Pentium 4 670 vs Athlon 64 FX-57
Intel ja AMD julkaisivat kuukauden sisään nopeuspäivitykset Pentium 4- ja Athlon 64 FX -tuoteperheisiin, jotka ylläpitävät yritysten yksiytimellisten työpöytäprosessoreiden mainetta. Intelin valikoimiin toki kuuluu ökykallis Pentium 4 Extreme Edition, mutta sen kysyntä ja saatavuus on ollut koko sen surkuhupaisan historian ajan käytännössä olematonta. AMD:n leirissä nopein perinteinen Athlon 64 -prosessori on mallinumeroltaan 4000+, mutta sillekään ei seuraajaa taida ihan lähitulevaisuudessa ilmestyä, sillä AMD onnistui jo käyttämään 4200+-, 4400+-, 4600+- ja 4800+-mallinumerot kaksiytimellisten Athlon 64 X2 -prosessoreiden kanssa.
Intel julkaisi 3,8 GHz:n kellotaajuudella toimivan Pentium 4 670 -prosessorin 26. huhtikuuta ja AMD puolestaan 2,8 GHz:n kellotaajuudella toimivan Athlon 64 FX-57 -prosessorin 27. kesäkuuta. Tässä artikkelissa tutustumme pikaisesti näihin uutuusprosessoreihin ja testaamme kuinka suuri nopeusetu tuoteperheiden edellisiin huippumalleihin (Pentium 4 660 & Athlon 64 FX-55) nopeuspäivityksellä on saatu aikaiseksi. Lisäksi mukana on tehonkulutus-, lämpötila- ja ylikellotustestit vesijäähdytyksellä.
Intel Pentium 4 670
Intel esitteli uuden Pentium 4 6xx -sarjan tämän vuoden helmikuussa. Uusina ominaisuuksina Pentium 4 -prosessoriin oli lisätty kahden megatavun suuruinen L2-välimuisti, 64-bittinen EM64T-laajennus, EIST-virransäästötekniikka ja puskurin ylivuodoilta suojaava Execution Disable Bit -tekniikka (EDB). Tuolloin esiteltiin 630-, 640-, 650- ja 660-mallit, jotka toimivat 3,0 – 3,6 GHz:n kellotaajuuksilla, väylätaajuuden pysytellessä edelleen 800 megahertsissä (QDR). Intel kertoi epävirallisesti jo silloin esittelevänsä myöhemmin vielä 3,8 GHz:n kellotaajuudella toimivan 670-mallin.
Pentium 4 670 -prosessorin julkaisun yhteydessä Intel kertoi uudesta Professional Business Platform -suunnitelmasta, joka on osa yrityksen SIPP-ohjelmaa (Stable Image Platform Program). SIPP:n ideana on luvata, ettei tietyn alustan komponentit ja ajurit vaihdu seuraavan 12 kuukauden aikana. Ohjelman tavoitteena on vähentää yrityksien tarvetta ylläpitää tietokoneitaan. Intelin mukaan Pentium 4 6xx -sarjan prosessorit yhdessä i945G-piirisarjan kanssa ovat siis jatkossa ensisijaisesti suunnattu (yli)tehokkaisiin toimistokoneisiin, joita tulee saataville suurimmilta OEM-valmistajilta. Vielä helmikuussa 6xx-sarjan esittelyn yhteydessä moisista suunnitelmista ei hiiskuttu sanallakaan ja Pentium 4 oli vahvasti yrityksen suunnitelmien keskipisteenä. Ilmeisesti kaksiytimelliset prosessorit ovat pistäneet kevään aikana kaikki suunnitelmat uusiksi.
Testipenkkiin saapui tuttuun tyyliin Intelin Engineering Sample -prosessori Confidential-merkinnällä varustettuna. Ulkoisesti prosessori ei eroa Pentium 4 660 -mallista muuten kuin heatspreaderin päällä olevalla erilaisella fontilla. LGA-koteloitu Pentium 4 670 käyttää nyt jo tuttua Socket 775 -kantaa ja sen käyttöjännite on speksien mukaan 1,25 – 1,4 volttia. Kauppojen hyllyiltä prosessorin löytää s-koodilla SL7Z3 ja tuhannen kappaleen erissä Intel kauppaa sitä 851 dollarin hintalapulla varustettuna.
Asus P5WD2 Premium -emolevy ja CPU-Z tunnistivat prosessorin ilman ongelmia. N0-steppingin ytimeen perustuvassa Pentium 4 670 -prosessorissa on prosessoriin poltettu kerroin nostettu 19x:ään, jonka avulla kokonaiskellotaajuus on noussut 3,8 GHz:iin. Käytännössä muita uudistuksia, korkeamman hinnan lisäksi, ei prosessorista pikkuveljeensä Pentium 4 660:iin verrattuna löydy.
AMD Athlon 64 FX-57
AMD on vakaasti päättänyt säilyttää tehokäyttäjille tarkoitetun Athlon 64 FX -tuoteperheen valikoimissaan, vaikka se juuri esitteli kaksiytimelliset Athlon 64 X2 -prosessorit. Yrityksen mukaan FX-prosessoreiden kysyntä on ylittänyt odotukset ja AMD onkin päättänyt luopua aiemmasta periaatteesta, jonka mukaan markkinoilla on vain yhden mallista FX-prosessoria. AMD:n julkaistessa Athlon 64 FX-57:n se jätti markkinoille edellisen FX-55-prosessorin hieman leikatulla hintalapulla varustettuna. Jatkossa tarjolla on siis FX-sarjasta kallis ja älyttömän kallis prosessori.
Yhdellä ytimellä varustetut FX-sarjan prosessorit on tarkoitettu ensisijaisesti huipputehokkaisiin pelikokoonpanoihin, sillä nykypäivän peleissä ei vielä juurikaan kahden prosessorin tarjoamia etuja hyödynnetä. AMD on kuitenkin ilmoittanut, että siinä vaiheessa kun pelit osaavat esimerkiksi toisella prosessorilla laskea vihollisen tekoälyä ja toisella pyörittää pelimoottoria, siirtyy se myös FX-prosessoreiden kanssa kaksiytimelliseen aikakauteen.
Athlon 64 FX-57:n kohdalla AMD ei onneksi tyytynyt pelkkään vakiokertoimen korottamiseen yhdellä pykälällä, vaan se odotti niin kauan kunnes se pystyi tuomaan markkinoille uudella 90 nm:n tekniikalla valmistetun E-revisionin ytimen. Koodinimillä Venice (512 kB L2-välimuisti), San Diego (1 MB L2-välimuisti), Manchester ja Toledo (Dual-Core X2) tunnetut ytimet sisältävät hieman viritellyn muistiohjaimen sekä SSE3-käskykannan. Tosin aivan kaikki ei E-revisionin ytimen kanssa ole mennyt suunnitelmien mukaan, sillä nForce4-emolevyillä tuntuu olevan ongelmia 1T-muistiasetuksen kanssa, muistin lukunopeus on jonkin verran Sledgehammer-ydintä heikompi sekä kunnon pakkasilla (kaskadikompressorit / LN2) ylikellottaminen takkuilee.
AMD:n testikappaleissa ei koskaan mitään erillisiä Engineering Sample -merkintöjä ole ollut ja fyysisesti Athlon 64 FX-57 on täysin samanlainen kuin edellisetkin FX-prosessorit. Koodien perusteella CABCE-steppingin prosessori on valmistettu viikolla 13. 90 nm:n valmistustekniikan ansiosta AMD lupailee San Diego -ytimelle jopa alhaisempaa tehonkulutusta ja lämmöntuottoa kuin 200 MHz alhaisemmalla kellotaajuudella toimivalle 130 nm:n Sledgehammer-ytimellä varustetulle FX-55-prosessorille. Lisäksi AMD panosti NVIDIAn tapaan saatavuuteen heti julkaisun yhteydessä ja Athlon 64 FX-57 olikin saatavilla heti kesäkuun lopulla varsin muikeaan 1031 dollarin hintaan (tuhannen kappaleen erissä).
BIOS-päivityksen jälkeen Asuksen A8N SLI -emolevy ja CPU-Z tunnistivat prosessorin oikein. Ilman päivitystä molemmat luulivat, että kyseessä on Athlon 64 FX-25 -prosessori.
E-revisionin viritellyt muistiohjaimet sisältävät neljä uutta epävirallista muistijakajaa, joiden avulla muistiväylä voidaan asettaa korkeammaksi ilman HTT-väylän korottamista. Uudet jakajat ovat: 13/12, 7/6, 5/4 ja 4/3. Muistiväylän laskemiseen on olemassa melko simppeli kaava, jossa käytetään hyväksi Ceil-operaatiota. Se palauttaa seuraavan kokonaisluvun, joka funktioon on syötetty. Muistiväylä lasketaan kaavalla:
Muistiväylä = CPU kellotaajuus / (Ceil(CPU kerroin/Muistijakaja))
Athlon 64 FX-57:n uusilla jakajilla saadaan aikaiseksi 215 MHz (13/12), 233 MHz (7/6 & 5/4) ja 255 MHz (4/3) muistiväylät. Samaa kaavaa käyttämällä voidaan laskea myös muistiväylän kellotaajuus käytettäessä prosessorin puolikkaita kertoimia, jolloin 1/1-jakajalla muistiväylä ei kulje käsikädessä HTT-väylän kanssa. Uudet muistijakajat saadaan käyttöön BIOS-päivityksellä ja ainakin Abitin ja DFI:n nForce4 SLI -emolevyihin on jo päivitys saatavilla.
AMD:n toimittama Athlon 64 FX-57:n heatpipe-tekniikkaan perustuva referenssicooleri osoittautui käyttökelvottomaksi sillä kuparinen pohja ei ottanut prosessorin heatspreaderiin kiinni kuin hieman reunoilta. Prosessori lämpisi auttamatta liikaa eikä kokoonpanoa saatu käynnistettyä edes Windowsiin asti. Tästä syystä jouduimme käyttämään testeissä vaatimattomampaa alumiinicooleria.
Tehonkulutus ja lämpötilamittaukset
Lämpötilamittauksissa prosessoreiden lämpötilaa tarkkailtiin Asus A8N SLI- ja Asus P5WD2 Deluxe -emolevyjen antureilla Asus PC Probe -ohjelman välityksellä sekä jäähdytyssiilin pohjaan kiinnitetyllä ulkoisella anturilla.
Testit suoritettiin lähes trooppisessa ilmastossa huoneen lämpötilan ollessa 30 asteen kieppeillä. Mikä olisikaan paras rasitusmittari uusille tehoprosessoreille, kuin Suomen hetkelliset kesähelteet.
Prosessoreita rasitettiin puoli tuntia S&M-ohjelmalla, jonka jälkeen lämpötilat kirjattiin ylös. Pentium 4 -prosessoreilla lepolämpötila pyöri 60 asteen tuntumassa, mutta rasituksen alkaessa lämmöt nousivat välittömästi. Kolmessa minuutissa rasituslämpötila oli tasaantunut molemmilla Pentium 4 660- ja 670-prosessoreilla päälle 80 asteen lukemiin. Vakiocoolerin pohjaan kiinnitetty anturi ilmoitti lämpötilaksi noin 65 astetta.
130 nm:n tekniikalla valmistettu Athlon 64 FX-55 (Sledgehammer) toimi rasituksessa viisi astetta lämpimämpänä kuin FX-57, vaikka prosessorin kokonaiskellotaajuus oli 200 MHz pienempi. Siilin pohjasta mitattu lämpötila oli FX-57:lla lähes kolme astetta alhaisempi.
Odotetusti myös tehonkulutusmittauksissa Pentium 4 -prosessorit olivat täysin omassa luokassaan. Tehonkulutusta mitattiin Cinebench 2003:n pyöriessä taustalla. AMD:n 90 nm:n valmistustekniikka ja uusi E-revisionin ydin näyttäisi olevan maineensa veroinen ja Athlon 64 FX-57 vei koko porukasta selvästi pisimmän korren. Eroa Athlon 64 FX-55 -prosessoriin tuli 25 wattia ja Pentium 4 670 -prosessoriin huimat 70 wattia.
Testitulokset
Athlon 64 FX:t pultattiin nForce4 SLI -piirisarjaan perustuvalle Asus A8N SLI -emolevylle ja Pentium 4 -prosessorit i955X-piirisarjaan perustuvalle Asus P5WD2 Premier -emolevylle. AMD-kokoonpanossa käytettiin DDR-muisteja (DDR400 2-5-2-2) ja Intel-kokoonpanossa puolestaan DDR2-muisteja (DDR667 3-2-2-8). Näytönohjaimeksi testeihin valittiin ATI Radeon X850 XT PE ja virtalähteen virkaa toimitti Antec Truepower 550W.
Testit ajettiin läpi tutuilla sovelluksilla, jotka sopivat yksiytimellisten prosessoreiden testaamiseen. Mukana on SuperPi, 3DMark05, Doom 3, Half-Life 2, Cinebench 2003, CDEx 1.51, WinRAR 3.43, Auto Gordian Knot 1.95, SiSoft Sandra 2005 SR2 ja Everest 2.01.
- Pentium 4 670 (3,8 GHz)
- Pentium 4 660 (3,6 GHz)
- 2 x Corsair XMS2-5400UL 512 MB (DDR667 3-2-2-8)
- Asus P5WD2 Premium (i955X)
- Athlon 64 FX-57 (San Diego, 2,8 GHz)
- Athlon 64 FX-55 (Sledgehammer, 2,6 GHz)
- 2 x Kingston KHX3200ULK2 512 MB (DDR400 2-2-2-5)
- Asus A8N-SLI (nForce4 SLI)
- ATI Radeon X850 XT PE
- Seagate Barracuda V 120 GB (SATA)
- Antec Truepower 550 W
- Catalyst 5.6
- Windows XP
SuperPi-testeissä käytettiin modifioitua versiota, joka näyttää myös millisekunnit. Ominaisuus on hyödyllinen varsinkin miljoonan desimaalin testissä, jossa erot ovat pienet. Athlon 64 FX -prosessorit vievät voiton ja ensimmäistä kertaa Muropaketin testeissä prosessori kykeni vakiokellotaajuudella alittamaan SuperPi 1M -testissä 30 sekunnin rajapyykin. 8M-testissä eroa syntyy FX-57:n 670:n välille 45 sekuntia. Pienempi tulos on parempi.
Näytönohjainriippuvaisessa 3DMark05-testissä Athlon 64 FX -prosessorit vievät kuitenkin joukkoa ja FX-57 nappaa 110 pisteen kaulan 670 -prosessoriin. FX-55 on puolestaan enää hivenen 670-prosessoria edellä. Suurempi tulos on parempi.
Doom 3 -testit ajettiin 1024×768-resoluutiolla ja ilman reunojenpehmennystä sekä anisotrooppista suodatusta. Näin testistä saatiin enemmän prosessoririippuvainen, kun näytönohjain ei tehnyt kaikkea työtä. Athlon 64 FX:t ovat Pentium 4 -prosessoreita noin 10 fps edellä. Hyötyä Intel- ja AMD-leireissä 200 MHz:n nopeuspäivityksellä saatiin noin kolme fps eli pari prosenttia. Suurempi tulos on parempi.
Half-Life 2 -testissä käytettiin samoja asetuksia kuin Doom 3:ssa. Peli tuntuisi olevan Doom 3:sta enemmän prosessoripainotteinen ja FX:t vievät jälleen voiton kotiin reilulla marginaalilla. Eroa syntyy FX-57:n ja 670:n välille jopa 38 fps. FX-57:n ja FX-55:n välille eroa syntyy kahdeksan prosenttia ja 670:n ja 660:n välille puolestaan neljä prosenttia. Suurempi tulos on parempi.
Cinebench 2003 -renderöintitestissä Pentium 4 -prosessoreita ajettiin Hyper-Threading-ominaisuudella ja ilman. Athlon 64 FX -prosessoreista ei HT:n kaltaista loogista yksikköä löydy, joten käytössä oli vain yksi ja ainoa ydin. Ilman HT-ominaisuutta Pentium 4 -prosessorit jäivät toistakymmentä sekuntia jälkeen, mutta HT:n turvin 670 suoriutuu renderöintitehtävästä 1,5 sekuntia FX-57:sta ripeämmin ja 660 puolestaan 2,5 sekuntia FX-55:sta nopeammin. Pienempi tulos on parempi.
CDEx-testissä pakattiin 400 megatavun suuruinen WAV-tiedosto OGG-muotoon. Athlon 64 FX-57 suoriutui musiikin pakkauksesta yli puoli minuuttia Pentium 4 670:stä nopeammin. Myös FX-55 suoriutui tehtävästä parikymmentä sekuntia 670:stä ripeämmin. Pienempi tulos on parempi.
WinRAR-testissä pakattiin 800 megatavun edestä tiedostoja parhaalla pakkausmenetelmällä yhteen pakettiin. Tiedostoja oli yhteensä 3000 kappaletta ja ne sisälsivät muun muassa musiikkia, videota, kuvia ja ohjelmatiedostoja. Jälleen Athlon 64 FX:t suoriutuivat tehtävästä selvästi ripeämmin. FX-57:n ja 670:n välille eroa syntyi 47 sekuntia. Pienempi tulos on parempi.
Auto Gordian Knot -testissä 40 minuuttia kestävä gigatavun suuruinen VOB-muotoinen video pakattiin 200 megatavun Xvid-tiedostoksi (60100 freimiä). Tulos on ilmoitettu fps-muodossa (frames per second), eli suurempi tulos on parempi. Videonpakkauksessa Pentium 4 670 onnistui nappaamaan ensimmäisen ykkössijansa ja pakkaaminen luonnistui 1,5 fps ripeämmin kuin Athlon 64 FX-57 -prosessorilla. Käytännössä 670:ltä kului pakkaukseen 31 minuuttia 26 sekuntia, kun FX-57 kulutti aikaa 32 minuuttia 49 sekuntia. Pentium 4 660 suoriutui tehtävästä 33 minuutissa 26 sekunnissa ja FX-55 puolestaan 35 minuutissa ja 22 sekunnissa.
Everest-testissä mitattiin muistien luku- ja kirjoitusnopeutta sekä viivettä. Tulokseen vaikuttaa erityisesti muistiohjain, käytetyt muistiasetukset ja muistiväylän kellotaajuus. Pentium 4 -prosessorit DDR667-nopeudella toimivilla DDR2-muisteilla olivat vahvoilla luku- ja kirjoitustesteissä. Athlon 64 FX -prosessoreiden tuloksissa E-revisionin uutta muistiohjainta käyttävä FX-57 (San Diego) jäi yli 200 MB/s vanhasta FX-55:n (Sledgehammer) muistiohjaimesta. AMD:n puheet viritellystä muistiohjaimesta eivät pidä ainakaan lukupuolen kanssa paikkaansa. Viivetesteissä AMD:n DDR-alusta vei Intelin DDR2-alustasta selvän voiton.
SiSoft Sandran prosessoritestissä ajettiin yhtä testisäiettä. Athlon 64 FX:t suoriutuvat niin ALU- kuin FPU-testistäkin hieman paremmin.
Ylikellotus
Lämpimien testiolosuhteiden vuoksi Vapochill LS -kompurajäähdytyksellä ilman kummempia eristyksiä prosessorikanta suorastaan ui vedessä, joten prosessoreiden ylikellottaminen suoritettiin kesähelteillä pelkästään vesijäähdytyksellä. Ylikellotustestejä ei suoritettu ilmajäähdytyksellä sillä Pentium 4 670:n lämpötila hipoi jo vakiocoolerilla 85 astetta. Vesijäähdytysjärjestelmä kasattiin Zalmanin ZM-WB2-blokista, Black Ice Xtreme -jäähdyttimestä 120 millimetrin tuulettimella sekä XCC-SWC-vesisäiliöstä Eheimin Compact 600 -pumpulla varustettuna.
Socket 775 -kannalle kehiteltiin pikapatentti blokin kiinnitystä varten. Vesijäähdytyksellä prosessorin lämpötila pysytteli 70 asteen tuntumassa, kun käyttöjännitettä syötettiin biossista 1,475 volttia. Pikainen SuperPi 1M -testi pyörähti läpi vielä 4650 MHz:n kellotaajuudella, mutta pidempää rasitusta varten kellotaajuus täytyi tiputtaa 4550 MHz:iin. Tällä kellotaajuudella SuperPi 8M -testi vierähti läpi 5 minuutissa 21 sekunnissa. Prosessorin lämmöt pysyttelivät 70 asteen tuntumassa.
Athlon 64 FX-57 ei vesijäähdytyksellä venynyt kuin kolmen gigahertsin kellotaajuudelle, vaikka käyttöjännite nostettiin 1,525 volttiin. Prosessoria testattiin myös Vapochill LS -jäähdytyksellä aiemmin ja se venyi hieman yli 3,4 GHz:n kellotaajuudelle. 3 GHz:n kellotaajuudella SuperPi 8M -testi rullasi läpi 5 minuutissa 12 sekunnissa. Prosessorin lämpötila oli noin 60 astetta.
Loppusanat
Yksiytimellisten prosessoreiden aikakausi Intelin ja AMD:n suunnitelmissa alkaa olemaan pian mennyttä ja katseet on molemmissa leireissä suunnattu useampiytimellisiin prosessoreihin. Intel olikin tuntunut kesällä Computex 2005 -tapahtumassa unohtaneen, että sen tuotevalikoimiin kuuluu myös Pentium 4 -prosessori. Muut tuotteet kun olivat näyttävästi esillä ja tulevaisuuden visioita hehkutettiin kuin viimeistä päivää. Pentium 4 670 on käytännössä vain nopeuspäivitys 6xx-sarjan tuoteperheeseen ja 200 MHz korkeamman kokonaiskellotaajuutensa lisäksi se ei tarjoa mitään uutta. Intel ei kuitenkaan näillä näkymin ole vielä hautaamassa Pentium 4 -tuoteperhettä, vaan se on loppuvuodesta tuomassa markkinoille Pentium 4 672- ja 662-mallit, joihin on lisätty uusi Intel Virtualization Technology. Vanderpool-koodinimellä tunnettu tekniikka mahdollistaa esimerkiksi kahden tai useamman käyttöjärjestelmän ajamisen yhtäaikaisesti ja tietokoneen resurssien jakamisen niiden kesken halutulla tavalla.
AMD julkaisi Athlon 64 FX-55 -prosessorin yhdeksän kuukautta sitten vuoden 2004 lokakuussa, joten se ei tosiaankaan ole pitänyt mitään kiirettä FX-57:n julkaisun kanssa. AMD ilmoitti heti Athlon 64 FX-57:n julkaisun jälkeen, että se on saanut siirrettyä kaiken tuotannon 90 nm:n valmistuslinjoille ja esimerkiksi Socket A -kantaisten Athlon XP -prosessoreiden valmistus on lopetettu. FX-tuoteperhe oli 130 nm -> 90 nm -siirtymävaiheen viimeinen etappi. Uusi E-revisionin San Diego -ydin osoitti kyntensä Muropaketin käytännöntesteissä ja sen lämmöntuotto sekä tehonkulutus olivat reilusti Sledgehammer FX-55 -prosessoria pienemmät. Ainoa erikoisuus löytyi Everestin muistin lukutestistä, jossa San Diegon muistiohjain jäi 200 MB/s Sledgehammerille jälkeen. Lisäksi käytännön testit osoittivat, että ylikellottaminen 1T-muistiasetuksella ei toimi kunnolla. Muuten FX-57 ansaitsi suorituskykymittauksissa ykkössijan itselleen melko suvereenisti. AMD on tämän kevään aikana vihjaissut, että FX saatetaan nähdä tulevaisuudessa myös kaksiytimellisenä. Kuitenkin toistaiseksi yrityksen työpöytäpuolen suunnitelmat ovat hämärän peitossa.
Sampsa Kurri 20. heinäkuuta 2005 (sampsa.kurri@https://muropaketti.com)
