Intel Xeon 1,7 ГГц – король High-End?

С момента первого выпуска Intel Pentium II Xeon прошло чуть меньше трех лет. Процессор базировался на том же ядре, что и Pentium II и Celeron тех дней, и позиционировался в роли процессора для high-end рабочих станций и серверов, на место Pentium Pro.

Одним из главных преимуществ Xeon было то, что процессор был достаточно мощным для большинства интенсивных серверных задач, и в то же время он сохранял функции ядра P6 для быстрого выполнения домашних/офисных приложений. Таким образом, благодаря Pentium II Xeon исчезла идея использования специализированного компьютера для работы, который не мог бы выполнять домашние/игровые приложения. Также Pentium II Xeon помог дальнейшему продвижению Intel на рынке многопроцессорных рабочих станций, который был захвачен не-x86 архитектурой.
Сегодня Intel продолжает свой курс по сегментированию своих флагманских процессоров и анонсирует процессор Xeon следующего поколения, который базируется на ядре Pentium 4 Willamette. Процессор называется по-старому, Intel Xeon, и выпускается в трех вариантах: 1,4 ГГц, 1,5 ГГц и 1,7 ГГц.

20080701_xeon_angle.jpg

Архитектура Intel Xeon
Ядро процессора почти полностью идентично обычной (desktop) версии Pentium 4 за исключением незначительных деталей. А это означает, что все то, чем гордится Pentium 4, есть и в Xeon. Но точно также это означает, что все недостатки Pentium 4 остались и в Xeon.
Пробежимся вкратце по основным чертам Pentium 4 и Xeon.
Гиперконвейерная технология (Hyper Pipelined Technology). У Xeon конвейер значительно длиннее, чем у Pentium III или Athlon. К сожалению, это означает, что Xeon выполняет меньше операций за такт, однако это обеспечивает путь для достижения значительно более высоких тактовых частот.
Улучшенное предсказание ветвлений (Improved Branch Prediction). Очевидно, что при таком длинном конвейере необходимо использовать улучшенный модуль предсказания ветвлений (BPU), как и сделано в Xeon.
Ядро быстрого выполнения (Rapid Execution Engine). Два ALU (арифметико-логический модуль) работают в Xeon с удвоенной скоростью (double pumped), они могут обрабатывать в два раза больше данных за такт чем обычно. В 1,7 ГГц эффективная частота работы ALU составляет 3,4 ГГц.
Кэш с отслеживанием 12 тысяч инструкций (12K micro-op trace cache). Этот специальный кэш заменяет и улучшает традиционный кэш инструкций L1.
256 кб улучшенный кэш передачи (256KB Advanced Transfer Cache). Подсистема кэша L2 в Xeon просто потрясающа, если не сказать больше. Она отличается не только 256-битной шиной от L2 кэша до процессора, но и способностью передавать данные их кэша на каждый такт, что означает превосходство по пиковой пропускной способности кэша в сравнении с другими процессорами в этом классе.
Аппаратная упреждающая выборка (Hardware Prefetch). Xeon способен предсказывать, какие данные ему понадобятся перед реальным запросом из основной памяти, и он может заранее перевести эти данные в кэш. Аппаратная упреждающая выборка сводится к загрузке пропускной способности FSB/шины памяти, но благодаря следующей особенности архитектуры Xeon она так и не смогла стать серьезной проблемой.
Четырехскоростная (quad pumped) 100 МГц FSB и двухканальная RDRAM. Xeon использует 100 МГц FSB, скорость которой увеличена в четыре раза (quad pumped), эффективная частота составляет 400 МГц, что дает 3,2 Гбайт/с. FSB синхронно работает с двумя каналами RDRAM, пиковая пропускная способность шины памяти составляет те же 3,2 Гбайт/с.
SSE2. В Xeon добавлены новые 144 SSE2 инструкции к имеющимся в первом SSE 70 инструкциям.

Внешние детали
Новая упаковка. Xeon выпускается в новой упаковке microPGA с 603 контактами. Из-за смены упаковки изменился и разъем. Socket-603 является первым существенным изменением разъема с начала использования разъема Zero Insertion Force (ZIF) с 486 процессорами.
Новая платформа. Напомню, что в случае выпуска Pentium II Xeon были анонсированы два чипсета: i440GX и i450NX. Если i440GX был просто переделанной версией i440BX, то i450NX явился подлинно серверным чипсетом с поддержкой 64-битной PCI и четырех процессоров.
Пока что с новым Xeon анонсирована только доработанная версия i850: i860. Основные изменения: поддержка до двух 64-битных шин PCI вместе с одной 32-битной шиной PCI и поддержка двух процессоров. Чипсет использует только очень дорогую RDRAM память с доступом по двум каналами, пропускная способность памяти составляет 3,2 Гбайт/с. Недостатком i860 является разделяемая между двумя процессорами FSB, в то время как AMD 760MP использует шину типа “точка-точка”. Поэтому процессоры Xeon конкурируют между собой за использование 3,2 Гбайт/с FSB.
Другая платформа, которая будет доступна для Intel Xeon в скором времени — ServerWorks Grand Champion HE. Она сможет поддерживать четырехпроцессорные конфигурации Intel Xeon MP. Чипсет будет использовать DDR SDRAM, предлагая пропускную способность 6,4 Гбайт/с для 1, 2 или 4 процессоров.
Материнские платы. Совместно с Xeon были анонсированы материнские платы только от двух производителей: Iwill и Tyan. Обе платы используют стоку с памятью, что не дает возможность устанавливать их в корпуса меньше 4U или 5U. Питание плат осуществляется по новому стандарту WTX, который оговаривает 430 Вт блок питания. Память — только RDRAM.
Особенности многопроцессорности. Существует три требования для лучшего использования многопроцессорности.
1. Поддержка ОС. Windows 9X/Me и ‘home edition’ Windows XP не поддерживают многопроцессорность. Вы должны использовать Windows NT/2000/XP ‘professional’, Linux, Unix и т.д.
2. Поддержка приложением. Приложение должно быть многопотоковым. Примеры: серверы БД (Oracle, SQL), 3D программы (3DS Max).
Но в принципе, даже если программа не многопотоковая, вы можете запустить две программы одновременно.

Тестирование
Мы сравнивали производительность четырех систем:
а. 1 AMD Athlon-C 1,2 ГГц, чипсет 760 (мы выбрали 1,2 ГГц Thunderbird для сравнения с Athlon MP в следующем номере)
б. 2 Intel Pentium III 933, чипсет VIA Apollo Pro266.
в. 2 Intel Xeon 1,7 ГГц, чипсет i860.
г. 1 Intel Xeon 1,7 ГГц, чипсет i860.
Объем памяти — 512 Мбайт, в тесте СУБД — 1024 Мбайт.

Тестирование 1.Xeon для обычных компьютеров
Производительность в приложениях по созданию Интернет-контента
SYSMark2001 (больше-лучше), Internet Content Creation test
Два Xeon 1,7 ГГц — 250
Один Xeon 1,7 ГГц — 183
Два Pentium III 933 МГц — 170
Один AMD Athlon 1,2 ГГц — 134

Тестовый прогон по созданию Интернет-контента в SYSMark 2001 задействует функции редактирования изображений и видео совместно с публикацией. Как видим, переход от одного Xeon 1,7 ГГц к двум Xeon 1,7 ГГц в среднем улучшает результат теста на 27%.

Производительность в офисных приложениях
SYSMark2001 (больше-лучше), Office Productivity
Два Xeon 1,7 ГГц — 159
Один AMD Athlon 1,2 ГГц — 144
Один Xeon 1,7 ГГц — 142
Два Pentium III 933 МГц — 125

Тестовый прогон офисной производительности не является столь нишевым тестом, как прогон по созданию Интернет-контента. Он меньше зависит от пропускной способности FSB и шины памяти. Здесь переход к двухпроцессорной системе улучшил результат только на 11%.
Сделаем вывод: преимущество от использования двух процессоров напрямую зависит от приложений, которыми вы будете их нагружать.

Общая производительность
CSA Research, Constant Computing Performance (меньше — лучше)
Два Xeon 1,7 ГГц — 28,84
Два Pentium III 933 МГц — 33,72
Один Xeon 1,7 ГГц — 34,72
Один AMD Athlon 1,2 ГГц — 36,38
Мы завершаем тестирование Xeon в качестве производительного решения для обычных компьютеров одним из наших любимых тестов — Benchmark Studio. Здесь двухпроцессорная система на Xeon 1,7 ГГц прошла тест за 83% времени однопроцессорной системы.

Тестирование 2. Xeon для производительных рабочих станций
Производительность в high-end рабочих станциях
ZD Dual Processor Tests, Overall Performance (больше — лучше)
Два Xeon 1,7 ГГц — 8,43
Два Pentium III 933 МГц — 8,08
Один AMD Athlon 1,2 ГГц — 7,99
Один Xeon 1,7 ГГц — 6,67
Следующая наша группа тестов — Ziff Davis' Dual Processor Inspection Tests. Эти тесты состоят из трех приложений: MicroStation SE (CAD), Photoshop 4.0 (редактирование изображений) и Visual C++ (разработка приложений). Все эти тесты были специально разработаны с учетом многопроцессорности. Таким образом, мы сможем получить информацию о том, как будет работать наша двухпроцессорная система на Xeon с приложениями, которые были специально разработаны для многопроцессорных систем.
Переход к двум процессорам дает 26% улучшение.

Редактирование изображений в Photoshop
Image Editing Performance (меньше — лучше)
Два Xeon 1,7 ГГц — 357,7
Один Xeon 1,7 ГГц — 450,2
Один AMD Athlon 1,2 ГГц — 458,2

Последний патч 6.0.1 к Photoshop добавляет улучшенную поддержку Pentium 4/Xeon. К сожалению, из-за патча наша двухпроцессорная платформа на Pentium III 993 МГц не прошла тест преобразования полярных координат, так что мы не учитываем ее в сводных результатах.
Двухпроцессорная система на Xeon показала на 80% лучший результат в применении фильтров чем один Xeon. Еще одна любопытная деталь: с новым 6.0.1 патчем Athlon-C 1,2 ГГц показывает такие же хорошие результаты, как и Pentium 4/Xeon на 1,7 ГГц.

Тестирование 3. Xeon для серверов
Тест проходил следующим образом. Мы записывали все транзакции нашего сервера БД за 30 минут. Потом мы прокручивали все транзакции по логу. Сравнивалась скорость выполнения транзакций.

Тестирование сервера БД (меньше — лучше)
Два Xeon 1,7 ГГц — 14'49"
Один AMD Athlon 1,2 ГГц — 18'06"
Один Xeon 1,7 ГГц — 22'31"
Два Pentium III 933 МГц — 22'34"

Из результатов следует несколько важных выводов. Во-первых, очевидно, что высокая пропускная способность FSB и шины памяти на платформе Xeon пригодилась очень кстати в этом тесте. Даже однопроцессорная конфигурация Xeon 1,7 ГГц прошла тест быстрее, чем двухпроцессорная система Pentium III 933 МГц.
Во-вторых, двухпроцессорная система Intel Xeon 1,7 ГГц прошла тест за 64% времени по сравнению с одним Xeon 1,7 ГГц или двумя Pentium III 933 МГц.
Но не один Xeon обладает высокой пропускной способностью. Обратите внимание, что один Athlon-C превзошел один Intel Xeon на 19%.

Заключение
На текущий момент, новый Intel Xeon находится вне конкуренции. Платформа Xeon обеспечивает огромные значения пропускной способности FSB и шины памяти. Кажется, что Xeon никто не сможет остановить. В этом обзоре мы доказали, что такой род производительности бывает востребован не только в области серверов, но и в области обычных компьютеров и высокопроизводительных рабочих станций. Но на самом деле, все зависит от типа приложения, которое вы запускаете, и от характера использования двухпроцессорности.
Однако мы выявили и несколько препятствий, которые Xeon должен преодолеть для упрочения своих позиций. Как вы могли заметить, очень несерьезным является факт изготовления материнских плат на i860 только двумя производителями. Этому есть своя причина: с поддержкой максимум 4 Гбайт памяти и при цене на RDRAM все еще превышающей DDR SDRAM, платформа i860 есть не самое лучшее решение для действительно высокопроизводительных серверов, которые требуют больше 4 Гбайт памяти. К счастью, об этом позаботилась ServerWorks со своим чипсетом Grand Champion HE, который отбросит i860 на рынок рабочих станций и серверов начального уровня.
Самый же интересный вопрос, который всех беспокоит: как выглядит производительность i860 и Intel Xeon по сравнению с двухпроцессорной системой 760MP и Athlon MP? Поверьте, вас ждет сюрприз. Читайте следующий номер.

Публикуется с сокращениями. Полный текст статьи читайте на сайте chekanov.kirov.ru. В следующем номере “Мегабайта” будет опубликован обзор двухпроцессорной системы от AMD на базе AMD 760MP.


Рекомендуем почитать: