Uusimmat

Intel Prescott

09.02.2004 00:00 Muropaketin toimitus

Intel kertoi jo vuosi sitten IDF Spring 2003 -tapahtumassa erittäin avoimesti Prescott-koodinimellä tunnetusta seuraavan sukupolven prosessorista. Silloin kerrottiin Prescottin valmistuksen tapahtuvan 90 nanometrin tekniikalla, suuremmasta L2-välimuistista, uusista SSE3-käskyistä ja parannelluista HyperThreading-ominaisuuksista. Samalla Prescottin kerrottiin myös skaalautuvan tulevaisuudessa 4 – 5 gigahertsin kellotaajuuksille.

Tämän jälkeen alkoivat valitettavasti toistuvat viivästymiset ja prosessorin julkaisua siirrettiin kerta toisensa jälkeen. Lopulta julkaisun kerrottiin tapahtuvan vasta vuoden 2004 puolella ja vihdoin 2. helmikuuta 2004 Intel toi Prescott-prosessoreista viisi eri mallia markkinoille.

  • Prescott 2,8A GHz (533 MHz FSB, ei HT)
  • Prescott 2,8E GHz (800 MHz FSB, HT)
  • Prescott 3,0E GHz (800 MHz FSB, HT)
  • Prescott 3,2E GHz (800 MHz FSB, HT)
  • Prescott 3,4E GHz (800 MHz FSB, HT)

Tällä hetkellä Pentium 4 -prosessoreita on markkinoilla neljällä eri kirjaimella varustettua versiota. A-malli perustuu Prescott-ytimeen, sisältää yhden megatavun L2-välimuistin, toimii 133 MHz:n väylätaajuudella ja ei sisällä HyperThreading-ominaisuuksia. B-malli perustuu Northwood-ytimeen, toimii 133 MHz:n väylätaajuudella ja ei sisällä HT-ominaisuuksia. C-malli perustuu Northwood-ytimeen, toimii 200 MHz:n väylätaajuudella ja sisältää HT-ominaisuudet. Viimeisenä E-malli, joka perustuu Prescott-ytimeen, sisältää yhden megatavun L2-välimuistin, toimii 200 MHz:n väylätaajuudella ja sisältää parannellut HT-ominaisuudet. Lisäksi markkinoilla on muutamia P4-malleja, joiden mallissa ei ole lainkaan erillistä lisäkirjainta. Uuden prosessorin oston yhteydessä kannattaa siis olla tarkkana.

Uudet ominaisuudet

Viimeinen 0,13 µm:n tekniikalla valmistettu Pentium 4 -prosessori toimii 3,4 GHz:n kellotaajuudella ja 90 nanometrin tekniikalla valmistettu Prescott jatkaa siitä mihin Northwood jäi. Vuoden 2004 loppuun mennessä Intelin uskotaan tuovan markkinoille neljän gigahertsin kellotaajuudella toimiva Prescott-prosessori.

Suurin uudistus on tietenkin siirtyminen pienempään 90 nanometrin valmistustekniikkaan ja kaikki Prescott-ytimet valmistetaan 300 millimetrin piikiekoilla. Valmistusprosessissa on otettu käyttöön strained silicon -tekniikka. Käytännössä piitä venytetään, jolloin piiatomien etäisyys toisistaan kasvaa ja elektronit pääsevät virtaamaan nopeammin. Lisää uudesta valmistustekniikasta voi lukea Intelin sivuilta.

Intel Research, 90 nanometer silicon

Prescott-ydin sisältää yhteensä 125 miljoonaa transistoria ja sen pinta-ala on 112 mm2. Vertailun vuoksi Northwood-ytimessä on 55 miljoonaa transistoria ja sen pinta-ala on 146 mm2. Uudemmissa Northwood-prosessoreissa ytimen pinta-ala on hieman pienempi eli 131 mm2. Prescottin vakiokäyttöjännite on pienemmän valmistustekniikan ansiosta 1,25 – 1,4 volttia, kun taas Northwood toimii 1,45 – 1,55 voltin käyttöjännitteellä.

Prescottin arkkitehtuuria on muokattu skaalautuvuuden takia ja liukuhihna on pidennetty 31 tasoiseksi. Northwoodin liukuhihna on 20 tasoinen ja Athlon 64 -prosessoreiden vain 12 tasoinen. Pidempi liukuhihna on yleensä hitaampi, mutta mahdollistaa korkeammat kellotaajuudet.

Lisäksi L2-välimuisti on tuplattu 512 kilotavusta yhteen megatavuun ja L1 Data -välimuisti 8 kilotavusta 16 kilotavuun. Prescottin L1 Data -välimuisti on 8-väyläisesti (8-way) assosiatiivinen. Northwoodin 8 kilotavun L1 Data -välimuisti on puolestaan 4-väyläisesti assosiatiivinen. Assosiatiivisuus tarkoittaa käytännössä sitä, millä todennäköisyydellä haettu tieto löytyy välimuistista.

Optimointien puolelta löytyy 13 uutta multimediakäskyä, jotka tunnetaan nimellä SSE3. Lisäksi Prescottissa on paranneltu säikeistystä eli HyperThreading-ominaisuuksia, joiden ansiosta käyttöjärjestelmä näkee yhden sijasta kaksi prosessoria.

Intel Pentium 4 3,2E GHz

Muropaketin testipenkkiin saapui vain muutamaa päivää ennen julkaisua 3,2 gigahertsin kellotaajuudella toimiva Prescott Engineering Sample -prosessori. Prosessorin käyttöjännitteeksi on ilmoitettu 1,25 – 1,4 volttia ja maksimivirrankulutukseksi 91 ampeeria.

Heatspreaderin teksteistä voidaan tulkita muun muassa S-koodi QK34ES ja valmistusviikko 48. Myyntiin tulevien Prescott 3,2 GHz -prosessoreiden S-koodi on SL7B8. Yläpuolelta katsottuna Prescott ei eroa Northwoodista lainkaan.

Ensimmäiset Prescott-prosessorit käyttävät Socket 478 -kantaa ja FCPGA-4-kotelointia (Flip Chip Pin Grid Array). Prosessorin alapuolelle on ilmestynyt muutamia uusia komponentteja ja tuttujen vastuspakettien lisäksi alapuolelta löytyy kaksi pintaliitosvastusta (51 ja 68 ohmia) sekä 10 pintaliitoskondensaattoria.

Intel aikoo siirtyä kuluvan vuoden aikana käyttämään Prescott-prosessoreiden kanssa uutta LGA-775-kotelointia ja Socket T -kantaa. Perinteiset prosessorin liitäntäpinnit korvataan liitäntäpinnoilla ja samalla esitellään uusi kiinnitysmenetelmä jäähdytysratkaisuille. Socket T on tulossa yhdessä Grantsdale- ja Alderwood-piirisarjojen kanssa. Netissä on jo liikkunut kuvia uusista tekniikoista ja muutamia testejäkin löytyy HKEPC Hardwaren sivuilta.

HKEPC, LGA 775 -kuvia

Testit tehtiin Abit IC7-MAX3 -emolevyllä, joka tunnisti aluksi prosessorin kertoimeksi 14x, jolloin kellotaajuudeksi muodostui vaivaiset 2,8 GHz. Abit lähetti onneksi BIOS-päivityksen, jonka avulla kerroin tunnistui oikein ja kokonaiskellotaajuus saatiin kohdalleen. Hetki sitten julkaistun CPU-Z-ohjelman 1.21-versio tunnisti Prescott-prosessorin täysin oikein. Aikaisempi 1.20-versio ei tunnistanut prosessorin L1 Data -välimuistia lainkaan, jonka takia netissä lähti liikkumaan vääriä huhuja emolevyjen ongelmista Prescottin L1 Data -välimuistin kanssa. Nämä huhut eivät pidä paikkaansa.

CPU-Z:n välimuistitiedoista näkyy Prescottin uudistukset Northwoodiin verrattuna. 16 kilotavun L1 Data -välimuisti ja yhden megatavun L2-väimuisti tunnistuivat täysin oikein.

Prescottin hurja lämmöntuotto on herättänyt paljon keskustelua. Vertailimme lämpötiloja 3,2 GHz:n kellotaajuudella toimivien Prescott- ja Northwood-prosessoreiden välillä, kun niitä jäähdytettiin Intelin vakiocoolerilla. Siilin keskusta on kuparia ja sen ympärillä on alumiinisia jäähdytysripoja. Kuparisen keskustan päälle oli laitettu lämpöä johtavaa massaa ja mukana erikseen toimitettiin Shin-Etsu MicroSin valmistamaa tahnaa.

Lämpötilat mitattiin BIOS:ista sekä Windowsista idlenä ja rasituksessa. Lämpötilojen tarkkailuun käytettiin Abitin EQ-ohjelmaa, joka näytti samoja arvoja kuin Winbondin Hardware Monitor ja MotherboardMonitor 5.

BIOS:n näyttämä lämpötila oli molemmilla prosessoreilla kuusi Celsius-astetta korkeampi kuin Abit EQ:n näyttämä idle-lämpötila. Prescottin lämpötila idlenä oli 58 astetta eli jopa hieman korkeampi kuin Northwoodin lämpötila täydessä rasituksessa. Kun Prescott pistettiin töihin, prosessorin lämpötila nousi muutamassa sekunnissa 65 Celsius-asteen tuntumaan ja jäi lopulta heilumaan 67 – 70 Celsius-asteen välimaastoon. Muropaketin testien perusteella Prescott toimi rasituksessa 12 Celsius-astetta lämpimämpänä kuin Northwood.

Testeissä Prescott 3,2 GHz -prosessorin suorituskykyä vertaillaan Northwood-ytimellä varutettuun Pentium 4 3,2 GHz- ja Gallatin-ytimellä varustettuun Pentium 4 Extreme Edition 3,2 GHz -prosessoriin sekä AMD Athlon 64 3200+ -prosessoriin. Testikokoonpanot varustettiin 512 megatavulla DDR-muistia ja GeForce FX 5950 Ultra -näytönohjaimella.

Testiohjelmista mukana ovat SuperPi, Pifast, PCMark04, Sisoft Sandra 2004 ja 3DMark03.

  • Pentium 4 3,2E GHz (1 MB L2-cache)
  • Pentium 4 3,2 GHz (512 kB L2-cache)
  • Pentium 4 Extreme Edition 3,2 GHz (512 kB L2-cache, 2MB L3-cache)
  • Abit IC7-MAX3 (Intel 875P)
  • AMD Athlon 64 3200+ (1 MB L2-cache)
  • Asus K8V Deluxe (VIA K8T800)
  • 2 x Kingston HyperX PC3500 256 MB (CAS 2 5-2-2)
  • Leadtek WinFast GeForce FX 5950 Ultra
  • Seagate Barracuda 80 GB SATA
  • Fortron 350W -virtalähde
  • ForceWare 53.03 -ajurit
  • DirectX 9.0b
  • Windows XP + SP1

Testeissä kaikki Pentium 4 -prosessorit toimivat 3208,1 MHz:n ja Athlon 64 3200+ puolestaan 2000,6 MHz:n kellotaajuudella.

SuperPi ja Pifast 3,3

SuperPi-testissä piin arvo laskettiin yhden ja kahdeksan miljoonan desimaalin tarkkuudella. Pifast 3,3 -testissä käytettiin Muropaketin Pifast Rankingista tuttuja asetuksia ja käynnistystiedostoa. Pienempi tulos on parempi.

SuperPi 1M -testissä Prescott on sekunnin Northwoodia ja kaksi sekuntia Athlon 64 3200+:aa nopeampi, mutta häviää P4 Extreme Edition -prsessorille kahdella sekunnilla. SuperPi 8M -testissä Prescott näyttää kyntensä ja on jopa 13 sekuntia P4 EE -prosessoria nopeampi. Northwood jää jälkeen samoilla kellotaajuuksilla peräti 22 sekuntia.

Pifast-testissä Prescottin tulos yllätti toden teolla negatiivisessa mielessä. Prescott suoriutui koko joukon huonoiten ja jäi kaikista noin neljä sekuntia jälkeen.

PCMark04

Futuremarkin PCMark04-testistä mukaan otettiin kokonaistulos sekä CPU- ja muistitestin tulokset. Suurempi tulos on parempi.

CPU- ja muistitesteissä Prescott voittaa pienellä erolla Northwoodin, mutta kokonaistuloksessa se jää niin Northwoodista kuin P4 EE:stäkin hieman jälkeen.

SiSoft Sandra 2004

SiSoft Sandra 2004 -testeistä mukaan otettiin myös prosessori- ja muistitesti. Suurempi tulos on parempi.

SiSoft Sandran CPU-testissä Prescottin ALU- ja FPU-nopeudet jäävät selvästi Northwoodista jälkeen. Myös P4 EE jää Northwoodin jalkoihin, joten ilmeisesti suuremmista välimuisteista on tässä testissä haittaa.

Sandran muistitestissä Prescott vie pisimmän korren pienellä erolla Northwoodiin ja P4 Extreme Editioniin.

Futuremarkin 3DMark03-testissä käytettiin NVIDIAn ForceWare 53.03 -ajureita, jotka eivät ole Futuremarkin hyväksymät, mutta tulokset ovat keskenään vertailukelpoisia.

3DMark03-testiohjelmassa Prescott on Northwoodia edellä 65 pistettä ja melkein tasoissa P4 EE:n kanssa.

Ylikellottaminen

Prescott-prosessorin ylikellottaminen aloitettiin luottavaisin mielin sillä olihan Intel tehnyt muutokset arkkitehtuuriin juuri korkeampien kellotaajuuksien toivossa.

Ensimmäiseksi prosessoria testattiin Zalmanin CNPS7000-CU-coolerilla ja SuperPi 1M -testiä ajettaessa prosessori venyi aina 3850 MHz:n kellotaajuudelle 1,44 voltin käyttöjännitteellä. Testi kestää kuitenkin vain 35 sekuntia, joten vakaasta kokoonpanosta ei missään nimessä ollut kyse. Seuraavaksi lähdettiin lähdettiin ajamaan SuperPi 8M -testiä ja prosessorin suuri lämmöntuotto iski vastaan heti alkumetreillä.

Pahimmillaan prosessorin lämmöt pyörivät 82 Celsius-asteen tuntumassa ja vasta kun käyttöjännitettä laskettiin pykällä ja kellotaajudeksi asetettiin 3681 MHz, kokoonpano saatiin toimimaan vakaasti. Prosessorin lämpötila oli 79 Celsius-astetta ja kokoonpano oli kasattu pöydälle Senfun testipenkkiin. Näiden testien perusteella en voi suositella Prescottia ylikellotuskäyttöön, jos tarkoituksena on käyttää ilmajäähdytystä.

Vesijäähdytyksellä prosessorin lämpötilat saatiin laskemaan Abit EQ -ohjelman mukaan 68,5 Celsius-asteeseen ja tämä auttoi myös prosessorin menohaluihin. Vesijäähdytysjärjestelmä oli kasattu Zalmanin ZM-WB2-blokista, Black Ice Pro -jäähdyttimestä ja XCC-vesisäiliöstä, jonka sisällä vettä pumppasi Eheimin Compact 600 -pumppu. Vesijäähdytyksen avulla prosessori saatiin toimimaan vakaasti 3850 MHz:n kellotaajuudella, kun käyttöjännitettä syötettiin 1,46 volttia.

Seuraavaksi prosessorin päälle kiinnitettiin R404-kompressorin höyrystin. Testit alkoivat hieman sekavissa merkeissä sillä Abit IC7-MAX3 -emolevyn BIOS näytti prosessorin lämpötilaksi 70 Celsius-astetta, vaikka kompressorin höyrystin oli varmasti jäähtynyt jo reilusti pakkasen puolelle. BIOS:n nollaamisen jälkeen alkoi lämpöanturikin toimimaan kunnolla ja PC Health -välilehdeltä luettiin -5 Celsius-asteen lämpötila prosessorille. Ylikellottaminen aloitettiin neljästä gigahertsistä ja prosessorin väylätaajuutta nostettiin pari pykälää kerrallaan.

Suurempi versio kuvasta

Testit sujuivat paremmin kuin hyvin ja prosessori kulki koko ajan enemmän ja enemmän. Käyttöjännitettä täytyi ensimmäisen kerran nostaa vasta 4,3 gigahertsin paremmalla puolella. Allekirjoittaneen piti hieroa silmiä muutaman kerran kun ensin meni rikki 4,4 GHz, sitten 4,5 GHz ja lopulta jopa 4,6 GHz. SuperPi 1M -testi saatiin ajettua onnistuneesti läpi vielä 4644 MHz:n kellotaajuudella, jolloin ajaksi muodostui 29 sekuntia. Käyttöjännite oli 1,54 volttia.

Suurempi versio kuvasta

Seuraavaksi siirryttiin SuperPi 8M -testiin. Käyttöjännitettä piti laskea pari pykälää sillä kokoonpano kaatui aina kesken testin. Lopulta pitkän viilaamisen jälkeen testi saatiin ajettua onnistuneesti läpi 4507 MHz:n kellotaajuudella ja ajaksi muodostui uusi Suomen ennätys (5:33).

  • Ilmajäähdytys: 3681 MHz, 1,42 V, 79°C
  • Vesijäähdytys: 3850 MHz, 1,46 V, 68,5°C
  • Kompressorijäähdytys:: 4507 MHz, 1,54 V

Loppusanat

Intel ei etukäteen lupaillut juurikaan parannusta suorituskykyyn, vaan Prescottin kohdalla siirryttiin pienempään valmistustekniikkaan (90 nm) ja samalla prosessorin arkkitehtuuria viilattiin siten, että se skaalautuu tulevaisuudessa 4 – 5 gigahertsin kellotaajuuksille.

Pidempi liukuhihna ja suuremmat välimuistit auttavat joissain sovelluksissa, mutta vastaavasti joissain testeissä Prescott jää jonkin verran Northwoodista jälkeen. Muropaketin testeissä ei ajettu kuin muutama perustesti, joten tarkempia lukemia käytännön sovelluksista kannattaa käydä vilkaisemassa esimerkiksi Anandtechin tai Tom’s Hardwaren artikkeleista.

Ylikellotustesteissä tuli selvästi esille Prescottin huima lämmöntuotto ja ilmajäähdytyksellä prosessorin lämpötila nuoleskeli jopa 80 Celsius-astetta. Voimme vain kuvitella lämpötiloja, jos kokoonpano olisi ollut normaalisti kotelon sisällä. Vesijäähdytyksellä lämpötilat saatiin jotenkuten kuriin, mutta vasta R404-kompressorilla Prescott pääsi oikeuksiinsa ja tauluun saatiin +4,5 gigahertsin kellotaajuudet.

Prescott-prosessorin ja nykyisten emolevyjen yhteensopivuudesta ei tiedetä vielä sen paremmin, mutta ainakin Abit IC7-MAX3 toimi testeissä ilman ongelmia. Kunhan Prescottit saapuvat myyntiin, saamme varmasti kuulla mitkä emolevyt toimivat kunnolla ja mitkä eivät.

Aikaisempien Intel Developer Forum -tapahtumien yhteydessä esitellyissä kalvoissa on vilahtanut Prescottiin integroitu LaGrande-ominaisuus, josta Intel ei ainakaan vielä julkaisun yhteydessä maininnut sanallakaan. Myös Yamhill-tekniikasta eli Intelin x86-64-bit-laajennuksesta on huhuiltu jo yli vuoden verran, mutta mitään virallista kantaa kyseiseen ominaisuuteen ei ole vielä saatu.

Tällä hetkellä Prescottien saatavuus on Suomesta vielä melko olematonta, mutta tilanteen pitäisi parantua huomattavasti seuraavan kuukauden aikana. Intel leikkasi prosessoreiden hintoja Prescottien lanseerauksen yhteydessä ja esimerkiksi testissä ollut 3,2 GHz:n malli kustantaa nyt noin 295 euroa.

Muropaketin testilaboratoriossa valmistellaan jo Prescott-prosessorin ylikellottamista nestemäisellä typellä, joten pysykää kanavalla.

>> Takaisin pääsivulle

Sampsa Kurri 9. helmikuuta 2004 (sampsa.kurri@https://muropaketti.com)