AMD Athlon 64 FX-60

AMD julkaisi ensimmäisen Athlon 64 FX -sarjan prosessorin, Socket 940 -kantaisen FX-51:n, 23. syyskuuta 2003 ja siirtyminen Socket 939:ään tapahtui FX-53-mallin myötä vuoden 2004 kesäkuussa. Kahden FX-prosessorin julkaisusykli vuodessa on jatkunut tästäkin eteenpäin, sillä FX-55 julkaistiin saman vuoden lokakuussa ja FX-57 heinäkuussa 2005. Edellä mainittuja prosessoreita yhdistää yksiytimellisyys, mutta uusimman tammikuun 9. päivä julkaistun FX-60:n myötä AMD siirtyy tehomallistollaan kaksiytimelliseen aikakauteen.

Tässä artikkelissa paneudutaan AMD Athlon FX-60 -prosessoriin ja sen uudistuksiin, sekä vertaillaan sitä aiempaan Athlon 64 FX-57 -prosessoriin tehonkulutus-, lämpötila- ja suorituskykymittausten merkeissä. Artikkelin lopussa käsitellään myös FX-60:n ylikellottamista vedellä ja kuivajäällä.

AMD Athlon 64 FX-60

AMD Athlon 64 FX-60 on siis kaksiytimellinen prosessori, jonka molemmat ytimet toimivat 2,6 GHz:n kellotaajuudella, käsittävät oman yhden megatavun L2-välimuistin ja 64+64 kilotavua L1-välimuistia. Kellotaajuuden suhteen on siis menty hieman takapakkia FX-57:n 2,8 GHz:iin verrattuna ja pääpiirteiltään FX-60 on kuten kaksi FX-55-ydintä liimattuna yhteen. Toisaalta FX-60 vastaa myös hyvin pitkälle Athlon 64 X2 4800+ -prosessoria, sillä 200 MHz korkeamman kellotaajuuden lisäksi FX-60 eroaa 4800+:sta ainoastaan kertoimen nostomahdollisuudella. Pienempänä erona 4800+:n 1,35 – 1,40 voltin käyttöjännite on korkeammasta kellotaajuudesta huolimatta laskettu FX-60:ssä 1,30 – 1,35 volttiin. FX-prosessoreiden aiempi selvä ero AMD:n muihin työpöytäkäyttöön tarkoitettuihin prosessoreihin on FX-60:n myötä hälvennyt, ja AMD:n nimeämispolitiikka vaatisi selvästi uudistuksia. Kertoimen nostomahdollisuus kun on mitätön hyöty suhteutettuna FX-sarjan korkeisiin hintoihin.

Muistiohjain on kaikkien AMD64-arkkitehtuuriin perustuvien AMD:n prosessoreiden tapaan integroitu prosessoriin. Muistiväylä on 128-bittiä leveä eli ohjain on kaksikanavainen ja tukee DDR400-muisteja. FX-60 perustuu Toledo-koodinimelliseen E6-versiolliseen ytimeen, jotka valmistetaan AMD:n Dresdenin Fab 30 -tehtaassa. Kahden ytimen takia transistoreiden määrä on pompannut FX-57:n 114 miljoonasta 233,3 miljoonaan. Molemmat prosessorit valmistetaan 90 nanometrin SOI-prosessilla, joten samalla myös ytimen fyysinen koko kasvanut reilusti. FX-57:n ytimen pinta-ala on 115 ja vastaavasti FX-60:n 199 neliömillimetriä. Yhteensä kahden megatavun suuruinen L2-välimuisti on käytännössä maksimi 90 nanometrin prosessilla valmistettuihin työpöytäprosessoreihin, sillä välimuistin osuus ytimen pinta-alasta esittää jo nykyisellään erittäin suurta osaa.

Välimuistin tuplaaminen esimerkiksi 2+2 megatavuun kasvattaisi ytimen pinta-alaa niin rajusti, että tuotantokustannukset nousisivat pilviin, ja yhtenä ratkaisuna tulevaisuuden vaatimuksia täyttämään AMD siirtyy valmistamaan prosessoreita 65 nanometrin prosessilla. Toinen pinta-alaa tulevaisuudessa merkittävämmin pienentävä tekniikka on AMD:n juuri Innovative Siliconilta lisensoima Z-RAM. Z-RAM vaatii yhteen muistisoluun ainoastaan yhden transistorin, kun nykyisin yleisesti käytössä oleva SRAM-tekniikka vaatii kuusi transistoria.

Athlon 64 FX -prosessorit ovat pääasiallisesti suunnattu pelikokoonpanoihin, joissa hinnan sijaan pääpaino on suorituskyvyssä. Vaikka kaksiytimelliset Athlon 64 X2 -prosessorit julkaistiinkin ennen FX-57:ää, selittyy kaksiytimellisyyden tulo FX-tuoteperheeseen pelitilanteella. AMD ilmoitti tuovansa kaksiytimellisen FX-prosessorin vasta, kun pelit osaavat hyödyntää useamman ytimen mahdollisuuksia, kuten jakaa tekoälyn ja pelimoottorin laskennan eri ytimille.

Markkinoilla tosin ei vieläkään ole kuin kourallinen pelejä, jotka tukevat kaksiytimellisyyttä. Viimeisimpinä id Software julkaisi Quake 4 -peliin 1.0.5 Beta -päivityksen, jolla on mahdollista kytkeä moniprosessointituki päälle konsolikomennolla, sekä Activision 1.01-päivityksen Call of Duty 2:een, josta ytimien optimoinnin määrittely tapahtuu automaattisesti. Päivitykset on tehty yhteistyössä Intelin kanssa, eikä lehdistötiedotteissa mainita sanallakaan yhteensopivuudesta AMD:n prosessoreiden kanssa. Useiden sivustojen testien perusteella päivitykset toimivat kuitenkin niin Intelin kuin myös AMD:n prosessoreilla, joten tässä artikkelissa pelinopeutta mitatessa käytössä on Quake 4 sekä Call of Duty 2 -pelit.

id Software, Quake 4 1.0.5 Beta Update

Call Of Duty 2, Patch Information

Pelien ohella useamman ytimen hyöty näkyy selvästi muun muassa erilaisissa renderöintitesteissä sekä useamman ohjelman yhtäaikaisessa käytössä. Renderöintiosuutta testivalikoimassa edustaa Cinebench 2003 ja Kribibench, kun taas useamman ohjelman testeissä WinRAR-pakkauksen päällä ajetaan DivX:n ja musiikin pakkausta.

CPU-Z:n uusin virallinen 1.31-versio ei näytä AMD Athlon 64 FX-60:n tietoja aivan oikein, mutta epävirallinen 1.31.2-versio tunnistaa prosessorin tiedot kuten pitääkin. Kuvasta käy ilmi 200,1 MHz:n HyperTransport-väylän näytetaajuus, 13-kerroin sekä mm. 2600,7 MHz:n kokonaiskellotaajuus. CPU-Z tunnistaa myös FX-60:n tukemat SSE-, SSE2- ja SSE3-laajennukset, joista jälkimmäinen tuli AMD:n työpöytäprosessoreihin E-version myötä. Luonnollisesti prosessori tukee myös 64-bittisyyttä.

Prosessoreiden tehonkulutus on vuosien mittaa kasvanut räjähdysmäisesti ja täydessä rasituksessa useiden suorituskykyisten prosessoreiden tehonkulutus ylittää 100 watin rajan. AMD on määritellyt Athlon 64 FX-60:n TDP-arvoksi 110 wattia, mutta Cool ’n’ Quiet -virransäästötekniikan ansiosta prosessorin kellotaajuus laskee ilman rasitusta 1,2 GHz:iin (6 x 200 MHz) ja käyttöjännite 1,1 volttiin. 110 watin TDP-arvo saattaa ensi kättelyssä kuulostaa hurjalta, mutta vertailuksi mainittakoon, että FX-57-prosessorilla arvo on sama. Tämä tarkoittaa sitä, että FX-60:n kanssa voi käyttää samoja coolereita, kuin esimerkiksi FX-57:n kanssa.

AMD Athlon 64 FX-60:n toimivuus vanhoilla BIOS-versioilla varustetuissa emolevyissä ei ole lainkaan taattu – päinvastoin. Toisaalta emolevyvalmistajat ovat julkaisseet kiitettävästi BIOS-päivityksiä, joilla AMD:n uutuusprosessorin toimivuus taataan. Ennen prosessorin vaihtoa on syytä tarkistaa emolevyn BIOS-versio ja mahdollisesti suorittaa päivitysoperaatio, jotta ongelmilta vältytään jälkikäteen. Prosessorin hankinnan merkittävän este ei varmasti ole kuitenkaan emolevyn BIOS-versio, vaan itse prosessorin hinta. AMD on hinnoitellut FX-60:n järkyttävään 1031 dollariin 1000 kappaleen erissä, mikä karistaa suurimman osan suorituskykyistä pelikonetta havittelevista. FX-57:n julkaisun tapaan AMD on päättänyt jättää edellisen sukupolven FX-prosessorin myyntiin, joka käytännössä tarkoittaa FX-60:n ohella 827 dollarin hintaista FX-57-mallia.

Testikokoonpano

Testikokoonpanon alustana käytettiin nForce4 SLI -piirisarjallista Asus A8N-SLI Deluxe -emolevyä, johon asennettiin prosessorin ohella NVIDIA GeForce 7800 GTX -näytönohjain, kaksi Kingston KHX3200 ULL 512 MB -muistikampaa ja SilverStonen 560 wattinen ST56ZF-virtalähde.

Mittaustulosten vertailu kohdistuu nopeimpaan yksiytimelliseen FX-prosessoriin, Athlon 64 FX-57:ään. Testiin saapunut ACB2E-koodillinen FX-60 on valmistettu viime vuoden 36. viikolla ja on päällepäin heatspreaderin merkintöjä lukuun ottamatta täysin identtinen FX-57:ään verrattuna.

• AMD Athlon 64 FX-60
• AMD Athlon 64 FX-57
• Asus A8N-SLI Deluxe
• NVIDIA GeForce 7800 GTX
• 2x Kingston KHX3200 ULL 512 MB
• Silverstone ST56ZF
• Seagate Barracuda IV 120 GB SATA
• Windows XP SP2
• NVIDIA ForceWare 81.98

Tehonkulutus

Tehonkulutusmittaukset osoittavat koko laitteiston tehonkulutuksen ilman monitoria – ei siis pelkästään prosessorin. Mittauksissa käytettiin Etech PM300 -energiamittaria ja rasituksissa S&M-ohjelmaa. Cool ’n’ Quiet -ominaisuus oli testien aikana kytkettynä pois päältä.

Lepotilassa ero FX-60- ja FX-57-prosessoreiden välillä on hyvin pieni ja FX-60 vie niukan voiton 112 watin lukemallaan, kun FX-57:n tehonkulutus on 11 wattia korkeampi. Rasituksessa tilanne kääntyy täysin päin vastaiseksi, sillä FX-57:n tehonkulutus on huomattavasti alhaisempi. FX-57:n 173 wattiin verrattuna FX-60 kiepauttelee sähkötaulun lukemaa 39 wattia korkeammalla tehonkulutuksella.

Lämpötila

Lämpötilamittauksissa prosessoreita jäähdytti perinteinen kokonaan alumiininen siili varustettuna tuulettimella, koska Muropaketin FX-60-testiprosessorin mukana ei toimitettu sille tarkoitettua vakiocooleria. Kyseinen cooleri on testeissä käytettyä mallia tehokkaampi, sillä sen pohja on kuparia ja lämpöä on siirtämässä neljä heatpipe-putkea. Testit suoritettiin avoimessa testipenkissä huoneenlämmön ollessa 20,5 astetta.

PC Proben ilmoittamat luvut levossa ovat molemmilla prosessoreille hyvin lähellä toisiaan. FX-60 on levossa kaksi astetta viileämpi kuin FX-57, mutta rasituksessa tilanne kääntyy tehonkulutuslukemien tavoin ympäri. FX-57:n lämpötila on rasituksessa 59 astetta, kun taas FX-60 lämpiää 68 asteeseen.

Antureilla mitatut lämpötilaerot siilin pohjasta olivat suurimmillaan vain muutaman asteen kymmenesosia, joten taulukkoihin on ilmoitettu näiden välinen keskiarvo. Myös siilin lämpötila mukailee tehonkulutuslukemia, joskin levossa ero prosessoreiden välillä on marginaalisen pieni, 0,1 astetta. Rasituksessa ero näkyy selvemmin ja FX-57 lämmittää alumiinisiilin 44,8 asteiseksi, kun taas FX-60:llä anturit osoittavat 52,5 astetta.

Pakkaus- ja renderöintitestit

Ensimmäisenä testiohjelmana prosessoreiden suorituskykyä mitattiin CDexillä, jolla pakattiin reilun 400 megatavun WAV-tiedosto 5,5-laatuiseksi OGG-tiedostoksi. Testitulokset osoittavat FX-57:n suoriutuvan operaatiosta 11 prosenttia FX:60:tä nopeammin korkeamman kellotaajuuden ansiosta.

DivX-pakkauksessa käytettiin uusinta 6.1-versiollista koodekkia ja DivX Converter -ohjelmaa. FX-60 jää FX-57:n jalkoihin, sillä 185 megatavun kokoinen VOB-tiedosto pakkautuu DivX-tiedostoksi FX-57:llä kolmessa minuutissa ja 14 sekunnissa. FX-60 suoriutuu kahdeksan sekuntia eli neljä prosenttia hitaammin.

WinRAR:lla pakattiin 777 megatavua, 2609 musiikki-, video-, kuva- ja mm. pelitiedostoa, parhaalla laadulla RAR-muotoon. Prosessorit pärjäävät testissä hyvin yhtäläisesti, sillä FX-60 ei jää jälkeen kuin yhden sekunnin.

Cinebench 2003:lla testattiin renderöintinopeutta 1 CPU- ja x CPU -testeillä, joista ensimmäisenä mainittu renderöi testikuvan ainoastaan yhtä säiettä käyttämällä. Vastaavasti jälkimmäinen hyödyntää useampaa säiettä. FX-57 pärjää jälleen korkeamman kellotaajuuden turvin 1 CPU -testissä paremmin, mutta FX-60 on x CPU:ssa omiaan ja lähes puolittaa renderöintiin kuluneen ajan. FX-57 kykenee käsittelemään ainoastaan yhtä säiettä kerrallaan, joten luonnollisesti kyseisellä prosessorilla ei ole mahdollista ajaa x CPU -testiä.

Renderöintinopeutta testattiin myös Kribibenchillä, jonka tulokset osoittavat FX-60:n ylivoimaisuuden. Kribibenchin tuloksien erot eri testeissä prosessoreiden välillä ovat hyvin samanlaiset ja FX-60 murskaa FX-57:n 55-57 prosentin eroilla.

Synteettiset testit

PCMark05:ssä ajettiin ainoastaan CPU-testi ja tuloksessa näkyy jälleen selvästi FX-60:n kyky käsitellä kahta säiettä yhtä aikaa. FX-57 yltää 4023 pisteen tulokseen, kun FX-60 kiitää ohi 5254 pisteellä eli reilulla 30 prosentilla.

Sciencemark 2.0:lla testattiin muisteja sekä L1- ja L2-välimuisteja. FX-57 kääntää jälleen kelkan edukseen ja muistitestissä se nappaa reilun prosentin etumatkan, joka L1- ja L2-testeissä kasvaa seitsemään ja kahdeksaan prosenttiin.

Mukaan otettiin myös vanha tuttu SuperPI, jolla piin likiarvo laskettiin miljoonan ja kahdeksan miljoonan desimaalin tarkkuudella. SuperPI murskaa lukuja yhden säikeen turvin, joten odotetusti FX-60 jää alemman kellotaajuuden takia FX-57:n jalkoihin. 1M-testissä takkiin tulee kuusi ja 8M-testissä kolme prosenttia.

Pelitestit

Pelinopeuden mittaamisessa käytettiin 3DMark05:ttä, Quake 4:ää sekä Call of Duty 2:ta. Näistä ensimmäisessä FX-60 kuroo reilun prosentin etumatkan FX-57:ään.

Pelit testattiin 1024×768-resoluutiolla ja ilman kuvanlaatua parantavia tekijöitä, jotta näytönohjaimen osuus ei korostuisi liikaa. Call of Duty 2:ssa Frapsilla mitattu keskimääräinen ruudunpäivitysnopeus on FX-60:lla vajaa pari prosenttia korkeampi, joten käytännössä prosessoreiden välinen ero on olemattoman pieni. Minimi- ja maksiminopeuksissa FX-60 tykittää molemmissa yhden fps:n korkeamman tuloksen.

Quake 4:ssä ilman SMP-tukea tulokset ovat hyvin Call of Duty 2:n tapaiset ja keskimääräinen ruudunpäivitysnopeus on FX-60:llä ainoastaan vajaan prosentin korkeampi. SMP-tuki, jota voidaan käyttää ainoastaan FX-60:llä, nostaa ruudunpäivitysnopeutta reilusti ja FX-60 napauttaa eron FX-57:ään yli 20 prosenttiin. Myös minimi- ja maksiminopeudet nousevat merkittävästi, mutta toisaalta nämä ovat jo ilman optimointeja 60 fps:n paremmalla puolella.

Moniajotestit

Viimeisinä testeinä CDex- ja DivX-pakkausnopeutta testattiin, kun taustalla pyöri WinRAR täydessä höyryssä. Ilmoitettu aika on siis ainoastaan CDexin ja DivX Converterin pakkaukseen kulunut aika.

Vaikka FX-60 ottikin takkiin CDexissä normaalilla testausmenetelmällä, näyttää se kyntensä, kun taustalla pyörii muita ohjelmia rasittamassa laitteistoa. FX-60 saa pakattua WAV-tiedoston lähes puoli minuuttia FX-57:ää nopeammin, joka tarkoittaa yli 15 prosenttia nopeampaa työskentelyä.

DivX Converter osoittaa vastaavanlaisia tuloksia, sillä FX-60 päihittää FX-57:n 48 sekunnilla eli lähes 17 prosentilla.

Ylikellotus

Suorituskyky-, lämpötila- ja tehonkulutusmittausten ohella testasimme luonnollisesti myös prosessorin ylikellottuvuutta. AMD:n vakiocoolerilla lämpötilat kipusivat rasituksessa lähemmäs 70 asteeseen, joten ylikellotustestejä varten esiin kaivettiin Asetekin Waterchill-vesijäähdytyspaketti. Paketti käsittää kolmikaraisen blokin lisäksi pumpun/vesiastian sekä kahdella 120 mm tuulettimella varustetun jäähdyttimen.

2,6 GHz:n vakiokellotaajuudesta kellotaajuutta alettiin nostaa Clockgen-ohjelmalla 1,5 voltin turvin ja jokaisen noston jälkeen vakaus testattiin ajamalla SuperPI 8M. Prosessori suostui yhteistyöhön Asus A8N-SLI Deluxe -emolevyllä 14-kertoimella 207,4 MHz:n HyperTransport-väylän kellotaajuudella, jolloin kokonaiskellotaajuudeksi muodostui 2903,3 MHz. DFI LanParty UT RDX200 CF-DR -emolevyllä prosessori saatiin ylikellotettua kolmen GHz:n kellotaajuudelle 1,525 voltin käyttöjännitteellä.

SuperPI 8M raksutti läpi edellä mainitulla 2,9 GHz:n kellotaajuudella aikaan viisi minuuttia ja 31 sekuntia, joka on puolen minuutin parannus verrattuna vakiokellotaajuudella ajettuun reilun kuuden minuutin aikaan.

ATI Radeon X1800 XT -näytönohjainten CrossFire-testien yhteydessä uutuusprosessoria kokeiltiin ylikellottaa myös kuivajään avustuksella. Valitettavasti prosessorissa ilmeni kylmäbugi, jonka takia kokoonpano kaatui liian alhaisessa lämpötilassa. Kun kuparikulhon pohjan lämpötila laski alle -55 asteeseen, järjestelmä jäätyi työpöydälle. Myös HyperTransport-väylän korottaminen kylmässä lämpötilassa aiheutti epävakautta. Parhaiksi asetuksiksi havaittiin 1,65 voltin käyttöjännite ja noin 3,45 – 3,5 GHz:n kellotaajuus. Lämpötilan tarkkailu vaati erityistä huomiota ja välillä prosessoria piti lämmittää SuperPI-testiä ajamalla. 3DMark05 saatiin ajettua onnistuneesti läpi Radeon X1800 CrossFire -konfiguraatiolla Athlon 64 FX-60:n toimiessa 3466 MHz:n kellotaajuudella.

Loppuyhteenveto

AMD Athlon 64 FX-60 on mielenkiintoinen prosessori monilta osin, sillä se on ensimmäinen FX-sarjan kaksiytimellinen prosessori, mutta toisaalta se ei eroa kovinkaan paljon Athlon 64 X2 -prosessoreista. Merkittävimmät erot X2 4800+:aan ovatkin 200 MHz:iä korkeampi kellotaajuus ja mahdollisuus nostaa kerrointa. Toisaalta kellotaajuus on 200 MHz alhaisempi verrattuna nopeimpaan FX-sarjan yksiytimelliseen FX-57-prosessoriin.

Suorituskyvyn osalta normaalit testit osoittavat, että FX-60 pärjää keskimäärin hieman huonommin kuin FX-57, mutta pääosin ero on pieni. Toisaalta näissäkin ohjelmissa FX-60:n kyky käsitellä kahta säiettä yhtä aikaisesti tulee näkyviin, kun testit suoritetaan kahden ohjelman yhteisrasituksella. Peleissä ja useampaa säiettä tukevissa ohjelmissa sen sijaan FX-60 näyttää kyntensä ja kiitää lennokkaasti FX-57:n ohi. Mielenkiintoista onkin, että FX-60, kuten myös muut kaksiytimelliset prosessorit, tulevat jyräämään yksiytimellisten prosessoreiden ohi rajulla sykkeellä, kun ohjelmat alkavat kunnolla tukea useampaa säiettä. Renderöintitesteissä tuki on ollut jo pitkään ja tällä hetkellä ollaan siirtymävaiheessa myös erilaisten pakkausohjelmien ja pelien osalta. Tämän ja seuraavan vuoden aikana yleistyminen tulee varmasti lisääntymään ja FX-60:n yli 1000 dollarin hinta antaa paremmin rahoille vastinetta.

Tehonkulutusmittaukset osoittavat selvästi, että tuplattu ydinmäärä kasvattaa samalla tehonkulutusta – mikä sinänsä on hyvin loogista. FX-60-laitteiston tehonkulutukseksi mitattiin rasituksessa yli 200 wattia, kun FX-57:llä tämä oli 170 watin luokkaa. Toisaalta on syytä pitää mielessä myös lepotilan tehonkulutukset, sillä tällöin tilanne kääntyi ympäri ja FX-60-laitteisto kulutti ainoastaan 112 wattia. Tehonkulutukset kuvastuvat suoraan myös lämpötiloihin ja alumiinisiilillä prosessorin lämpötila nousi rasituksessa lähes 70 asteeseen. Siili itsessään lämpeni reippaaseen 50 asteeseen. Levossa prosessori oli 36 asteinen ja siili 32 asteinen.

AMD Athlon 64 FX-60 on kauttaaltaan onnistunut prosessori, joskin sen yli 1000 dollarin hinta suhteutettuna Athlon 64 X2 -prosessoriperheen lähes vastaavien prosessoreiden huomattavasti alhaisempiin hintoihin on varsinaista ryöstöä. Toisaalta parasta haluavilla FX-60 tuottaa takuuvarman hyvänolontunteen ja ylikellotusmielisille 3DMark-pistemetsästäjille FX-60 on kahden näytönohjaimen rinnalla omiaan.

Ville Suvanto, 26. tammikuuta 2006