203.54
Rating
«Лаборатория Касперского»
Ловим вирусы, исследуем угрозы, спасаем мир
10 October 2019

Древности: Бенчмарк 386-го процессора и лихие девяностые

«Лаборатория Касперского» corporate blogOld hardware
Из 2019 года кажется, что компьютер начала девяностых не способен ни на что. Видео не играет. Музыку в MP3 не может, или может, но с таким качеством, что вам это не понравится. Crysis will not run. Но после того, как я собрал и запустил винтажную систему из запчастей почти 30-летней давности, мне стало интересно: а как именно он не способен? В каких единицах это выражается? И как это измерить?

С измерениями все непросто, если пытаться сравнивать древний компьютер с современным: на новых ПК старые бенчмарки запустить если и получится, то результаты будут странные. Более современный софт не взлетит на старом компьютере. Сегодня будет более-менее занудный технический пост, в котором я сравниваю вычислительную мощность 386-го процессора с ноутбуком на базе Pentium III и с десктопом на базе Intel Xeon X5690. Спойлер: производительность в девяностые росла куда быстрее, чем в нулевые.

Все статьи по теме:

0. 1992 год в компьютерной прессе
1. Рассматриваем материнскую плату 386-го компьютера
2. Бенчмарк 386-го процессора и лихие девяностые < — вы находитесь здесь
3. Трудный выбор звуковой карты для DOS-игр
4. Особенности Sound Blaster Pro 2
5. Roland MT-32, альтернативный звук для DOS-игр

Дневник коллекционера старых железок я веду в Телеграмме.

Действующие лица



Итак, наш основной подопытный — это компьютер на базе процессора 80386DX с частотой 40 мегагерц, 32 мегабайтами оперативной памяти, сопроцессором 80387 и флешкой вместо жесткого диска. Пока это не компьютер, а собрание плат, установленное на коробку из-под старой видеокарты. Можно условно отнести такую систему к 1991-1992 годам: в те времена существовали компьютеры и помощнее, но такой 386-й был вполне себе разумным выбором.



Добавим ноутбук ThinkPad T22 на базе процессора Intel Pentium III с частотой 900 мегагерц, 256 мегабайтами памяти и жестким диском на 80 гигабайт. Подробнее об этом ноутбуке я рассказывал здесь. Выпущен он в 2001 году, примерно через десять лет после 386-го.


Раз так, то логично будет перемотать время еще на десять лет вперед. Для этого идеально подходит собранный в начале этого года умеренно винтажный десктоп на базе чипсета Intel X58, с процессором Xeon X5690 (штатная частота 3.3Ггц, рабочая — 3.9) и 32 гигабайтами памяти. Несмотря на внушительные характеристики, это представитель «еще той» школы компьютерного строительства. К нему можно нативно подключить дисковод и загрузиться в MS-DOS без плясок с бубном. Материнская плата этого компьютера выпущена в 2009 году, но процессор появился в продаже в 2011-м.

Бенчмарки под DOS


Бенчмарки в современном виде, как отдельные программы для комплексного измерения производительности компьютера, появились не сразу. Журнал PC Magazine почти все восьмидесятые измерял самые базовые параметры быстродействия: выполнение инструкций, скорость обработки данных в памяти и подобное. Чаще всего измерялось время выполнения операций, что представляет проблему: на современном ПК то, что раньше занимало минуты, теперь выполняется за доли секунд.


Одним из ранних универсальных бенчмарков является тест LandMark, разрабатываемый с 1981 года. Так как производительность системы уже тогда зависела не только от частоты процессора, но и, например, от наличия сопроцессора и присутствия кэш-памяти, производители писали в рекламе результаты в LandMark. Метод расчета был странный: производительность сравнивалась с эталонной системой IBM PC/AT на базе 286-го процессора с частотой 6 мегагерц. Результатом теста для вашего компьютера является некое теоретическое значение частоты 286-го процессора, на которой он бы сравнялся с исследуемой системой. Например, мой 386-й процессор работает так же, как работал бы 286-й на частоте 69.45 мегагерц. А ноутбук на Pentium III — это как если бы 286-й работал на частоте 8695 мегагерц. Запускаем тест на Xeon и получаем переполнение счетчика результатов:



Такие ситуации в раннюю эпоху развития персональных компьютеров происходили часто: разработчики не могли себе представить, что частота процессора, вычислительная мощность или объем памяти достигнут таких гигантских значений. Или просто не думали: проблема Y2K имеет похожие корни. Кстати, 386-я матплата ей частично подвержена — после 31 декабря 1999 года наступает 1 января 1900-го. Если напрямую выставить год, то все работает нормально. А вот так DOS-версия игры SimCity 2000 реагирует на 32 мегабайта оперативной памяти:


В общем, для сравнения компьютеров до 1993 года между собой LandMark подходит. Он также проводит расчеты непрерывно, и благодаря ему можно проверить, не понижена ли частота процессора из-за кнопки Turbo: в некоторых системах соответствующий контакт на матплате должен быть замкнут, на других — разомкнут. Но мне пришлось искать что-то еще. На помощь приходит уже упомянутый в предыдущей статье бенчмарк Speedsys:


Он разрабатывался до середины нулевых, без проблем распознает процессоры той эпохи, и, главное, нормально работает даже на Xeon. Результат на 386 (нас интересует график слева внизу) — 7.07 баллов.



Результат на ноутбуке с PIII-900 — 1039.51 балла.



На Xeon этот бенчмарк можно запустить только нативно. В DosBox, и в виртуальной машине с FreeDos он у меня не заработал. Помогла загрузочная флешка с DOS. Результат — 7540.05 баллов. Иными словами, с 1991 по 2001 год производительность выросла в 147 раз, с 2001 по 2011-й — в 7.2 раза. Да, но этот тест не учитывает, что в Xeon шесть процессорных ядер. Кстати, если задумаете повторить этот странный эксперимент, рекомендую отключить в BIOS все системы энергосбережения, иначе получите разброс в результатах.



Надо бы попробовать какие-то реальные приложения, и здесь лучше всего подойдут игры. Первый Doom был выпущен в конце 1993 года, и на 386-е компьютеры он произвел примерно тот же эффект, что в 2007 году Crysis. В смысле, только что у вас был пусть и не самый новый, но приличный ПК. Но выходит Doom, и вы в него не можете играть. Точнее можете, но изображение будет размером с почтовую марку. Здесь важно точно воспроизводить параметры тестирования: настройки графики, размер изображения, и версию самого Doom.



В свое время ведущий YouTube-канала Phil's Computer Lab собрал пакет древних бенчмарков для DOS с удобным батником. Doom и другие тесты я запускал именно из его сборки. В пакете есть две версии бенчмарка Doom — с минимальными и максимальными настройками. Последний вариант почти не использовался в реальной игре, так как в нем скрывыается игровое меню. Но для тестов подойдет. Результат бенчмарк пишет в своих единицах, которые нужно сконвертировать в кадры в секунду. 386-й показал 28.7 fps «на минималках» и 7.12 fps с максимальным качеством. Сравним с более современными ПК: 461 и 123 fps на Pentium III, и совершенно несерьезные 426 и 93 fps на Xeon X5690. «Думу» явно что-то не нравится в моей самой мощной системе и он показывает результаты ниже, чем на Pentium III.

Похожая ситуация наблюдается в утилите Norton System Information 8.0. Встроенный бенчмарк процессора показывает 43.2 балла на 386, 344.7 баллов на PIII и 960 баллов на Xeon. Развитие процессоров за последние 15 лет замедлилось, но не настолько.

Windows 95 и SuperPi


Окей, запускать MS-DOS на шестиядерной машине — то еще извращение. Что насчет программ, написанных под 32-битную Windows? Теоретически их можно запустить на всех трех системах. На практике нужно аккуратно подбирать версии софта и бенчмарков: разработчики начали отказываться от поддержки Win9x уже в середине двухтысячных. Какой-то софт нормально работает на Windows 98, но у меня-то компьютер 1991-1992 годов, ему и Windows 95 многовато. Ее и поставим.


Windows 95 в редакции OSR2 выпущена в 1996 году. На 386 она работает не то, чтобы медленно, но и не быстро. Спасает огромный (по меркам тех лет) объем оперативной памяти, но даже стандартную Панель Управления ретрокомпьютер отрисовывает неторопливо. Впрочем, у нее есть одно преимущество: в отличие от современных систем, Windows 95 тормозит предсказуемо. В любом случае PCMark или любой другой комплексный бенчмарк на этой системе не запустится. Нужно что-то очень простое, зависяшее только от вычислительной мощности. Например SuperPi.


На форуме Vogons я нашел версию теста SuperPi, работающую как под Windows 95, так и под Windows 98 и Windows 10. Результаты для вычисления одного миллиона знаков числа Pi после запятой:

  • Xeon X5690: 10.531 секунды
  • Pentium III 900: 3 минуты 3.786 секунды
  • 80386 DX40: 16 часов 58 минут 31.445 секунды

Мда. Этот процессор не тормозит, он соблюдает баланс работы и личной жизни. Получается, что процессор 2001 года считает число Pi в 332 раза быстрее 386-го. Xeon быстрее Pentium III в 17.5 раз, и в 5800 раз быстрее 386-го процессора. Неплохой прогресс, согласитесь.

WinRar и многопоточность


Результаты в SuperPi дают похожий расклад по росту производительности, по сравнению с Speedsys. Но они не способны точно оценить все возможности шестиядерного Intel Xeon, так как являются строго однопоточными. Какой бенчмарк можно запускать и на старом железе, и на новом в несколько потоков одновременно? Предлагайте варианты в комментариях, но один я нашел — это архиватор WinRAR. На Windows 95 и более поздних ПК без проблем заработала версия 3.80 2008 года. Вот результаты для Xeon в однопоточном и многопоточном режимах:



Это результат для Pentium III:


С 386-м процессором сложнее. Встроенный бенчмарк WinRar работает так: он непрерывно архивирует данные, и после получения достаточного объема статистики показывает результат — скорость архивации в килобайтах в секунду. На современном компьютере результат демонстрируется после обработки примерно 25-30 мегабайт данных. Чтобы достичь этой цифры на 386-м процессоре, потребовалось больше суток!


Под конец второго дня теста я сдался: WinRAR упорно не показывал результат, но скриншот выше помогает достаточно точно оценить производительность — около 214 байт в секунду. Это в 1210 раз медленнее, чем на Pentium III. Xeon в однопоточном режиме примерно в 4 раза быстрее третьего Пентиума. В многопоточном режиме он быстрее в 15 раз, хотя разница между одним потоком и несколькими немного не соответствует количеству ядер — возможно это ограничения кода WinRAR.

Выводы


Сначала пройдемся по результатам бенчмарков. Мои измерения по определению неточные: у меня есть ощущение, что в том же WinRAR 386-я система просто не могла переварить большой (для нее) объем данных, и процессор чаще простаивал в ожидании, чем считал. Тем не менее, три разных бенчмарка (Speedsys, SuperPi и WinRAR) показали прирост производительности между компьютером 1991 и 2001 годов выпуска в сотни раз! Следующие десять лет повысили производительность максимум в десятки раз. Опять же, это не совсем честное сравнение: старые бенчмарки могут не использовать новые инструкции свежего железа.

Посмотрим в независимый источник. Здесь приведены результаты универсального бенчмарка вычислительной мощности Linpack для систем начиная с 386-го и вплоть до Core i7 третьего поколения (причем с оптимизацией под архитектуру, с использованием, где возможно, инструкций SSE и AVX). Разница между 386-40 (0.53 Мфлопс), Pentium III-1000 (316.67) и Core i7-3930K (3112.94) показывает похожий расклад. Рост почти в 600 раз в девяностые и всего в 10 раз в нулевые.

В конце прошлого тысячелетия мы наблюдали взрывной рост производительности персональных компьютеров. В новом веке рост тоже был, и значительный, но такого сумасшедшего прогресса больше не было. Причем в восьмидесятые, с самого начала эры PC-совместимых ПК, развитие также не было настолько бурным — 8086 отличается от 80386 (по результатам того самого теста Landmark) примерно в 50 раз, а не в 500. Это делает девяностые уникальным явлением в истории компьютеров: мы начали с текстового редактора Лексикон и Нортон Коммандера, а закончили стримингом аудио по сети, 3D-играми и видео студийного качества.

Несмотря на разницу по производительности между шестиядерным Xeon и 386-м процессором в тысячи раз, половина этой статьи была без проблем набрана именно на старой системе в Microsoft Word 6.0. Какие-то задачи вовсе не требуют мощных современных систем, их производительность съедают скорее «удобства» (вроде синхронизации с облаком) и подход к написанию кода. Два дня стресс-теста в WinRAR показали, что моя 386-я система — может и не самая быстрая, но стабильная и надежная. А значит, будем продолжать исследования.

В следующем материале я планирую исследовать на 386 древние звуковые карты. А пока вот вам еще один спойлер другой темы, изучение которой займет у меня гораздо больше времени.

Tags:i386landmarkspeedsyssuperpiwinrarxeonx58x5690Pentium IIIThinkPadбессмысленный и беспощадный тест
Hubs: «Лаборатория Касперского» corporate blog Old hardware
+36
16.7k 32
Comments 35
Security Researcher
Лаборатория КасперскогоМосква
Senior Security Researcher
Лаборатория КасперскогоМосква
Системный аналитик KUMA
Лаборатория КасперскогоМосква
Presales Manager
Лаборатория КасперскогоМосква
DevOps Engineer
Лаборатория КасперскогоМосква
Information
Founded

21 August 1997

Location

Россия

Employees

1,001–5,000 employees

Registered

9 August 2008