
Наоборот, если Вы предпочли бы сражения в Unreal Tournament, Вам будете гораздо лучше обзавестись медленным Pentium 4 и перенаправить сохраненные деньги на GeForce2 Ultra, который даст Вам те же самые скорости кадров при высоких разрешениях независимо от процессора, так как ваш ограничитель - не процессор, а видео плата.
Тест 2 – скорость Front Side Bus
Большинство владельцев Pentium 4 будет вынуждены для разгона манипулировать скоростью front side bus, так как множитель частоты заблокирован. Вообще, самое большое ограничение в модификации FSB - частота RDRAM, которая не любит разгона выше 900MHz. С частотой шины 133MHz, мы разогнали бы память до 1066MHz - значительно выше принятого допуска для RDRAM. По этой причине ASUS включил дополнительную установку в BIOS P4T, чтобы позволить памяти Rambus работать при более низком соотношении (3x, против 4x для FSB).
При использовании этой возможности можно было выбрать скорость FSB от 100MHz до 130, 133 и даже 150MHz! Так как эти значения все умножаются на четыре, то действительные конечные частоты шины были 520, 533, и 600MHz!
Теперь, когда мы подтвердили, что FSB у Pentium 4 чрезвычайно гибка в настройке, не трудно увидеть, что настройка шины будет нашим ключом к высвобождению потенциала новейших Pentium.
Следующие тесты проводились с изменением и скорости FSB и множителя.
Sandra 2001
SiSoft's Sandra 2001
Win 2000 Pro (MБ/сек)
1.6GHz (16x100)
1.6GHz (12x133)
1.733GHz (13x133)
1.819GHz (14x130)
1.8GHz (12x150)
Полоса пропускания памяти CPU
1493
1466
1600
1576
1709
Полоса пропускания памяти FPU
1522
1494
1631
1596
1789
CPU: ALU
3076
3071
3339
3491
3470
CPU: FPU
1966
1950
2122
2231
2199
CPU: SSE Целочисленные
6347
6303
6879
7201
7103
CPU: SSE С плавающей точкой
7791
7741
8434
8857
8804
Да, здесь имеются много различных комбинаций. Идея состоит в том, чтобы увидеть, где Pentium 4 имеет самые лучшие возможности для разгона при сохранении шин PCI и AGP. Конечно, это получается при 133MHz на ASUS P4T, но это также возможно на 150MHz с шинами PCI и AGP работающими при соотношении 4.5x.
Очевидно, мы получаем оптимальную полосу пропускания памяти при использовании эффективной частоты FSB 600MHz и частоте шины памяти 450MHz (реально 900MHz, так как RDRAM передает данные с удвоенной частотой). 133MHz также обеспечивают внушительную полосу пропускания в случае с процессором 1.73GHz. Достаточно интересно, что 1.6GHz Pentium 4 также работающий на 133MHz шине не повторяет этой ситуации и фактически имеет в этом тесте показатели ниже, чем 1.6GHz процессор на 100MHz шине.
В тестах, которые не включают подсистему памяти, чистое быстродействие зарабатывает самые высокие очки, и машина с 1.82GHz выходит в лидеры. Имейте в виду, что множитель на этой системе - 14x, так что будет не невозможно для кого - либо с 1.4GHz Pentium 4 достигнуть таких же высот.
Тест процессора 3D WinBench 2000
3DWinBench2000 CPU Test
1.6GHz (16x100)
1.6GHz (12x133)
1.733GHz (13x133)
1.819GHz (14x130)
1.8GHz (12x150)
Windows 2000 Pro
2.55
2.63
2.72
2.87
2.97
Комбинация частоты и производительности подсистемы памяти берет приз в 3D WinBench. В то время как система, работающая на 1.8GHz не самый высокоскоростной соперник, быстродействие шины 150MHz дает ему верх, улучшая самые высокие показатели в 3D WinBench, которое мы когда-либо видели более чем на 17 %.
Content Creation 2001
Content Creation 2001 1024 x 768 x 16
1.6GHz (16x100)
1.6GHz (12x133)
1.733GHz (13x133)
1.819GHz (14x130)
1.8GHz (12x150)
Windows 2000 Pro
59.5
58.1
62.4
62.7
FAIL
Разгон хорошо служит Pentium 4 в Content Creation 2001. Примечательно, что снова 1.6GHz (12x133) машина оказывается побежденной аналогично разогнанной системой с шиной 100MHz.
Evolva
Evolva 1024 x 768 x 32 Bump Mapping OFF
1.6GHz (16x100)
1.6GHz (12x133)
1.733GHz (13x133)
1.819GHz (14x130)
Windows 2000 Pro
116.0
116.0
116
116
Здесь опять ничего удивительного – будь это 1.4GHz Pentium 4 на реальной частоте FSB 400MHz, или 1.8GHz Pentium 4 на реальной частоте FSB 600MHz, результаты в Evolva остаются неизменными. По этой причине можно повторить рекомендацию, вкладывать капитал в высококачественную видео плату, если ваш приоритет - игры.
Quake III: Arena
Quake III Arena Normal 640 x 480 Win 2000 Pro
1.6GHz (16x100)
1.6GHz (12x133)
1.733GHz (13x133)
1.819GHz (14x130)
1.8GHz (12x150)
Звук ВКЛ
195.6
201
212.5
214.6
227.9
Звук ВЫКЛ
232.6
241.3
251.1
246.3
269
Quake III Arena Demo001 Max 800 x 600
Windows 2000 Pro
1.6GHz (16x100)
1.6GHz (12x133)
1.733GHz (13x133)
1.819GHz (14x130)
1.8GHz (12x150)
Звук ВКЛ
169.2
172.4
176
179.3
180.8
Звук ВЫКЛ
178.8
180.3
181
186.2
Failed
Комбинация частоты процессора и скорости шины дает неплохой выигрыш при тестировании с низким разрешением. К сожалению, переход к разрешению 800x600 делает это увеличение производительности почти незаметным. Учитывая, что большинство народа желают играть при 1024x768 и выше, мы будем вынуждены вручить нашу игровую судьбу скорее в руки фирм - изготовителей видео плат, чем в руки AMD или Intel.
Резюме по тестам скорости FSB
Хотя наш любимый метод разгона базируется на AMD и механическом карандаше, мы должны играть картами, которые сданы. В случае Pentium 4, эти карты говорят, что значительный разгон может быть достигнут довольно легко. С процессором Pentium 4 1.3GHz, прокладывающим себе дорогу на рынок, можно надеяться самое большее на установку - 13x133MHz, что может дать Вам 1.73GHz. Можно предположить, что владельцы 1.4GHz смогут совершить переход на 14x133 (1866MHz). В настоящее время вполне возможны настройки 14x130, поскольку тестовая система была совершенно устойчива с обычным охлаждением при таких параметрах.
Режим RDRAM Turbo
Чтобы поддержать возросшую производительность RDRAM, ASUS добавил в последнюю версию BIOS для P4T новую возможность под названием «режим RDRAM Turbo». Очевидно, синхронизация была сделана немного более агрессивной. Ниже - результаты с включенным и выключенным режимом Turbo на частоте FSB 100MHz (памяти - 400MHz).
RDRAM Turbo Mode
CPU
FPU
Non Turbo
1341
1377
Turbo
1388
1421
Результат – увеличение примерно на 50MБ/сек, что мы уже и видели. Если Вам удастся провести успешный разгон, попробуйте вашу RDRAM и в режиме Turbo, чтобы получить дополнительные биты к полосе пропускания.
Заключение
Теперь, когда мы показали, что Pentium 4 имеет перспективу роста (и вершины производительности, которых можно достичь), мы выражаем симпатию тем из Вас, кто еще не готов тратить деньги, требуемые для опасного мероприятия по разгону Pentium 4. Но все же обратите внимание, что мы не тестировали никаких приложений, оптимизированных для Pentium 4. Действительно, наша цель состоит не в том, чтобы объявить, что один процессор лучше чем другой, но показать как владельцы систем с Pentium 4 могут достичь наибольшей производительности за свои деньги, так как они несомненно потратили немалое их количество.
Теперь Вы можете присоединиться к нашим усилиям. Счастливого разгона!

Смотрите также:

Космос открывает переда нами великие…

Открытый космос, не такой уж и…

Хочу быть космонавтом

Сергей понял

Мы отправляли им сигналы, а они…

Космический мусор