Предисловие

В общем добрался тут до мобильных процессоров от Intel 2003-2004 гг. под общим названием Pentium M, добыл соответствующий переходник и затестЯрил всё это хозяйство. Что из этого получилось читаем!

Эта статья является значительным долгостроем в моём творчестве, тесты проведенные очень давно все хотел опубликовать, но то энтузиазм появлялся, то исчезал, это вполне естественно если Вы в курсе событий, что в этот период творилось, да и собственно слегка продолжает твориться в нашем родном и любимом мире, но конечно же это не может быть сильной объективной причиной, наверное условно назовем - "творческий кризис". За период тестирования поменял несколько концепций представления о статье и от том, что хочу в нем увидеть и что доказать, много чего пришлось убрать ненужного, т.к. тестов и систем(процессоров) было сделано побольше чем публикую здесь, и кое, что добавить. Вот собравшись с силами, в значительном уединении с самим собой, спустя несколько лет достал с почти забытой "запыленной полки" результаты тестирования, и  перебрав в голове весь материал с самого начала, принялся дописывать то, что было начато, и что из этого вышло читаем.

"Немного истории": На рубеже веков т.е. 1999 по 2000 гг. мнение компьютерного сообщества было в значительной степени привязан к частоте процессора, т.е. чем она больше, тем естественно быстрее / лучше, т.е. по сути люди покупали мегагерцы. Intel, умудрившись уступить в гонке за Гигагерц компании AMD, решила немного свернуть с пути архитектуры P6 и взять курс на покорение заоблачных частот с новой процессорной архитектурой NetBurst, которой должна была покориться частота аж в 10ГГц. Конечно же, в свою очередь принципы и концепция архитектуры была заложена ещё за долго по Гигагерцовой гонки, разработка архитектуры велась аж с 1998 года, но на самом деле - сути дела не меняет, и в начале выхода на рынок в конце 2000 года всё шло хорошо и из 0,18 мкм техпроцесса получилось выжать целых Pentium 4 2 ГГц(ядро Willamette), когда из Pentium III(ядро Coppermine) кое-как наскребалось 1,13 ГГц. Чуть позже в 2001 году с обновленным техпроцессом до 0,13 мкм Pentium III на ядре Tualatin удалось прибавить несколько соток мегагерц, но до заветных 2ГГц так и не дотянул. В общем в это время маркетинговый отдел Intel делал всё, чтобы Pentium III вместе с архитектурой P6 выглядел менее привлекательным и сгинули в пучине истории, уступив место Pentium 4, за что им надо отдать должное, т.к. на рынок продвигался процессор производительность которого на мегагерц отставала от предыдущей архитектуры(немаловажным фактором этого, служил удлинённый конвейер обработки компьютерной инструкции, до 20 шагов, у Pentium III их насчитывается 10)! Чего стоит один пример: смена процессора Pentium III Coppermine на Tualatin потребует замены материнской платы(если кто не помнит Intel-овские инженеры любили шаманить с ногами процессора) хотя разъём оставался прежним, т.е. по сути делает покупку системы не целесообразной т.к. в этом случае лучше затратиться на более новую систему с процессором Pentium 4, где в плюсе получишь и все современные, как принято сейчас выражаться, "няшки": это и многогигагерцовый перспективный процессор(правда на совсем бесперспективном сокете 423...), и крутую(но как показала дальнейшая практика бесперспективную) память RIMM, а реклама - Pentium 4 "ускоряет интернет"... ну т.е. процессор оптимизирован под обработку мультимедиа в интернет приложениях и вообще под обработку мультимедиа, собственно наверно для этого и впиндюрили в них новый набор команд SSE2.

Самое наверное интересное, задаться вопросом - для чего вообще надо было в 2001 году выпускать ядро Tualatin для Pentium III когда на прилавках магазинов уже лежал Pentium 4, у меня несколько вариаций гипотетических ответов:
- отработать, обкатать и обжить новый техпроцесс 0,13 мкм для новоиспеченной архитектуры(скажем так  подготовить фундамент);
- окончательно дать понять что Pentium III процессор бесперспективен в плане рабочих частот(вокруг которых и крутился ажиотаж);
- удовлетворить рынок мобильных и серверных процессоров, где для мобильных версий была не столь важна частота процессора, сколь его производительность на частоту и на ватт, где Pentium 4 M был не в перспективе, а для серверного рынка Xeon c 256 Кб КЭШ-ем L2 пока, что был не в почёте.

В общем для Pentium 4 шло всё хорошо, учетверённая шина давала неплохие технические характеристики процессору(100x4=400 МГц) в сравнении с конкурентом от AMD Athlon XP(133-200), в 2002 году эти характеристики подросли до 800 МГц с  выпуском ядра Northwood на 0,13 мкм техпроцессе, КЭШ память увеличили до 512Кб, максимальная частота достигла 3,4ГГц, и очень важное - реализована технология Hyper-Threading, это позволяло системе видеть один процессор как два, что теоретически должно было давать прирост производительности в приложениях, рассчитанных на многопроцессорные системы, что в принципе при должной оптимизации и давало.

НО настал 2004 год и Intel выпускает принципиально новое ядро Prescott, в котором впервые архитектура NetBurst перетерпела значительные изменения: увеличили длину конвейера до 31 стадии, добавили команды SSE3, опять увеличили в два раза КЭШ, техпроцесс уменьшили до 0,09 мкм, должно быть максимальная частота достигнет минимум 5 ГГц?! А вот нате выкусите - всего 3,8 ГГц, ведать, что то у Intel пошло не так как планировалось... короче в производительности процессор Pentium 4 ни чем не лучше, чем был, единственное только в приложениях под многопроцессорные системы наблюдались небольшие плюсы ведать благодаря более оптимизированной работы Hyper-Threading технологии процессора.

Дальнейшее развитие архитектуры не принесло заветных 10 ГГц, да о каких 10? и 4 ГГц даже не достигли не взирая на перевод изготовления транзистора в 0,065 мкм техпроцесс....

Как описал выше, в мобильном секторе Pentium 4 не ожидали сильные перспективы, хотя мобильные Pentium 4 имели место быть, и их даже Intel умудрялась продвигать, но в свою очередь витая вопрос о производительности мобильных решений с потребляемой мощностью, параллельно с мобильными версиями Pentium 4 в 2003 году, вводит интересную, и скажу даже лучше - загадочную серию процессоров Pentium M под маркетинговым сленгом Intel Centrino, в них и было вложено два основных момента актуальных для мобильных решений - собственно саму производительность и потребляемых ватт на эту производительность. Самое интригующее - в основу этих процессоров легла переработанная архитектура P6(!) и  получившие ядро под названием Banias. Имеющей 0,13 мкм транзисторы, взял все лучшее от особенностей архитектуры NetBurst, т.е. как минимум стал обладать набором команд SSE2 и возможность использовать учетверенную шину, но в свою очередь имел достаточно огромный для того времени КЭШ L2 в 1 Мб! В 2004 году был выпущен обновленный процессор на ядре Dothan, изготавливаемый по более тонкому техпроцессу в 0,09 мкм, КЭШ был увеличен до 2 Мб и, вроде как, не имевший сильных принципиальных изменений по сравнению с Banias.

Собственно историей это я отвлёкся... но немного ещё по рассуждаем, как мне кажется в 2003 году где то ближе к 2004, компания Intel поняла о бесперспективности архитектуры NetBurst с её заоблачными частотами, это подтверждается новостями середины 2004 года, а так же заметками и слухами о выходе совершенно новой архитектуры Nehalem запланированной на 2005 год, а это, как мы знаем теперь - Core i7 которые появились только в конце 2008 года (ведать доведение до ума архитектуры заняло значительный период и многие решения в ней пришлось сильно пересматривать за это время). Выведение этой архитектуры было сделано так постепенно, что она прожила вплоть до 2008 года, но в виду ещё не готовой архитектуры Nehalem(ведать её полного пересмотра), а с рынком производительных решений в 2005-2006 гг. уже надо было, что то делать - в середине 2006 года как промежуточного звена в виде секретного оружия Intel выпускает процессоры на основе архитектуры Conroe, сделавшая эффект "взорвавшейся бомбы", в свою очередь вышедшая с процессоров Pentium M, собственно, вот так архитектура P6 под "допингом и протеинами" стала снова у руля. Маркетинговому отделу компании опять надо было поломать голову, как предложить покупателю процессор со значительно меньшей частотой чем Pentium NetBurst, наверно тогда и произошло такое понятие как производительность на ватт, а так же помню в рекламе добавлено, что на 40% производительнее, чем предыдущее решение!

Введение

Как видно из названия, будем сравнивать процессоры разных архитектур одной компании на скорость работы. Особенность статьи заключается в том, что будут в основном сравниваться одночастотные модели процессоров на одной материнской плате с одинаковыми режимами работы(частота шины и памяти в частности). Идея тестирования и сравнения архитектуры P6 с NetBurst зажглась в моём сознании еще осенью 2012 года, тогда на руки мне попался Pentium 4 3GHz, и уж очень захотелось сравнить его с Pentium III-S 1400@1680. В итоге идея откладывалась, а время шло... и когда схватился за полученные тогда ещё результаты, оказалось что много чего не хватает, и тесты не все, что надо... и самой системы на руках уже не было, сбагрил её!
Спустя некоторое время(лето 2013), появилась внеочередная возможность данного теста и за повторный заезд взялся основательно! На руках появилось всё, что нужно и даже больше. Тестирование начал с самого начала!
Как помню, примерно в 2004 г. многие, и не многие, но не важно... в общем представители компьютерного сообщества, рассказывали как Pentium III 1000 идет на равных с Pentium 4 1500-2000 МГц, конечно на основании их субъективных ощущениях. Но на самом деле одна из более/менее объективных причин являлся удлинённый конвейере, с 10(у Pentium III) до 20(у Pentium 4), что позволяло достигать больших тактовых частот, но в свою очередь сильно ударяло по эффективности выполненных команд на такт процессора, конечно же в процессор добавили некоторые хитрости: и шину увеличили в 4 раза, и предсказание ветвлений для конвейера улучшили, и КЭШ L1 переделали для улучшения работы этого длинного конвейера, ну про команды SSE2 вообще молчу, это же основная фишка процессора в обработке мультимедиа... в общем процессор должен был получиться конкурентоспособным и много-многогигагерцовым, но как в итоге выяснилось - не сложилось. В общем появилась возможность проверить эту гипотезу, о таком превосходстве, как указали мне представители компьютерного сообщества, т.к. все что нужно для этого у меня теперь на руках! Так же хочется узнать превосходство модифицированного ядра P6(условно назовём её - P6+) над его, скажем так - Отцом, и над NetBurst архитектурой в целом. Для всего этого в тестировании примут участие на разных материнских платах Pentium III и на одной материнской плате различные модификации Pentium 4, а так же Pentium M и Celeron M, тоже различных модификаций, через чудо переходник от ASUS, который позволил в своё время(2005 год) ощутить энтузиастам на настольной платформе скорость, грубо говоря одноядерного Core 2 Duo за год, до выхода официальной его архитектуры, и да его так же включу в тесты хотя и в очень грубой форме!

Об тестируемых

Истинные P6 процессоры Pentium III будут представлены в виде 1ГГц Coppermine и 1,4ГГц Tualatin-512, как в однопроцессорной так и в двухпроцессорной конфигурации, на разных материнских платах и с манипуляциями разгона. Как "бонус" в тестирование добавил и Celeron Tualatin 1300Мгц. Со стороны NetBurst в тестировании будут принимать участие процессоры частота которых будет составлять 1,5 ГГц(вообще хотел отдельную статью написать про 1,5 ГГц процессоры, но решил всё скомпоновать в одно громадное тестирование, что конечно же может вызвать неоднозначную критику в мой адрес, но думаю увидев результаты до этого не дойдет!). Модифицированное ядро P6+ будут защищать процессоры Pentium M на ядре Banias и Dothan с частотами 1,4-1,5 ГГц. Материнская плата, и частоты шины/памяти будут в точности соответствовать тем же, что и при тестировании Pentium 4 процессоров, так что результат будет максимально объективным. Помимо этого в тестирование включил ещё и 3ГГц частоту процессора Pentium 4 на шине в 200(т.е. 800)МГц, да бы посмотреть на сколько он оторвется от 1,5 ГГц архитектуры P6 Pentium M и как бонус хотел сделать 1,4 ГГц Pentium M с частотой шины в 200 МГц, 7X200=1400, но никакие манипуляции с множителем не позволили включить в тестирование подобную частоту, почему то доступны были множители 6 и 9(?) что давало частоты 1200 и 1800МГц... в общем посчитал, что 1800 сильно много и остановился на 1200, а за одно проверим эффективность модифицированной архитектуры P6+ при увеличении частоты шины! Core 2 Duo, в лице модели E4600 будет функционировать на частотах 1200 МГц и 1400 МГц! На все системы кроме Conroe, будет устанавливаться только одна видеокарта GeForce 6800 Ultra, способная воспринимать все AGP, что только существуют, на Conroe же будет установлена 8800 GTX(банально в виду отсутствия какой либо другой аналогичной по мощности 6800 Ultra карты), но с максимально заниженными частотами, которые только позволила сделать программа RivaTuner - это и является, пожалуй, всей "солью" грубости сравнения архитектур, хотя в основном и будем сравнивать более процессора зависимые тесты, т.е. где в первую очередь важна производительность процессора, а не видеоподсистемы.

Тестовые системы, основные моменты

Обобщим весь тестовый набор в табличке, а затем рассмотрим каждого боле менее подробно!

Виновники тестирования

1. Платформа P6 на чипсете i440BX, материнская плата ASUS P2B-DS

Используется двух процессорная конфигурация с доделанной материнской платой ASUS P2B-DS под Slot 1 процессоры, на которой установлено максимум возможного памяти с минимальными таймингами:

Видеоподсистема на данной плате составит максимум, что только адекватно возможно было найти для AGP 2x - nVidia GeForce 6800 Ultra, и она же одна и та же для всех платформ в основном тестировании, хотя и на картах разных производителей(можно заметить по скринам GPU-Z). В статье переделка MB ASUS P2B-DS система тестировалась с видеокартой 5900 XT, и вот в конце весны 2013 года получилось найти nVidia GeForce 6800 ultra с возможностью установить её в AGP 2x и она, оказывается без особых заморочек заработала на данной плате и дело не в драйверах, а в пресловутом чипе HSI мост, который на ней банально отсутствовал(в виду того, что чип NV40 на котором базируется GeForce 6800 Ultra изначально является AGP чипом) и которому, ведать не нравиться AGP 2x(т.к. все предыдущие карты проверенные на данной плате были именно с чипом HSI мост). В данном тестировании представляю обновленные результаты тестов с данной картой!

Slot 1 Pentium III 1000MHz

1000/256/133/1.7V S1 с маркировкой SL4BS, истинно слотовый процессор, CPU-Z считывает с процессора данные, что это вообще 750МГц Pentium IIIE:

Coppermine обладает 256Кб полно скоростного КЭШа L2 и сделан по 0,18мкм техпроцессу. Ревизия ядра cC0, именно эта ревизия ядра и была представлена в печально известном процессоре Pentium III 1133МГц, который через месяц после анонса(июль 2000) был отозван в связи с нестабильной работой (конечно перевод на новую ревизию исправил ситуацию, но это было значительно позже и уже на другом разъёме)... так что 1ГГц, для данной ревизии, является официально стабильной частотой. Рабочие частоты соответствуют спецификации т.е. с шиной до 133МГц которая является разгоном для 440BX чипсета. Будет протестирован с задействованием как одного, так и двух процессоров.

Slot 1 - Socket 370 Pentium III-S 1400MHz

Установлен через переделанный переходник ASUS S370-DL 1400/512/133/1.45, маркировка процессора SL6BY,

являет собой кульминацию Pentium III как такового, самая старшая модель:

2. Платформа P6 на чипсете i815EP, материнская плата ASUS TUSL2-C

Являет собой однопроцессорную систему, особенность тестирования на данной плате, является возможность работы процессора на частотах системной шины вплоть до 166МГц в синхронном режиме с памятью, т.е. будем выжимать из Pentium III максимум возможного! Режимы работы, принявшие участие в тестировании, следующие: 100/133/150/166МГц

Как видно по картинкам, на частоте 150МГц, тайминги у памяти чуть увеличены, дело в том что плата ASUS не позволила на частоте уже в ~145 МГц сохранить данные тайминги 2.0-2-2-5-7, система запускалась но дальше БИОСа не грузилась, толи это особенность платы, толи имеющиеся у меня в наличии модули памяти не позволяли работать в данном режиме, но такая зависимость наблюдалась со всеми модулями памяти, даже которые на других платах работали с данными таймингами и при 150МГц шины. Видеоподсистема в прежнем режиме - nVidia GeForce 6800 Ultra, только AGP 4x, решено было не менять скорость шины AGP, т.к. видеоподсистема обладает достаточным объёмом видеопамяти чтобы не хранить, что-либо в ОЗУ, хотя  честно закономерность разницы в режимах работы AGP не прослеживал, но посчитал, что этим можно пренебречь и на разницу в результатах окажет не существенную, т.к. данное тестирование рассчитано в первую очередь на процессора зависимые тесты!

Socket 370 Pentium III EB 1000MHz

Маркировка SL52R, модифицированная версия ядра coppermine по сравнению со слотовой - ревизия cD0, будет протестирован в 3-х режимах, на шинах: 133 / 150 / 166 МГц

Socket 370 Pentium III-S 1400MHz

Аналогичный процессор тому, который установлен и на плате ASUS P2B-DS, только, естественно, без переходника, т.к. плата ASUS TUSL2-C уже сокетовая  

Будет протестирован в трех режимах 100 / 133 / 166 МГц

Достал другой процессор и память, в итоге получилось выжать максимально возможную частоту шины в синхронном режиме с памятью 166 МГц с почти самыми минимальными таймингами, для данной материнской платы. Частота в 100Мгц шины добавлена для сравнения с Pentium III 1000 МГц с 256Кб КЭШа L2, для того чтобы посмотреть, что же все таки перспективнее - частота шины или объём КЭШа L2, не будем акцентироваться на преимуществе частоты процессора в 60 МГц(т.е. 6%), т.к. шинное преимущество в 33МГц(т.е. 33%) у Pentium 1ГГц выглядит более внушительнее!

Socket 370 Celeron 1300MHz

Почти самый быстрый целерон среди туалатинов, маркировка SL6JT, что означает наличие модифицированного ядра tB1. 

Особенностью данного процессора является возможность спокойно работать на частоте шины в 133МГц, т.е. получаем примерно 1740МГц. Будет протестирован как в разгоне, так и в его отсутствии:

В тестировании принимает участие для сравнения возможностей Целерон с другими процессорами, опять же посмотрим, на сколько он эффективнее того же Pentium 4 1500 МГц, обладающий тем же объёмом КЭШа L2. Понимаю, что Celeron 1100 с шиной в ~160Мгц, смотрелся бы куда лучше, но в отсутствии оного будет обходится тем, что есть!

3. Платформа NetBurst и P6+ на чипсете i865, материнская плата ASUS P4P800SE

В своё время данная материнская плата являлась одним из лучших решений для Pentium 4 систем, а особенностью данной серии в общем, является выпущенный для них в 2005 году переходник ASUS CT-479 предназначенный для установки мобильных процессоров Pentium M, что на мой взгляд было одной из капель в море событий которые повлияли на дальнейшую судьбу Pentium NetBurst систем и дальнейшего курса Intel в процессоростроении.

Многие возможно читали статьи за 2005 год, где сравнивали мобильные процессоры с настольными процессорами того времени, но вот ни у одного автора не хватило чего то..., чтобы протестировать, а на сколько все таки быстрее процессоры если брать во внимание удельную производительность на частоту процессора. В данной статье постараюсь наглядно продемонстрировать разницу в скорости между разными ядрами архитектуры NetBurst в лице Pentium 4 на частоте 1500 МГц, и раскроем "занавес" их разницы в скорости с прокаченной архитектурой P6 в лице процессоров Pentium M/Celeron M на аналогичной частоте!

На этой плате и строится основной костяк всего тестирования, т.к. все процессоры принимающие участи в тестировании на данной платформе будут работать в абсолютно одинаковых условиях, т.е. частота работы системной шины FSB составит ~100,2 МГц, а частота оперативной памяти DDR составит 133,6 Мгц с таймингами 2.0-2-2-5. Правда некоторые процессоры будут протестированы с повышенными частотами FSB до 200,5 Мгц и соответственно синхронной памятью, только тайминги уже составят 2.0-3-2-6, т.к. имеющаяся память не позволила работать с минимальными таймигнами.

Видеоподсистема GeForce 6800 Ultra, но уже с AGP 8x, оставленная по тем же причинам, что и описал выше (текст пишется очень значительно позже после проведения тестирования(напоминаю тесты проведены с конца июня 2013 по март 2015 года), и сейчас не смогу вспомнить есть ли на данной плате вообще возможность менять режимы AGP вплоть до 2x).

Семейство процессоров архитектуры NetBurst на платформе Socket 478

Socket 478 Pentium 4 1500MHz

Один из представителей первого поколения Pentium 4, только уже для более нового Socket 478. Ядро Willamette обладает всего 256 Кб L2 КЭШа и построен на том же техпроцессе, что и Pentium III Coppermine, и является его прямым "наследником" в маркетинговом движении Pentium процессоров, но в первую очередь по частотным характеристикам (напомню - во многом благодаря увеличенной длинны конвейера до 20 стадий по сравнению с Pentium III длинна которого составляла 10 стадий и топовые версии достигли частот аж в 2ГГц, в свою очередь Pentium III Coppermine мог похвастаться, в лучшем случае - только 1,13ГГц) и естественно он должен быть во всем лучше, что мы и проверим при тестировании. С ним и будет соревноваться Pentium III 1000 MHz, несмотря на то, что он и обладает частотой в 1,5 раза больше и гораздо более быстрой шиной и памятью.

Socket 478 Pentium 4 HT 3000MHz 

Следующее за первым ядром идет его модифицированная версия в виде ядра Norhtwood. Помимо уменьшенного техпроцесса, что конечно же положительно сказалось на уменьшении тепловыделения и на частотные возможности ядра Pentium 4, которые возросли более чем в полтора раза (топовые версии достигли частот в 3,4 ГГц), так же положительно встречаем и увеличенный в 2 раза объём КЭШа L2! Представленных в данном тестировании процессор номинально работает на частоте в 3000 Мгц, но ничто нам не мешает сделать из него 1500 Мгц, приравняв его шину к общей для всего тестирования в 100 Мгц, что позволит нам насладиться его истинным превосходством над предыдущим ядром. Процессор так же будет протестирован и в номинальном режиме для общей картины его превосходства когда будем сравнивать различные архитектуры. Технология HT, добавляющая второе виртуальное ядро процессора, так же будет проверена в данном тестировании, но преимущества её, мягко говоря, не впечатлили.

Следующее ядро Pentium 4 под названием Prescott, является дальнейшим развитием архитектуры NetBurstм, и честно сказать мнение о нем у меня, да наверное и не только сложилось совсем не однозначным. Ядро, мягко говоря, не отвечало тенденции и концепции в развитии архитектуры NetBurst, если переход с Willamette на Northwood достиг значительного прыжка по частотным характеристикам, то данное ядро прибавило всего маленький шажок, достигнув отметки для топовых решений в 3,8 ГГц. Увеличенный в 2 раза КЭШ L2 не представил адекватного преимущества над предыдущим ядром в виду его фанатичной архитектурной переработки(я только так могу назвать это явления по продолжению тенденции в увеличении длинны конвейера, которая составила аж 31 стадию), по этому будет протестирован только на частоте шины в 100 Мгц, что даст нам нужные 1500 Мгц и будет преимущественно сравним только с себе подобным на предыдущем ядре. Технология второго виртуального ядра так же будет протестирована.

Семейство процессоров архитектуры P6+ на платформе Socket 478@479