Intel Pentium 4 660

Intelin strategiana Pentium 4 -arkkitehtuurissa oli aina vuoteen 2004 asti saavuttaa korkea suorituskyky GHz-ajattelumallin kautta. Pentium 4 -arkkitehtuuri on suunniteltu käyttämään pitkää liukuhihnaa ja toimimaan korkeilla kellotaajuuksilla. 0,13 µm:n tekniikalla valmistettu Northwood-ydin skaalautui muutamien parannuksien jälkeen kahdesta gigahertsistä aina 3,4 GHz:iin asti. Pienempään 90 nanometrin valmistustekniikkaan ja Prescott-ytimeen siirtyminen mahdollisti miltei neljän gigahertsin kellotaajuuden ja Intel ehtikin tuomaan markkinoille Pentium 4 560- ja 570J-prosessorit, jotka toimivat 3,6 ja 3,8 GHz:n kellotaajuuksilla. Yllättäen syksyllä 2004 Intel ilmoitti peruvansa neljän gigahertsin kellotaajuudella toimivan Pentium 4 580 -prosessorin julkaisun.

Muropaketti oli helmikuussa 2005 kuuntelemassa Intelin tiedotustilaisuudessa, jossa kerrottiin yrityksen keskittyvän jatkossa Platform-ajattelutapaan. Suorituskyky kuuluu edelleen tärkeänä osana projekteihin, mutta nyt pääpaino on siirtynyt tekniikkaan ja ominaisuuksiin, jotka tuovat käyttäjälle enemmän arvoa ja toimivuutta. Samaan aikaan panostus keskittyy useammalla ytimellä varustettuihin prosessoreihin ja esimerkiksi tällä hetkellä Intelillä on käynnissä yli kymmenen moniydinprojektia serveri-, työasema-, työpöytä- ja mobiiliprosessoreiden parissa.

Neljän gigahertsin kellotaajuudella toimivan 580-prosessorin hylkäämisen jälkeen Intel ilmoitti tuovansa markkinoille suuremmalla välimuistilla ja muutamilla parannuksilla terästetyn Pentium 4 -prosessorin. Jo muutama kuukausi sitten paljastui, että uuden prosessoriperheen nimeksi tulee 6xx Intelin nykyisen mallinumerokäytännön mukaisesti. Käytännössä 6xx-sarjan prosessorit perustuvat Prescott-ytimeen ja L2-välimuistin määrä on tuplattu kahteen megatavuun. Prosessori toimii edelleen 800 MHz:n väylätaajuudella, mutta uusiin ominaisuuksiin kuuluvat 64-bittinen laajennus EM64T, Centrino-kannettavista tuttu paranneltu SpeedStep-tekniikka EIST sekä 5xx-sarjan J-malleissa esitelty puskurin ylivuodolta suojaava EDB eli Execition Disable Bit.

Intel julkaisi 6xx-sarjasta alkuun neljä mallia, jotka toimivat 3,0; 3,2; 3,4 ja 3,6 GHz:n kellotaajuudella. Vastaavat mallinumerot ovat 630, 640, 650 ja 660. Intelin puheista paistoi selvästi läpi, että myöhemmin vuoden 2005 aikana tullaan näkemään 3,8 GHz:n kellotaajuudella toimiva 670-malli ja markkinatilanteesta (lue AMD:stä) riippuen mahdollisesti jopa neljän gigahertsin kellotaajuudella toimiva Pentium 4 680. Samalla Intel julkaisi Extreme Edition -sarjaan uuden tulokkaan, joka toimii 3,73 GHz:n kellotaajuudella ja 1066 MHz:n väylätaajuudella. Hulppeat 999 dollaria maksava Pentium 4 3,73 GHz Extreme Expensive …siis Extreme Edition eroaa 6xx-sarjasta ainoastaan korkeamman väylätaajuutensa puolesta ja karsitun EIST-tekniikan, C1M:n ja TM2:n osalta. Kahden megatavun L3-välimuistista on luovuttu kokonaan ja EE siirtyi samalla 90 nanometrin valmistustekniikkaan.

Muropaketin testissä on tällä kertaa 6xx-sarjan lippulaiva eli Pentium 4 660 -prosessori. Ulkoisesti Socket 775 -kantaiset LGA-prosessorit eivät toisistaan eroa mitenkään, joten sen kummempia yksityiskohtia lienee turha lähteä tarinoimaan. Testissä ollut prosessori oli Costa Ricassa valmistettu Engineering Sample. Mukana ei tullut jäähdytysratkaisua, joten Pentium 4 6xx -sarjan vakiocooleri jää tässä artikkelissa käsittelemättä. Testit ajettiin Pentium 4 540 -prosessorin coolerilla, eikä minkäänlaisia lämpöongelmia havaittu. Tosin Abitin lämpötilatarkkailu ei luultavasti vielä tukenut kyseistä prosessoria sillä lepotilassa prosessorin lämpötila oli 36 ja rasituksessa vaivaiset 56 astetta.

Yllä olevassa kuvassa näkyy Pentium 4 6xx- sarjan ydin ja sen osat. Suuret siniset alueet ovat kahden megatavun L2-välimuisti.

CPU-Z-ohjelman 1.27-versio tunnistaa Pentium 4 660 -prosessorin oikein. Prosessorin kerroin on auki väliltä 14 – 18x, jolloin EIST-ominaisuus voi lepotilassa laskea prosessorin kellotaajuutta kertoimen avulla. Tiedoista selviää, että kahden megatavun L2-välimuistilla varustetut 6xx-sarjan prosessorit ovat N0-steppingiä. 5xx-sarjan viimeisimmät prosessorit olivat E0-steppingiä ja niiden ylikellotusominaisuudet olivat erittäin hyvät. Ylikellotusosuudessa tarkastelemme kuinka uusi N0-stepping toimii Vapochill LS -kompressorijäähdytyksellä ja 1,70 voltin käyttöjännitteellä.

Pentium 4 6xx -sarjan julkaisun yhteydessä Intel leikkasi myös 5xx-prosessoreiden hintoja. Pentium 4 3,73 GHz Extreme Edition noudattaa tuttua hinnoittelulinjaa ja maksaa käsittämättömät 999 dollaria. 570J on hinnoiteltu 637 dollariin, joka on 32 dollaria enemmän kuin 6xx-sarjan kallein malli 660. Muuten hinnoittelu noudattaa periaatetta, jonka mukaan 6xx-sarjan prosessori kustantaa suurin piirtein saman verran kuin pykälää parempi 5xx-sarjan prosessori.

C1E, Thermal Monitor 2 (TM2) ja EIST

Intelin siirtyessä 90 nm:n tekniikkaan ja esitellessä Prescott-ytimen, lämmöntuotto ja virrankulutus nousivat aivan uusiin ulottuvuuksiin. Ei siis ihme, että kannettaviin tietokoneisiin tarkoitettu Pentium M -prosessori on kerännyt paljon kehuja suorituskykynsä ja virransäästöominaisuuksiensa ansiosta. Tämän vuoksi Intel on tuonut 6xx-sarjan Pentium 4 -prosessoreihin kolme virransäästömekanismia, jotka toimivat prosessorin kokonaiskellotaajuutta ja jännitettä säätelemällä. Käytännössä kaikki kolme ominaisuutta ovat yksi ja sama mekanismi, mutta niitä käytetään eri tilanteissa. Mekanismeista C1E ja TM2 ovat itse asiassa mukana jo 5xx-sarjalaisissa E0-steppingin Prescott-ytimissä, mutta EIST on vain 6xx-sarjan ominaisuus.

Ensimmäinen ominaisuus on Enhanced Halt State eli C1E. Käyttöjärjestelmän ajaessa keskeytyskäskyn, prosessori menee normaalisti C1-keskeytystilaan. Intelin uudessa C1E-keskeytystilassa prosessorin kellotaajuus lasketaan alhaisemmaksi minimikertoimen avulla ja samalla käyttöjännite lasketaan alemmalle tasolle. Lopputuloksena on alhaisempi virrankulutus kuin normaalissa C1-keskeytystilassa.

Aikaisemmin Pentium 4 -prosessorit ovat ylikuumetessa alkaneet ”throttlaamaan”, jolloin prosessorin kellotaajuutta on laskettu PROCHOT#-signaalin avulla. Uusi Thermal Monitor 2 -ominaisuus laskee prosessorin kerrointa ja jännitettä, jolloin prosessori jäähtyy ja suorituskyky säilyy parempana kuin perinteisessä throttlauksessa. Speksien mukaisesti suunniteltu ja jäähdytetty kokoonpano ei Intelin mukaan pitäisi koskaan throttlata, joten kyseessä on vain varotoimi.

SpeedStep-tekniikka kehitettiin Centrino-kannettaviin alun perin säästämään akkua. Pöytäkoneisiin SpeedStep-tekniikka on tuotu virrankulutusta pienentämään. Käyttöjärjestelmä tarkkailee prosessorin kuormitusta ja säätelee sen mukaan prosessorin kellotaajuutta ja jännitettä. Lepotilassa prosessori toimii pienimmällä kertoimella ja alhaisemmalla käyttöjännitteellä, kun taas täydessä rasituksessa prosessorin kerroin ja jännite nostetaan oikealle tasolle. Testeissä havaittiin mielenkiintoinen yksityiskohta, kun CPU-Z-ohjelma pidettiin auki rasituksessa. Prosessorin kellotaajuus hyppeli välillä 3600 – 3700 MHz jatkuvasti, mutta toistaiseksi epäselväksi jäi onko kyseessä vain ongelma CPU-Z:n kellotaajuuden tunnistusmekanismissa vai nouseeko kellotaajuus todella rasituksessa jopa 100 MHz asetettua korkeammaksi. Testitulosten perusteella voisi kuvitella, että kellotaajuus ei nousisi yli 3,6 GHz:n.

Yllä olevassa kuvassa CPU-Z-kuvankaappaus Pentium 4 660 -prosessorista, kun prosessorilla ei ole kuormaa. Kerroin laskee 14x:ään ja prosessorin kokonaiskellotaajuus tipahtaa 3,6 gigahertsistä 2,8 gigahertsiin. 14x on ilmeisesti pienin kerroin kaikissa Pentium 4 6xx -sarjan prosessoreissa, johon siirrytään lepotilassa. CPU-Z-kuvassa ei näy prosessorin käyttöjännite oikein johtuen Abitin µGuru-piiristä.

Testeissä käytetty Abit Fatal1ty AA8XE -emolevy tunnisti Pentium 4 660 -prosessorin suurin piirtein oikein, vaikka uusin BIOS olikin päivätty joulukuun alkupuolelle. Käynnistyksen yhteydessä ruudulle ilmestyi tekstit C1E BIOS Supported ja EM64T is Detected. Lisäksi BIOS-valikoihin ilmestyi Thermal Management -valikko, jota ei kylläkään pystynyt lainkaan säätämään. Ilmoitetut TM2-arvot ovat luultavasti Fmin- ja VIDmin-arvot, joihin prosessorin kerroin ja käyttöjännite laskevat, jos prosessori ylikuumenee.

EM64T ja EDB

EM64T eli Extended Memory 64 Technology on Intelin vastine Athlon 64- ja Opteron-prosessoreiden AMD64-tekniikalle, joka tuo 64-bittisen laajennuksen Intelin työpöytäprosessoreihin. Tässä artikkelissa ei vielä tutustuta sen tarkemmin 64-bittiseen Windows-ympäristöön, mutta kenties myöhemmin tutkimme miten Athlon 64- ja Pentium 4 660 -prosessorit suoriutuvat 64-bittisessä tilassa.

Intel ei ole pitänyt kovinkaan suurta meteliä EDB- eli Execution Disable bit -ominaisuudesta, joka estää puskurin ylivuodon kautta toimivat virukset ja muut hyökkäykset. Syynä tähän on se, että AMD sai tuotua oman vastaavan NX-ominaisuutensa reilusti ennen Inteliä markkinoille. EDB-ominaisuus voidaan aktivoida Windows XP Service Pack 2:n asennuksen myötä. Kyseinen ominaisuus on mukana myös 5xx-sarjan J-kirjaimella varustetuissa malleissa.

Testitulokset

Johtuen varsin nopeasta varoitusajasta, testeissä on ajettu vertailut vain Pentium 4 660- ja 560-prosessoreiden välillä. Saimme Pentium 4 660 -prosessorin testipenkkiin vain viisi päivää ennen julkaisua, joten kiirettä on pitänyt muidenkin juttujen painaessa päälle. Testialustaksi valittiin i925XE-piirisarjaan perustuva Abit Fatal1ty AA8XE -emolevy ja muisteina käytettiin Kingstonin HyperX 512 MB DDR2 -muistikampoja.

• Pentium 4 560 (3,6 GHz, 1 MB L2-cache)
• Pentium 4 660 (3,6 GHz, 2 MB L2-cache)
• Abit Fatal1ty AA8XE (i925XE)
• 2 x Kingston HyperX 512 MB DDR2 (266 MHz CAS 3-3-2-8)
• XFX GeForce 6800 GT @ Ultra
• Antec Truepower 550W
• ForceWare 66.93
• Windows XP SP2
• SuperPi (Muro-edition)
• SiSoft Sandra Lite 2005.SR1 (10.50)
• PCMark04 (1.3.0)
• 3DMark05 (1.2.0)
• CDex 1.51 (Codec: Lame MP3 1.30)
• WinRAR 3.40

Prosessoreiden kellotaajuudet tarkistettiin identtisiksi ja testien välissä kokoonpanoon vaihdettiin ainoastaan prosessori.

SuperPi-testeissä suurempi L2-välimuisti auttoi miljoonan desimaalin testissä sekunnilla, mutta kahdeksan miljoonan desimaalin testissä tulos oli täysin sama. Pienempi tulos on parempi.

SiSoft Sandran prosessoritestissä eroa syntyy ALU-puolella 145 MIPS (Million Instructions Per Second) ja FPU-puolella 102 MIPS. Erot ovat vain parin prosentin luokkaa. Suurempi tulos on parempi.

PCMark04-testeissä Pentium 4 660 vie voiton kokonaistuloksessa ja prosessoritestissä noin sadalla pisteellä, mutta muisti-, grafiikka- ja kiintolevytesteissä ollaan käytännössä tasoissa. Suurempi tulos on parempi.

3DMark05 on hyvin näytönohjainriippuvainen testi, joten ei siis ihme, että Pentium 4 660:n suuremman L2-välimuistin ansiosta kokonaistulokseen syntyy eroa vaivaiset viisi pistettä. Suurempi tulos on parempi.

Prosessoritehoa kysyvä MP3-tiedoston pakkaus sujui prosessoreilta tasatahtiin. Ohjelmana CDex 1.51, koodekkina Lame MP3 Encoderin versio 1.30 ja asetuksina High Quality, 256 kbps. Pienempi tulos on parempi.

WinRAR 3.4 -ohjelmalla tehty pakkaustesti sujui myös identtisesti. 3DMark03-340.exe-tiedosto pakattiin testissä pakkausasetuksella ”best”. Pienempi tulos on parempi.

Käytännössä eroa suorituskyvyssä Pentium 4 560- ja Pentium 4 660 -prosessoreiden kesken saatiin aikaiseksi vain pari prosenttia tai ei laisinkaan. Intel tähtääkin ensisijaisesti uusitun Pentium 4:n kanssa alhaisempaan virrankulutukseen ja yrittää saada lämmöt pysymään kurissa. Seuraava suurempi harppaus suorituskyvyssä tullaan näkemään vasta kahdella ytimellä varustettuihin prosessoreihin siirryttäessä.

Ylikellottaminen

Ylikellotustesteissä odotukset olivat positiiviset sillä Pentium 4 6xx -sarjan ydin on hyvin ylikellottuvan E0-steppingin seuraaja, mutta samalla L2-välimuisti on tuplaantunut, joka saattaisi haitata menohaluja.

Vapochill LS:n höyrystin kiinnitettiin prosessorille ja virrat kytkettiin päälle. Abit Fatal1ty AA8XE tarjoaa suorastaan erinomaiset ylikellotusominaisuudet biossista ja lisäksi OC Gurun avulla on mahdollista säätää väylätaajuutta ja jännitteitä suoraan Windowsista. Ainoastaan muistiasetukset kaipaisivat pientä piristystä tai lisäsäätöjä, sillä Asuksen P5AD2-E Premium oli hivenen nopeampi Muropaketin tammikuussa julkaistussa Socket T -emolevytestissä. Valitettavasti kyseinen emolevy on nykyään Mikrobitin vaativissa testeissä, joten testit ajettiin siis Abitin emolevyllä.

Kokoonpano käynnistettiin heti 4,5 GHz:n kellotaajuudella ja 1,5 voltin käyttöjännitteellä Windowsiin. SuperPi-testi rullasi ilman ongelmia, joten seuraava harppaus olikin 4780 MHz:iin. Ongelmia ei vieläkään esiintynyt, joten kellotaajuuden nostamista jatkettiin, kunnes 4850 MHz:n tienoilla esiintyi ensimmäisen kerran laskuvirheitä. Tästä eteenpäin käyttöjännitettä täytyi korottaa tasaisin välein, kun prosessorin kellotaajuutta nostettiin entisestään. Lopulta viiden gigahertsin rajapyykki paukahti rikki 1,625 voltin käyttöjännitteellä ja menohaluja tuntui vieläkin riittävän.

SuperPi 1M: Pentium 4 660 @ 5112 MHz

1,7 voltin käyttöjännitteellä SuperPi 1M -testi pyörähti läpi 25 sekunnissa, kun prosessorin kellotaajuus oli jo melko uskomaton 5112 MHz. Seuraava pykälä 1,7 voltilla ei enää laskenut läpi, eikä kompurajäähdytyksellä lähdetty korottamaan käyttöjännitettä enempää.

SuperPi 8M: Pentium 4 660 @ 5040 MHz

Vaativampaa SuperPi 8M -testiä varten prosessorin kellotaajuus laskettiin aluksi 5022 MHz:iin ja testi rullasikin läpi kiltisti aikaan 4:48 käyttöjännitteen ollessa 1,675 volttia. Pienen hienosäädön ja kikkailun jälkeen 8M-testi ajettiin onnistuneesti läpi vielä 5040 MHz:n kellotaajuudella ja lopputulokseksi muodostui kiitettävä 4:45.

Vapochill LS:n höyrystimen saa kiinnitettyä pienellä kikkailulla Socket 775 -kantaan, vaikka virallisesti tuki tulee vasta erillisen Socket T -kitin mukana. Testien jälkeen höyrystimen kontakti todettiin erinomaiseksi, joka osaltaan edesauttoi hyviä ylikellotustuloksia. Jos kompuralla päästiin kutittelemaan yli viiden gigahertsin kellotaajuuksia, mihin mahtaa prosessori venyä nestemäisellä typellä?

Loppusanat

Pentium 4 6xx -sarja on Intelin ensimmäinen tuotejulkaisu GHz-ajattelutavasta uuteen Platform-konseptiin siirryttyä. Uudistukset eivät päätä huimaa ja ainoa suorituskykyyn vaikuttava asia onkin suurempi L2-välimuisti. Mielenkiintoinen ratkaisu oli jättää 5xx-sarjan 570J-prosessori kalleimmaksi ja samalla luultavasti suorituskykyisimmäksi Pentium 4 -prosessoriksi, jos Extreme Edition -sarjaa ei lasketa. Pentium 4 3,73 Extreme Edition -prosessorista en näissä loppusanoissa viitsi mainita mitään sen järjettömän 999 dollarin hinnan takia.

Testeissä uusi Pentium 4 660 tarjosi 560-malliin verrattuna vain marginaalisen nopeuslisän. EIST:n mukana tuomat virransäästöominaisuudet helpottavat toivottavasti myös lämpöongelmia, joista Intel on kärsinyt viimeisen vuoden ajan. EM64T-ominaisuus ei vielä ole kovinkaan kriittinen, vaikka Microsoft julkaisikin 64-bittisestä Windows XP -käyttöjärjestelmästä RC2-version vapaasti levitykseen. Intel ajattelee asiaa siltä kantilta, että tulevaisuudessa käyttäjä pystyy tarvittaessa hyödyntämään vanhaa prosessoriaan 64-bittisessä ympäristössä. Intelin edustajan mukaan yritys ei ole juurikaan uhrannut aikaa 64-bittiselle Linux-ympäristölle.

Ylikellotustesteistä ei voi sanoa muuta kuin hyvää. N0-stepping näyttäisi olevan melkoinen ylikellotuksen ystävä ja kaiken lisäksi prosessori tuntui olevan perso jännitteelle. Tämä ei välttämättä ole mikään ihme, sillä N0-stepping on paranneltu E0-stepping suuremmalla L2-välimuistilla. Vapochill LS -jäähdytyksellä yli viiden gigahertsin kellotaajuudet ovat harvinaista herkkua, joten kuivajäällä tai nestemäisellä typellä +5,5 GHz:n kellotaajuus ei pitäisi olla kovinkaan suuri ongelma.

Seuraava suurempi ja varmasti mielenkiintoisempi tapahtuma prosessoririntamalla on kahdella ytimellä varustetut prosessorit, joista Intelin puolella ensimmäisenä päivänvalon näkee Smithfield-koodinimellä tunnettu prosessori. Smithfield ei sisällä HyperThreading-ominaisuutta, vaan se tullaan näkemään kahdella ytimellä varustetussa Pentium Extreme Editionissa, jossa kaksi ydintä pystyy ajamaan samanaikaisesti neljää säiettä. Huomion arvoinen asia on 4-numeron puuttuminen Extreme Edition -version nimestä. Mobiilipuolelle Intel on tuomassa Yonah-koodinimellä tunnettua prosessoria, joka valmistetaan 65 nm:n tekniikalla. Serveripuolelle on luvassa vuonna 2006 Montecito-koodinimellä tunnettu kaksiytimellinen prosessori, joka sisältää 1,7 miljardia transistoria ja jopa 24 megatavun välimuistin.

>> Takaisin etusivulle

Sampsa Kurri 21. helmikuuta 2005 (sampsa.kurri@https://muropaketti.com)