AMD Turion 64 ML-40

AMD julkaisi Turion 64 -mobiiliprosessorisarjansa viime keväänä. Intelin asema kevyiden kannettavien tietokoneiden markkinoilla on edelleen lähes murskaavan ylivoimainen ja Turion on jäänyt pahasti Pentium M -prosessoreiden varjoon. Turionin erittäin läheinen sukulaissuhde edellisen sukupolven Socket 754 Athlon 64 -prosessoreihin on tunnettu tosiasia ja muodostaa helposti kuvan mahdollisesti tehosyöpön työpöytäprosessorin pikaisesta mobiilikäännöksestä. Kannettavien tietokoneiden valmistajat ovat lisäksi edistäneet mielikuvaa tarjoamalla Turioneja lähinnä edullisimmissa mallisarjoissaan.

Intelin viimeisimmät työpöytäprosessorit ovat jättäneet paljon toivomisen varaa erityisesti tehonkulutuksen ja sitä seuraavien lämpöongelmien vuoksi. AMD on onnistunut hyödyntämään tilanteen erittäin hienosti ja suorituskykyiset sekä vähän tehoa kuluttavat Athlon 64 -prosessoreihin perustuvat kokoonpanot ovat esimerkiksi Yhdysvalloissa onnistuneet kaappaamaan valtaosan työpöytämarkkinoista. Osa Intel-faneista on puolestaan siirtynyt Pentium M -prosessoreiden käyttäjiksi emolevyvalmistajien tuotua markkinoille kilpailukykyisiä Socket 479 -työpöytäemolevyjä. Muropaketissa Pentium M -prosessoreihin perustuvia työpöytäkokoonpanoja on käsitelty aiemmin tänä vuonna Pentium M työpöydälle-artikkelissa huhtikuussa ja heinäkuussa julkaistussa Intel Pentium M -tehokone -artikkelissa.

Tässä artikkelissa otamme selvää, onko Turionista vastusta Pentium M:lle työpöytäkäytössä ja mitä Turionilla on tarjottavanaan suosituimpiin työpöytäprosessoreihin verrattuna. Testipenkkiin on saatu 2,2 gigahertsin kellotaajuudella toimiva Turion 64 ML-40, jonka suorituskykyyn, tehonkulutukseen ja ominaisuuksiin tutustutaan artikkelissa yksityiskohtaisesti. Vertailukohtana on Pentium M 760, joka ei ole Pentium M -malliston tehokkain saatavilla oleva prosessori, mutta on hinnoiteltu Turion 64 ML-40:n kanssa kilpailukykyisesti. Turion 64 ML-40- ja Pentium M 760 -prosessoreiden hinnat pyörivät EU-alueella halvimmillaan noin 290 eurossa.

Turion 64 ML-40

Turion 64 ML-40 on Turion-malliston tehokkain versio yhdessä MT-40-sisarversion kanssa. Merkinnän ensimmäinen kirjain ilmoittaa, että kyseessä on mobiiliprosessori. Seuraava kirjain puolestaan kuvastaa suunniteltua tehonkulutusta, joka L-mallilla on 35 wattia ja T-mallilla 25 wattia. Tehonkulutus siis pienenee aakkosten loppua kohti mentäessä. Kirjaimista väliviivalla erotettu numerosarja kertoo puolestaan prosessorin suorituskyvyn suhteessa malliston muihin prosessoreihin. Turioneja on tällä hetkellä saatavilla 1,6 gigahertsin kellotaajuudella toimivista ML-28-, ML-30-, MT-28- ja MT-30-malleista aina 2,2 gigahertsin kellotaajuudella toimiviin 40-päätteisiin malleihin. 28- ja 30-mallit erottaa L2-välimuistin koko, joka on 28-mallissa 512 kilotavua ja 30-mallissa megatavu.

AMD:n agressiivinen hinnoittelu on johtanut siihen, että vähän tehoa kuluttavat MT-mallit ovat AMD:ltä ostettuina likimain samanhintaisia tehosyöpömpien ML-mallien kanssa. Turion-prosessoreiden hintahaarukka on 150 eurosta 290 euron hintaisiin 40-malleihin.

AMD on adoptoinut Socket 754 -prosessorikannan nykyisten Turion-prosessoreiden tarpeisiin. Kysymyksessä on siis pinniyhteensopiva prosessorisarja aiempien sukupolvien Athlon 64- ja Sempron-prosessoreiden kanssa. Socket 754 -kantaan sopivat prosessorit sisältävät yksikanavaisen muistiohjaimen, joka tukee DDR SDRAM -muisteja aina PC3200-luokitukseen asti. Vanhasta prosessorikannasta ja yksikanavaisesta muistiohjaimesta huolimatta Turionit eivät muistuta vanhoja Athlon 64- ja edullisia Sempron -proressoreja, vaan edustavat ominaisuuksiensa ja valmistustekniikan puolesta uusinta uutta.

Turion-prosessorit valmistetaan AMD:n Fab 30 -tehtaalla Dresdenissä. Valmistuksessa käytetään edistyksellistä 90 nanometrin SOI-prosessia. Ydin perustuu uusimpaan E-versioon, johon on tutustuttu aiemmin muun muassa Pentium 4 670 vs Athlon 64 FX-57 -artikkelissa. Turion 64 ML-40:n Lancaster-koodinimellä tunnettu E5-ydin on kooltaan 115 neliömillimetriä ja sisältää 114 miljoonaa transistoria. Muiden E-revision ytimeen perustuvien AMD:n prosessoreiden tapaan myös Turionin ominaisuuksiin kuuluvat X64-tuki, SSE2- ja SSE3-laajennukset ja EVP-suojaustekniikka.

AMD:n toimittama testikappale Turion 64 ML-40 -prosessorista on merkitty valmistuneeksi viikolla 7 vuonna 2005. Prosessorin valmistekoodi on TMDML40BKX5LD, jonka tulkitseminen paljastaa seuraavia asioita. TMD on AMD:n merkintä 35 watin TDP (Thermal Design Point) -määrityksiin kykenevälle Turion 64 -prosessorille. ML40 on prosessorin mallimerkintä, joka tässä tapauksessa kertoo prosessorin toimivan 2,2 gigahertsin kellotaajuudella. B ilmoittaa pakkauksen olevan 754 pinninen OmPGA ja K puolestaan käyttöjännitteen olevan 1,35 V. Prosessorin kotelointi on suunniteltu kestämään 95 astetta ja välimuistin määrä on yksi megatavu. LD-merkintä kertoo prosessorin perustuvan E5-ytimeen.

Testeissä vertailukohtana toimivaan Pentium M 760 -prosessoriin verrattuna Turionin ominaisuudet ovat erittäin kilpailukykyisiä. Dothan-ytimeen perustuva Pentium M 760 -prosessori on valmistettu Turionin tapaan 90 nanometrin valmistustekniikalla. 88 neliömillimetrin kokoinen ydin selvästi AMD:tä pienempi, mutta transistoreiden määrä ytimessä on peräti 144 miljoonaa. Suurimman osan ytimen transistorimäärästä vie kahden megatavun L2-välimuisti. Pienemmän kellotaajuuden, ytimen fyysisen koon ja käyttöjännitteen takia Pentium M 760 -prosessorin TDP arvo on vain 27 wattia, kun se ML-40-prosessorilla on 35 wattia. ML-40-malli kärsii tehonkulutuksen osalta selvästi Pentium M:lle, mutta ML-40-mallin kanssa saman hintainen ja tehoinen MT-40-malli on teknisten tietojen valossa hyvinkin kilpailukykyinen.

Pentium M 760:n ominaisuuksista uupuvat tuki 64-bittisille laajennuksille ja SSE3-tuki. 64-bittiset käskylaajennukset tulevat olemaan entistä suuremmassa merkityksessä tulevaisuudessa, mutta nykyisellään suurin saatava etu on yli neljän gigatavun osoiteavaruus. Useimmat Turionille sopivat emolevyt eivät tue yli kahta gigatavua keskusmuistia, joten etu kuihtuu lopulta vähäiseksi. Mobiilimaailmassa tärkeät virransäästöominaisuudet ovat hyvät sekä Turioneissa, että Pentium M:ssä. Turionin PowerNow!-tekniikka säätää prosessorin kellotaajuutta sekä käyttöjännitettä useita kertoja sekunnissa prosessorikuormituksen mukaan. Ominaisuus on tuttu AMD:n työpöytäprosessoreista, joissa se tunnetaan Cool’n’Quiet-nimellä. Alimmillaan ML-40-prosessori toimii 800 megahertsin kellotaajuudella 0,8 voltin käyttöjännitteellä, jolloin tehonkulutus on vain kahdeksan wattia.

Turionin etuna Pentium M -prosessoreihin nähden on myös integroitu muistiohjain, joka pienentää merkittävästi piirisarjan tehonkulutusta. Työpöytäkoneissa piirisarjojen tehonkulutus ja virransäästöominaisuudet ovat jääneet vaille erityistä huomiota ja niinpä integroidun muistiohjaimen hyöty rajoittuu lähinnä vain mobiilipiirisarjoja käyttäviin emolevyihin. Integroitu DDR-muistiohjain on myös haitaksi, sillä Pentium M pystyy uusimmilla piirisarjoilla hyödyntämään DDR2-muisteja, joiden tehonkulutus on DDR-muisteja pienempi.

Alustat & MSI K8N Neo FSR 2.0

AMD on joutunut tekemään Turion-alustasta huomattavasti Pentium M -alustaa väljemmän. Pentium M -prosessoreiden ympärille kasatut Centrino- ja Sonoma-konseptit ovat jäykät ja sisältävät tarkkaan määritellyn laitteistokokonaisuuden. Intel kykenee pitämään näin kokoonpanojen ominaisuudet tiukasti hallussaan ja vaikuttamaan esimerkiksi Centrino-merkin saaneiden kannettavien tietokoneiden tehonkulutukseen suoraan. Intel ei ole tarkoittanut Pentium M -prosessoreita työpöytäkäyttöön, eikä esimerkiksi valmista itse työpöytäkäyttöön soveltuvia emolevyjä Socket 479 -kannalla. Emolevyvalmistajat ovat omissa ratkaisuissaan päätyneet käyttämään joko saatavilla olevia mobiilipiirisarjoja emolevyissään, tai tekemään työpöytäemolevyt adapterin avulla Pentium M -yhteensopiviksi.

Turion toimii teoriassa kaikilla Athlon 64 -piirisarjoilla ongelmitta. Käytännössä osa Socket 754 -emolevyistä ei kuitenkaan toimi Turioneilla BIOS-tuen uupumisen vuoksi. Työpöytäkonetta Turionin ympärille kasaavan on näin ollen syytä varmistua emolevyn Turion-tuesta ennen ostopäätöstä.

Kannettavissa tietokoneissa Turionin asema ei ole vahva, mutta useimmat suuret valmistajat ovat alkaneet tuomaan markkinoille Centrino- ja Sonoma-konsepteille varteenotettavia vaihtoehtoja. Esimerkiksi Fujitsu Siemensin S2000-sarjan kannettavat pärjäävät vastaavan kokoisille ja tehoisille Centrinoille erinomaisesti akunkestossa ja ominaisuuksissa. Työpöytäpuolella Turionin menestystä avoimesta alustasta huolimatta rajoittaa merkittävästi Socket 939 Athlon 64 -prosessoreiden tekninen vastaavuus. Sopivat komponentit valitsemalla normaaliin työpöytäkäyttöön tarkoitetulla prosessorilla voidaan päästä tehonkulutuksen osalta aivan samoihin lopputuloksiin.

MSI K8N Neo FSR 2.0

Turion-yhteensopivia emolevyjä on saatavilla useilta valmistajilta. MSI toimitti testipenkkiin edullisimmasta päästä olevan K8N Neo FSR V2.0 -emolevyn, jonka hinta Suomessa on yleisesti noin 60 euroa. NVIDIAn nForce3 250GB -piirisarjaan perustuva emolevy tarjoaa perusominaisuuksia pienellä rahalla.

Emolevyn mukana toimitetaan vain oleellisimmat oheistarvikkeet: ohjekirja, ajuri-CD, IDE- ja levykeaseman kaapelit, SATA-kaapeli virta-adapterilla ja I/O-takapaneeli. Oheistuotteiden määrää voisi luonnehtia erittäin karsituksi.

Punaiselle piirilevyllä kasattu K8N Neo FSR V2.0 sisältää vain kaksi DIMM-paikkaa. Virtaliittimet ovat perinteiset ja hyvin sijoitellut. IDE-liittimiä on tarjolla kaksi, joista toinen on sijoitettu eriskummallisesti paksun ATX-virtajohdon ja prosessorin jäähdytyssiilen väliin.

Emolevy on kokonaan passiivijäähdytetty ja kaikki oleellisimmat liittimet on värikoodattu asennuksen helpottamiseksi. Viisi PCI-paikkaa ja yksi 8X AGP-paikka riittävät peruskäyttäjien ja päivittäjien tarpeisiin. PCI Express -väyliä emolevyltä ei vanhan piirisarjan takia löydy.

Emolevyn ehkäpä kriittisin suunnitteluhäiriö ovat SATA-liittimet, jotka on sijoitettu prosessorikannan ja AGP-liittimen väliin. Väli on lisäksi sen verran kapea, että isoimmat prosessorin jäähdytysratkaisut eivät mahdu paikoilleen.

Turion-prosessoreiden korkeus on noin millimetrin heatspreaderillä varustettuja Athlon 64 – ja Sempron-prosessoreita matalampi. Ero on merkityksellinen jäähdytystä asennettaessa ja esimerkiksi Athlon 64 -prosessoreiden mukana tuleva vakiojäähdytys tuottaa Turionin kanssa tulokseksi vähintään lämpösuojien aktivoitumisen ja pahimmassa tapauksessa prosessorin rikkoutumisen. Turioneiden mukana ei toimiteta lainkaan valmista jäähdytysratkaisua, vaan se on hankittava itse.

Sopivan jäähdytysjärjestelmän löytäminen voi vaatia aikaa ja vaivaa. Zalman 7000Cu ei tarvitse asennuksessa muovikehikkoa, joka estää vakiojäähdytyksen ylettymisen prosessorin pintaan. Mataluudesta johtuen myös Zalman 7000Cu tarvitsee kiinnitysraudan hienosäätöä onnistuneeseen asennukseen.

BIOS ja käyttökokemukset

MSI K8N FSR V2.0 -emolevyn BIOS on vailla uusimmista emolevyistä löytyviä erikoisominaisuuksia. Myös yli- ja alikellottamiseen liittyvät säädöt ovat heikot ja esimerkiksi muistijännitettä saa korotettua vain 2,8 volttiin. Myös prosessorin jännitesäädöt ovat karsitut ja vähän tehoa kuluttavaa kokoonpanoa viimeisteltäessä tarvittavia alijännitesäätöjä ei ole saatavilla.

Emolevyn BIOS hajosi testien aikana epäonnistuneen päivitysyrityksen takia. Windowsista automaattisella MSI Live Update -ohjelmalla suoritettu päivitys antoi virheviestin päivityksen jälkeen ja sekoitti BIOSin. BIOS-päivityksen epäonnistuminen osoittaa, että vielä vuosia jatkuneen ohjelmistokehityksen jälkeenkin päivitys voi epäonnistua oikealla laitteisto- ja ohjelmistokokoonpanolla.

Testitulokset

Testeissä vertailuemolevyjen BIOS-asetukset on säädetty nopeimpiin mahdollisiin. DDR-muistien kellotaajuus AMD-alustalla on 200 megahertsiä viiveasetuksilla 2-2-2-5 ja Intel-alustalla 177 megahertsiä viiveasetuksilla 2-2-2-5. Pentium M 760 -prosessorin kellotaajuus testeissä on asetettu kahden gigahertsin (15 x 133 MHz) nimellisarvoonsa ja Turion 64 ML-40 -prosessorin kellotaajuus puolestaan 2,2 gigahertsiin (11 x 200 MHz). Testialustana toimii Windows XP SP2.

Testikokoonpanoista yhteenveto alla olevassa listassa

• Prosessorit: AMD Turion 64 ML-40 ja Intel Pentium M 760
• Muisti: 2 x Kingston HyperX PC3200 512 MB 2-2-2-5
• Emolevyt: MSI K8N Neo FSR V2.0 ja Asus P4C800-E
• Kiintolevy: Seagate Barracuda V 120 GB
• Näytönohjain: ATI Radeon X850XT PE
• Virtalähde: Tagan 480W

Lämpötilat ja tehonkulutus

Testiprosessoreiden lämpötilat ja tehonkulutus on mitattu vakiokellotaajuuksilla ja -jännitteillä. Prosessoreiden jäähdytyksenä on käytetty Zalman 7000Cu -jäähdytysratkaisua Turion 64 ML-40 -prosessorilla ja Asuksen toimittamaa jäähdytysratkaisua Pentium M 760 -prosessorilla. Lämpötilat on mitattu jäähdytyselementin pohjasta Wavetek Meterman TMD90 -lämpömittarilla.

Testiprosessoreiden tehonkulutus on mitattu Etechin PM300-energiamittarilla, joka kertoo koko kokoonpanon tehonkulutuksen mukaan lukien virtalähteen tehohäviön. Näytön tehonkulutusta mittauksissa ei ole otettu huomioon. Rasitusohjelmana kaikissa testeissä on käytetty CPUBurn K7 -rasitusohjelmaa.

Lämpötilamittauksissa Turion 64 ML-40 ja Pentium M 760 pärjäävät tasaväkisesti. Suurin syy tähän on Turiossa käytetty selvästi Asuksen vakioratkaisua tehokkaampi jäähdytys. Parhaiten Turionin pienen alakynnen lämmöntuotossa voi nähdä lepo- ja rasituslämpöjen välisestä suuresta erosta Pentium M 760 -prosessoriin verrattuna.

Tehonkulutustestit paljastavat molempien kokoonpanojen olevan jopa tehokkaalla näytönohjaimella varustettuina varsin energiapihejä. Yllätys on Turionin pienoinen voitto lepotilassa. Testeissä ei käytetty SpeedStep- ja PowerNow!-tekniikoita, vaikka näillä tiloilla voidaan lepotilassa päästä vielä huomattavasti alhaisempiin tehonkulutuksiin. Merkittävin syy tähän on se, että Asuksen Pentium M -adapterin kanssa virransäästötilat eivät toimi ja Turionin osalta virransäästötilat eivät toimineet automaattisesti.

Testien perusteella käy selväksi, että vastaavanlaisiin tehonkulutuksiin on mahdollista päästä myös työpöytäkäyttöön tarkoitetuilla Athlon 64 -prosessoreilla. Laajoilla jännitteiden ja kerrointen säätömahdollisuuksilla varustetut uudet Socket 939 -emolevyt tarjoavat lisäksi Turion-emolevyjä keskimäärin paremmat mahdollisuudet alikellotukseen.

Testitulokset

Piin desimaalin likiarvon kahdeksan miljoonan desimaalin tarkkuudella laskeva SuperPi 8M -testi sujuu prosessoreilta kohtalaisen tasaiseen tahtiin. Turion 64 ML-40 saavuttaa pienen neljän sekunnin etumatkan Pentium M 760 -prosessoriin nähden.

Miljoonan desimaalin tarkkuudella suoritetussa toisessa SuperPi-testissä Pentium M kykenee repimään selvän kaulan Turioniin nähden. Ero on helposti selitettävissä Pentium M:n suuremman L2-välimuistin avulla.

Auto Gordian Knot -testissä puolen gigatavun suuruinen VOB-muotoinen video pakataan 200 megatavun Xvid-tiedostoksi (18303 ruutua). Tulokset on ilmoitettu fps-muodossa (frames per second), eli suurempi tulos on parempi. Videotiedoston pakkaaminen sujuu molemmilta testiprosessoreilta tasatahtiin.

WAV-tiedoston pakkaaminen MP3-muotoon on yksi tyypillimmisistä arkipäivän tehoa vaativista operaatioista. Erot ovat jälleen maltilliset Pentium M:n viedessä joukkoa 16 sekunnin erolla.

WinRAR 3.42 -testi on suoritettu pakkaamalla erilaisia tiedostoja sisältävä 800 megatavun suuruinen kansio parhaalla pakkausmetodilla. Muistikaistaa syövä pakkaustesti on Turionin heiniä ja Pentium M jää nuolemaan näppejään nopeasta kaksikanavaisella muistiohjaimella varustetusta testialustasta huolimatta.

Renderöintinopeutta mittaavassa Cinebench 2003 -testissä K8-prosessoriperheen raaka liukulukujen laskentanopeus siivittää Turionin selvään voittoon.

Doom 3 -pelissä timedemo demo1 640×480-resoluutiolla pyörähtää nopeimmin Turion-kokoonpanolla.

Muropaketin omassa PhotoShop CS2 -testissä kolme Fuji S2 Pro -kameralla otettua raakakuvaa käännetään Photoshopin ymmärtämään 16-bittiseen muotoon ja pienennetään nettikokoon. Yksinkertainen käytännön testi paljastaa Turionin olevan pienellä erolla nopein PhotoShop-työmyyrä.

Futuremarkin PCMark05-testi kääntyy kokonaistuloksen osalta Turionin hyväksi. Pentium M voittaa prosessorin laskentatehoa mittaavan testikokonaisuuden, mutta häviää muissa testeissä.

Turion 64 ML-40 onnistuu voittamaan Pentium M 760:n kuudessa testissä yhdeksästä. Prosessoreiden väliset erot ovat suorituskyvyssä vähäisiä ja eivät tule ratkaisemaan ostopäätöstä vähän tehoa kuluttavaa prosessoria hankittaessa. Pentium M:n tehonkulutus on selvästi Turionia pienempi ja tarjoaa aavistuksen paremman suorituskyvyn per kulutettu watti.

Loppusanat

Turion 64 ML-40 on liki kaikilta ominaisuuksiltaan AMD:n uusimpia ja parhaimpia työpöytäprosessoreita vastaava. Prosessorimallin suurin ongelma onkin liiallinen samankaltaisuus työpöytäprosessoreihin nähden, joka tekee siitä vähemmän haluttavan. Työpöydälle Athlon 64 -prosessorit ovat erityisesti ML-malleihin verrattuna parempia vaihtoehtoja, mutta MT-mallin osalta tilanne on hankalampi. Monille tietokoneen yli- tai alikellottaminen on kynnyskysymys ja tähän normaaliolosuhteissa vain 25 wattia kuluttava Turion MT -sarjan prosessori tarjoaa vaihtoehdon. MT-malliin verrattuna AMD listaa ML-mallin tehonkulutusta arvioivan TDP-arvon peräti 40 prosenttia korkeammaksi, joka on jo merkittävä ero.

Suorituskyvyn osalta Turion 64 ML-40 on vastaavan hintaista Pentium M 760 -prosessoria edellä, mutta häviää mikäli suorituskyky ilmoitetaan kulutettuun tehoon verrattuna. Työpöytäpuolella Turion tarjoaa huomattavasti Pentium M -sarjaa enemmän alustavaihtoehtoja aina erittäin edullisista perusemolevyistä SLI-tuellisiin huippuemolevyihin. Myös Pentium M -kokoonpanon hankintahinta on emolevyn ja mahdollisen soviteadapterin osalta huomattavasti Turion-kokoonpanoa kalliimpi.

Antti Valkeinen 8. Joulukuuta 2005 (antti.valkeinen@https://muropaketti.com)