Процессоры
Старое железо
10 августа

32-битные процессоры Intel: от 3 до 4 — Бесполезный пятничный лонгрид


Современные процессоры для ПК великолепны. Это чудо инженерной мысли, кусочек сплавленного песка, на котором расположены миллиарды миниатюрных транзисторов и их межсоединений. Но, мне кажется, они скучноваты. Нет в них искры революции. Нет стремительных перемен. Соревнования в индустрии процессоров между гигантами, Intel и AMD, мне сейчас напоминают гонки "Формула-1". Следить интересно, но они слишком рафинированы, всегда есть явно доминирующая команда, прорывы и смены лидера случаются не слишком часто, а технический регламент — очень сложный. И любителям в гонку дорога заказана.


А вот раньше и трава была зеленее, и вода мокрее, и процессорные гонки больше напоминали любительское ралли. Да, процессорная индустрия всегда была крайне наукоемкой, но новички часто появлялись и нередко исчезали.


Я хотел рассмотреть историю 32х разрядной части линейки х86-совместимых процессоров через призму производительности. Именно 32х разрядных потому что, в принципе, эта архитектура, хотя и находится уже даже не на закате, а за терминатором, но все еще применима с относительно современными ОС, в отличие от 16 разрядной, и достаточно стара и интересна, по сравнению с 64х разрядной. Чего не стоит искать в этой статье, так это какого-либо смысла. Статья сугубо развлекательная, с ностальгическими картинками.


Важное замечание про результаты тестов SuperPi. То, что я в тексте указал, как результат 22х итераций рассчета 8М знаков, на самом деле является результатом всего 1й итерации. Прошу прощения за неточность и благодарю fedorro, keishi и lokkiuni за проверку.


Хочу сразу сказать, что рассматривать я буду только основную настольную линейку производства Intel, без Celeron (SX), Xeon (Pentium Pro) и Overdrive (RapidCAD, i487) линеек, которые сами по себе также очень интересны, но материала и так слишком много для развлекательного обзора.


3



Итак, началось все в 1985 году с процессора Intel 80386. Для фирмы Intel этот процессор был прорывным сразу в нескольких направлениях. Кроме того, что было очевидно, а именно перехода архитектуры х86 на 32 разряда, и всех сопутствующих этому улучшений, это был первый процессор х86, лицензию на производство которого не получил ни один из производителей процессоров-клонов. Если кто-то не знал, или не помнит, когда IBM выбрала Intel поставщиком процессоров для IBM PC, одним из условий сделки было лицензирование процессора нескольким произыводителям. IBM не хотела зависеть от одного поставщика. Intel раздала довольно много лицензий, и клоны процессоров с 8088 по 80286 производили множество компаний, от AMD до Siemens. Несмотря на то, что разработчиком процессора была Intel, и основные затраты на создание процессора также несла Intel, доля компании на рынке была далеко не самой большой. В старых компьютерах IBM, например, гораздо проще найти процессор AMD, чем процессор Intel. Это сказывалось на финансовом состоянии комании, и руководству необходимо было что-то предпринять. Так было принято решение не лицензировать 386й процессор. Теперь производители процессоров-клонов должны были сами вкладывать деньги и время в разработку своих чипов. Многие компании отказались от этого рынка, какое-то время производя ускоренные 286 (Harris выпустила 286й процессор, работавший на частоте 25 МГц, в то время, как Intel остановилась на 12.5 МГц), а некоторые решили все же не уходить с рынка, и разрабатывать свой дизайн. Однако теперь у Intel появилось преимущество во времени, какое-то время 32-разрядный х86 процессор был только у Intel (довольно солидное время, так например, AMD Am386, из-за судебных тяжб с Intel, вышел лишь в 1991 году, почти через 5 лет после дебюта 80386 и более, чем через год после Intel 80486!).


А что же с требованием IBM о нескольких производителях? Да, в Intel опасались того, что IBM откажется от использования 80386, но игра стоила свеч, ведь к тому времени IBM PC-совместимые компьютеры производились огромным количеством фирм. И производители PC-клонов сиграли на руку Интел. Воспользовавшись задержкой со стороны IBM, фирма Compaq выпустила первый в мире 32х разрядный IBM PC-совместимый компьютер. Теперь тон на рынке стала задавать не IBM, а Intel. Так что 386 — действительно очень важный для самой компании процессор. Революционный во многих смыслах. Революционный настолько, что поставщик комплектующих стал диктовать свою политику производителям конечных устройств.


Что же представлял собой процессор 80386?


Если верить Википедии, процессор был представлен в октябре 1985 года, и представлял собой 275 тыс транзисторов, размещенных на подложке, площадью приблизительно в 104 кв. мм. Процессор изготавливался по технологии сначала 1,5 мкм, затем 1 мкм. Изначально Intel планировала дебют процессора на частоте 16 МГц, однако, из-за проблем с производством, процессор дебютировал на частоте 12 МГц. Процессор 80386 не содержал никакого кэша для команд или данных, общий кэш первого уровня располагался непосредственно на материнской плате. Процессор не содержал блока операций с плавающей точкой, для этого использовался отдельный сопроцессор 80387, выпущенный несколько позднее, из-за чего тот самый первый Compaq имел гнездо для сопроцессора предыдущего поколения, 80287, работавшего асинхронно на более низкой частоте и имевшего более низкую производительность на такт. Процессор не умножал частоту и работал всегда на частоте шины, от 12 до 33 МГц. Процессор 80386 выпускался в нескольких упаковках, однако самой распространенной в ПК того времени была, пожалуй, 132х выводная упаковка PGA в керамическом корпусе коричневого цвета.


Немного поиграем с 386-12

386/387DX-12, 16 МБ FPM ОЗУ, 128 KB L1 cache on board S3 P86C801 1M ISA


Конечно, найти сейчас плату с 386м процессором номиналом в 12 МГц довольно сложно. Это вообще был крайне редкий чип, он не был запланирован, а явился результатом не особо удачного производственного процесса, который не позволил 386 дебютировать на 16 МГц. Поэтому для тестов я использовал процессор в 33 МГц, затормозив его частоту. Материнская плата, которую я использовал для тестов, сама по себе тоже очень интересна. Она содержит шину OPTi BUS, являющуюся неким аналогом (предшественником) VESA Local Bus. Для этой шины было выпущено очень мало устройств, ее очень быстро вытеснила VLB. Я достоверно знаю только о графических ускорителях на базе чипа TSENG LABS под эту шину, но у меня таких нет, поэтому я использовал обыкновенную карту ISA. Плата рассчитана на 386 или 486 процессоры. В случае использования 386 в сокет для 486 можно установить сопроцессор 387 (его «ноги» умещаются внутрь 486го сокета), что я и сделал. Кроме того, плата содержит синтезатор частоты, вместо съемных кварцев, использовавшихся на более ранних платах, и этот синтезатор не позволяет установить частоту в 12 МГц. Самое меньшее, на что он способен, это 20 МГц. Мне пришлось отпаять одну ногу микросхемы (всю ее выпаять не получится, так как она генерирует еще несколько частот, необходимых плате), и поставить активный осциллятор на 24 МГц (386 делит внешнюю частоту на 2), чтобы получить 12 МГц на процессоре. При загрузке BIOS все равно пишет о 16 МГц процессоре, однако все бенчмарки определяют его как 11.9 МГц.



Плата содержит BIOS от AMI, довольно распространенный на 386 и ранних 486 компьютерах. Лично у меня экран настройки этого BIOS setup прочно ассоциируется с 386 процессором. 286, обычно, имели BIOS setup попроще, а 486 мне попадались, в основном, либо с AWARD, который позже перекочевал на Pentium и шел далее через Pentium 3 и 4 к более сложным системам на UEFI, либо с графическим BIOS AMI, который внешне имитировал Windows.


BIOS компьютера содержит баг 2000 года, так как при нормальном течении времени с 31 декабря 1999 23:59:59 при переходе на следующую секунду дата меняется на 1900 год. Однако, если вручную выставить год после 2000, все работает хорошо и никаких проблем в дальнейшем не возникает.


BIOS может видеть винчестеры размером до 8ГБ, оверлей я использовать не стал и просто разбил 20ГБ диск на 1 раздел, объемом 504 МБ: максимум, на что способен этот BIOS при адресации CHS.


На плате отсутствуют контроллеры периферии, такой как последовательные и параллельные порты, контроллеры флоппи и жестких дисков, поэтому я использовал мультикарту с интерфейсом ISA. Плата не содержит контроллера мыши PS/2, а разъем клавиатуры — стандарта AT, что, впрочем, легко исправить на PS/2.


Установка Windows 95 заняла 2 часа 33 минуты. Работает Windows крайне медленно, несмотря на 16 МБ ОЗУ. Видеокарта S3 с 1 МБ на борту позволила установить разрешение 800х600 при 16 бит цвете, или 1024х768 при 256 цветах. Окна открываются довольно медленно, все дисковые операции занимают значительное время, разархивация — это боль. В общем, Windows 95 — это, конечно, не про 386 на 12 МГц, но обратного никто и не ожидал. Думаю, установка даже очень старого Linux или FreeBSD займет вечность.


Мне не удалось найти программу-кодировщик MP3, которая работает под Windows 95. Однако Audacity может конвертировать wav в ogg vorbis. Этим и займемся.
Трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ
Импорт трека с CD-диска идет со скорость 0.35х (CD audio), на довольно современном высокоскоростном ATAPI приводе.


Открываем файл в Audacity. Импорт файла занимает 14 минут. Конвертация трека занимает 17,5 часов. Явно не самая удачная машина, для организации коллекции сжатой музыки.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: 4.8 FPS
Chris 3D bench VGA 2,4 fps; SVGA 0,7 fps
cachechk: (в процессоре кэша нет, на плате — 128КБ SRAM) read 8,3 MB/sec
Main memory: 2,9 MB/sec
Landmark 2.0: 19 MHz AT with 39 MHz 287
Landmark 6.0: 21 MHz AT with 31 MHz 287
Memspeed: 4Mх1 write: 8.3, read: 7.5, move: 6.8
Sysinfo 6.0: CPU: 13
DOOM -timedemo demo3 high detail: 2 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 0.5 fps


Бенчмарки Windows:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: Сама игра запустилась, но бенчмарк не заработал.
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 3 h 25 min 2.327 s


Немного поиграем с 386-33

386/387DX-33, 20МБ FPM ОЗУ, 256KB L1 cache on board CL GD 5428 1MB VLB


Процессор работал на частоте шины, 33 МГц. Не содержал встроенной кэш-памяти. Имел шину адреса и данных шириной 32 бит.


Плата весьма интересная (картинка в заголовке). Это поздняя плата под 386DX и 486 процессоры, на чипсете OPTi 82C495SX/82C206. При установке 386го, гнездо 486 можно использовать для установки математического сопроцессора 387DX. Плата попала ко мне в рабочем, хотя и немного печальном состоянии. Пришлось удалить протекший аккумулятор RTC, очистить плату от протекшего электролита и восстановить 2 дорожки.


Плата содержит BIOS от AMI, довольно распространенный на 386 и ранних 486 компьютерах.


BIOS компьютера содержит баг 2000 года, так как при нормальном течении времени с 31 декабря 1999 23:59:59 при переходе на следующую секунду дата меняется на 1900 год. Однако, если вручную выставить год после 2000го, все работает хорошо и никаких проблем в дальнейшем не возникает.


BIOS может видеть винчестеры размером до 8ГБ, однако я использовал оверлей для работы с полной емкостью диска в 20ГБ. Оверлей прекрасно работает с Windows 9х, а для NT и *nix он в общем и не нужен.


На плате отсутствуют контроллеры периферии, такой как последовательные и параллельные порты, контроллеры флоппи и жестких дисков, поэтому я использовал мультикарту с интерфейсом ISA (за неимением VLB). Плата не содержит контроллера мыши PS/2, а разъем клавиатуры — стандарта AT, что, впрочем, легко исправить на PS/2.


Плата содержит разъемы расширения шин ISA и VLB. Строго говоря, VLB появилась с 486ми процессорами, и являлась «продолжением» их локальной шины. Однако внешние шины у 386 и 486 процессоров практически идентичны, так что в такой гибридной плате 386й процессор может работать с устройствами VLB.


Установка 95 заняла 1 час 12 минут. Загрузка длится недолго, 1-2 минуты
Компьютер постоянно подлагивает в винде, разархивирование — все еще не про него. Все очень долго. Многие программы распространялись в самораспаковывающихся архивах, и они самораспаковываются вечно.


Трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ
Импорт трека с диска идет со скорость 1.1х (CD audio), на довольно современном высокоскоростном ATAPI приводе.
Открываем файл в Audacity. 16 минут. Конвертация трека занимает 5 часов 10 минут.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: 14.7 FPS
Chris 3D bench VGA 6.9 fps; SVGA 2.2 fps
cachechk: (в процессоре кэша нет, на плате — 256КБ SRAM) read 23.3 MB/sec
Main memory: 7.7 MB/sec
Landmark 2.0: 50MHz AT with 105 MHz 287
Landmark 6.0: 58 MHz AT with 86 MHz 287
Memspeed: 4Mх1 write: 20.4, read: 20.9, move: 15.2
Sysinfo 6.0: CPU: 34.6
DOOM -timedemo demo3 high detail: 6.52 fps.
Quake timedemo demo1 320x200: 1.5 fps


Бенчмарки Windows:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 0.3 fps
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 1h 13 min 06.761s


Интернет под Windows 95 работает условно. Сеть с TCP/IP поднимается, можно поставить немного несвежую оперу, однако современные сайты посмотреть все равно не удастся: 20 МБ памяти, по современным меркам — это ничто. Не стоит также забывать о проблемах безопасности — Windows 95 давно не обновляется и дыр в системе очень много.


Для чего можно использовать эту систему сегодня? Ну, как печатная машинка она работает. К ftp серверам подключиться можно, да и в локальной сети, теоретически, можно ее использовать, особенно, если вместо windows поставить freeBSD или Linux (хотя последние версии ядра 386 не поддерживают). Можно играть в старые DOS-игры. В общем, все. Но сама машина прикольная.


Конечно, 80386DX-33 не был самым производительным процессором в семействе. Так, AMD продавала версию на 40 МГц, успешно конкурировавшую с младшими 486 (особенно 486SX, без встроенного сопроцессора) в бюджетном сегменте. Cyrix (и, по лицензии, несколько других производителей) выпустила 386 с кэшем, назвав его 486DLC/SLC, IBM выпускала 386 с умножением частоты (до 100 МГц) и кэшем в 16 КиБ, а Intel представила рынку набор для "апгрейда" RapidCad, состоявший из двух чипов, в гнездо 386 устанавливался RapidCad-1, который на самом деле был 486DX-33 процессором корпусе 386, а в разъем 387 — RapidCad-2, по факту, просто заглушка для сокета, обеспечивающая сигнальную совместимость для платы. Но для основной линейки 386 процессоров Intel 80386DX-33 был последней и самой быстрой версией.


4



Процессор Intel 80486 не принес таких революционных изменений в индустрию, как 80386, однако он все равно был действительно прорывным устройством. Во-первых, Intel отказалась от внешнего математического сопроцессора. Сопроцессор 486го был интегрирован непосредственно на кристалл процессора и, в том числе благодаря этому, работал существенно быстрее предшественника. Процессор получил втроенный низколатентный кэш объемом 8 (позже — 16) КиБ, и конвеер, позволивший значительно сократить среднее время выполнения инструкций, хотя до показателя 1 инструкция на такт было все еще далеко. Все это привело к тому, что процессор "разросся" до 1,1 млн транзисторов. При технологии 1 мкм кристалл процессора занимал площадь в 81 кв. мм., против 39 кв. мм. у 1 мкм версии 386го. Также из-за сложности кристалла, процессор дебютировал в версиях на 20 и 25 МГц, примерно в то же время, когда появилась 33 МГц версия 80386. Версия процессора 486, рассчитанная на частоту 33 МГц, появилась на год позже, еще через год дебютировал 50 МГц монстр, который стабильно работал далеко не во всех платах, из-за высокой частоты шины (процессоры все еще работали на частоте шины), что заствило Intel применить умножение частоты в последующих версиях, и еще через год появились версии в 66, 50 и 40 МГц с внутренним удвоением частоты.


Заключительные версии с утроением частоты, под маркой IntelDX4 (без упоминания "486"), рассчитанные на частоту 75 или 100 МГц, а также имевшие 16 КиБ кэша, в версиях write through и write back, дебютировали в 1994 году, уже в эпоху Pentium, и были в основном рассчитаны на мобильное применение (чипы Pentium имели напряжение питания 5В, и потребляли сумасшедшую по тем временам мощность, 15 Ватт, в то время как 3.3В IntelDX4 потребляли 5 Ватт, хотя и имели более скромную производительность).


Поиграем с 486-20

486DX-20 16MB FPM ОЗУ, no onboard cache, Intel Classic E Expandable/VLB, CL GD 5428 1MB VLB


Процессор 486, позднее переименованный в 486DX из-за появления «Celeron» 486SX, дебютировал на частоте 20 МГц. У меня такого процессора нет, однако есть плата со впаянным 486SX-25, которая «умеет» 20 МГц, и «сопроцессор» 487SX для нее. 487SX — замечательное изделие. Так как 486SX отличался от 486DX только отсутствием математического сопроцессора на кристалле, то для апгрейда систем с 486SX использовался «сопроцессор» 487SX. На самом деле, 487SX не был сопроцессором. При установке 487SX на плату, старый 486SX отключался полностью и не выполнял более никакой работы, а 487SX являлся просто перемаркированным 486DX, и работал полностью аналогично. Так что все по-честному. Итак, процессор работает на частоте шины, 20 МГц. Содержит 8КиБ объединенной кэш-памяти для инструкций и данных, однако на материнской плате можно установить дополнительную кэш-память второго уровня. На данной конфигурации такой памяти нет, что было весьма типично для бюджетных систем того времени. Процессор имеет шины адреса и данных шириной в 32 бит.


image
Изображение процессора взято из Википедии


Плата произведена фирмой Intel, однако здесь установлен чипсет фирмы OPTi: 82C495B1/82C392/82C206, в отличие от платы 386/486, рассматриваемой выше, чипсет содержит дополнительный чип, выполняющий функции мультиконтроллера, поэтому на плате распаяны разъемы IDE, Floppy, COM, LPT. Плата поддерживает только память с контролем четности.


Как уже упоминалось, процессор 487SX ничем не отличался от 486DX, за исключением одного дополнительного пина, который служит сигналом для отключения впаянного на плату процессора 486SX. Фактически, это один из прародителей процессоров Intel Overdrive. Часть 486 Overdrive, выпущенных позже, имели точно такую же распиновку, хотя уже не назывались 487. Такие процессоры, в отличие от оригинальных высокочастотных 486, могли быть установлены на старые платы, не поддерживавшие высокочастотные 486.


Плата содержит BIOS от Phoenix, довольно характерный для плат Intel.


BIOS компьютера содержит баг 2000 года, так как при нормальном течении времени с 31 декабря 1999 23:59:59 при переходе на следующую секунду дата меняется на 1900 год. Однако, если вручную выставить год после 2000го, все работает хорошо и никаких проблем в дальнейшем не возникает.


BIOS НЕ может видеть винчестеры размером свыше 1ГБ, однако я использовал оверлей для работы с полной емкостью диска в 20ГБ. Оверлей прекрасно работает с Windows 9х, а для NT и *nix он в общем и не нужен.


Плата содержит интегрированные контроллеры последовательных и параллельного портов, флоппи и жестких дисков, а также клавиатуры и мыши PS/2.


Так же как и плата для 386DX-33, данная плата содержит шины ISA и VLB. VLB здесь работает значительно медленнее (эта шина всегда работает на «внешней» частоте процессора, то есть, если в случае с 386DX-33 шина работала на частоте 33 МГц, то в данном случае она работает лишь на 20 МГц).


Установка 95 заняла 1 час 16 минут. Загрузка длится недолго: 1-2 минуты.
Разархивирование — все еще боль, но в целом, компьютер работает отзывчивее, чем 386-33.


Итак, конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ
Импорт трека с диска идет со скорость 1.05х (CD audio), на довольно современном высокоскоростном ATAPI приводе. Что немного странно, так как, даже учитывая, что 386DX работал на шине 33 МГц, а наш 487SX работает на шине 20 МГц, контроллер дисков 386 все равно был подключен к шине ISA, а она работала на частоте 8 МГц. Вообще, низкая производительность дисковой подсистемы этой платы для меня — загадка. Но факты — вещь упрямая. Все дисковые операции на этой машине занимают больше времени, чем на 386DX, однако в целом ощущения от производительности более положительные.
Открываем файл в Audacity.
Импорт файла занимает 4 минуты 46 сек. Конвертация трека занимает 3 часа 9 минут.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: 11.9 FPS
Chris 3D bench VGA 7.5 fps; SVGA 2.4 fps
cachechk: (в процессоре 8КБ кэша для инструкций и данных, на плате кэша нет) read 16.4 MB/sec
Main memory: 9.8 MB/sec
Landmark 2.0: 54MHz AT with 142 MHz 287
Landmark 6.0: 76 MHz AT with 109 MHz 287
Memspeed: 4Mх1 write: 14.4, read: 15.1, move: 14.3
Sysinfo 6.0: CPU: 34.7
DOOM -timedemo demo3 high detail: 6,75 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 1.9 fps


Бенчмарки Windows:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 0.4 fps
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 48 min 47.407s


Итого, несмотря на проигрыш в скорости операций с памятью, полагаю, что из-за отсутствия кэша на плате, и дисковых операций (что, наверное, может быть связано), в целом, 486DX-20 быстрее, чем 386/7DX-33, особенно на операциях с плавающей точкой. Получается, 486й процессор делал 2-2,5 раза больше работы за такт, благодаря конвейерной архитектуре и интегрированному сопроцессору. Однако, на сегодняшний день, даже такой впечатляющий прирост не сможет изменить ничего: машина абсолютно бесполезна, хотя и прикольна.


Поиграем с 486-100

486DX4-100 WT cache 32MB FPM ОЗУ, intel Сlassic/PCI Expandable Desktop (Ninja), i420EX, 256K L2 Cache, S3 Savage4 64 bit 8MB, PCI
486DX4-100 WT cache 64MB FPM ОЗУ, Soyo SiS 496/497, 256K L2 Cache, nVidia RIVA 128 PCI 4MB


Это уже процессор с внутренним умножением частоты. Внешняя шина работала на частоте 33 МГц, а ядро процессора — на частоте 100 (33х3) МГц. Также, существовало 2 модификации процессора: с поддержкой кэш-памяти типа write through, не кэширующей запись в ОЗУ, и типа write back, обеспечивавшую несколько более высокую производительность за счет кэширования операций записи. Процессор требовал напряжения питания в 3.3 Вольт, что выгодно отличало его от вышедших ранее Pentium 60 и 66 МГц, которые требовали 5 Вольт и потребляли очень много энергии, при этом выделяя очень много тепла (по тем меркам).


Плата содержит кэш второго уровня размером 256КБ.
Плата содержит разъемы расширения шин ISA и PCI. Шина PCI соответствует спецификации 2.0.
Плата содержит BIOS от AMI, что, на мой взгляд, несколько нехарактерно для плат Intel, но, возможно, это OEM версия для какого-то производителя ПК, на них (например, Dell) AMI встречается чаще. А может, и нет.


Windows 95 я решил не устанавливать, тем более у меня не так много лицензий на эту систему (их уже довольно сложно найти). Установка Windows 98SE заняла 53 минуты. Неплохо.
Система не летает, из-за встроенного интернет эксплорера окошки проводника подтормаживают при открытии, однако в целом все шустренько, разархивация идет вполне бодро.
nVidia RIVA 128 не завелась с чипсетом Intel, при этом прекрасно работала на другой плате с чипсетом SiS, поэтому Windows бенчмарки я выполнял на плате с чипсетом SiS. По результатам DOS-бенчмарков, разницы в производительности между чипсетами i420EX и SiS 496/497 замечено не было.


Windows 2000 отказалась устанавливаться на плату Intel, но прекрасно заработала на плате SiS. При этом установка Windows 2000 продолжается ужасно долго, загрузка занимает приличное время, но, что интересно, после загрузки компьютер работает несколько быстрее, чем под Windows 98SE. И значительно стабильнее. Конечно, Windows 2000 позволяет пользоваться более современным софтом, чем Windows 98SE, но она все равно безнадежно устарела.


Итак, конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ
Импорт трека с диска идет со скорость 4.8х (CD audio), на довольно современном высокоскоростном ATAPI приводе.
Открываем файл в Audacity. Импорт файла занимает 2 минуты 16 секунд. Конвертация трека занимает 45 минут.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: 66,6 FPS
Chris 3D bench VGA 46.0 fps; SVGA не заработал.
cachechk: (в процессоре 8КБ кэша для инструкций и данных, на плате 256 КБ кэша) L1 read 102,7 MB/sec, L2 read 40.0 MB/sec
Main memory: 28.8 MB/sec
Landmark 2.0: 360 MHz AT with 881 MHz 287
Landmark 6.0: 435 MHz AT with 682 MHz 287
Memspeed: 4Mх1 write: 30.9, read: 94.2, move: 30.9
Sysinfo 6.0: CPU: 216.7
DOOM -timedemo demo3 high detail: 40,75 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 10.7 fps


Бенчмарки Windows:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 1.6 fps
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 8 min 38.553s


Prime95:
под 98 заработала версия 25.9
786К: 17084.311 мс
896К: 20767.006 мс
1024К: 22809.029 мс
1280К: 32255.364 мс
1536К: 51413.929 мс
1792К: 90053.033 мс


IntelDX4-100 не был самым быстрым процессором 486, как и 386DX-33 не был самым быстрым 386. AMD выпускала Am486DX5-133 (позднее переименованный в Am5x86-P75 и в AMD-X5-133), Cyrix/IBM выпускали 5х86 на 100, 120 и 133 МГц, по сути являвшийся немного урезанной версией процессора Cyrix 6x86, конкурировавшего с Intel Pentium, а Интел предложила Pentium Overdrive, работавший на частотах 62 и 83 МГц. Все эти процессоры были быстрее, чем IntelDX4-100, но среди основной настольной линейки Intel, это был самый быстрый процессор поколения 486.


P



Следующему после 486 процессору в Intel решили дать имя. Торговую марку, которую никто из производителей совместимых чипов не смог бы наносить на свои продукты. Так что Pentium-ов от конкурентов не было, им приходилось самим выдумывать названия чипов, и самим инвестировать в маркетинг. Сам чип имел индекс 80501, позднее — 80502 (3.3В версия для Сокета 7) и 80503 (MMX-версия). Но продавались и рекламировались все процессоры исключительно под торговой маркой Pentium.


Платформа Pentium была последней "открытой" платформой Intel. Конечно, для Socket 370 (платформа Pentium III) VIA также выпускала процессоры, получив лицензию в наследство от Cyrix, однако такого ассортимента производителей процессоров для одной платформы в дальнейшем не встречалось. Однако, первый настоящий конкурент Pentium, Nx586 от NexGen, работал со своим сокетом, не совместимым более ни с чем (и имел отдельный сопроцессор для операций с плавающей точкой).


Pentium дебютировал на частотах 60 и 66 МГц в 1993 году, за год до появления 3.3В версий 80486, работавших на частотах 75 и 100 МГц, и значительно превосходил в производительности появившийся в то же время 80486DX2-66, однако и стоил гораздо дороже, и потреблял значительно больше энергии. Кристалл первого Pentium содержал 3,1 млн транзисторов, имел площадь в 294 кв. мм. и выпускался по технологии 0,8 мкм. Последние версии Pentium выпускались по технологии 0,35 мкм. Это был первый суперскалярный процессор х86, он содержал 2 конвейера исполнения инструкций, что существенно увеличивало его производительность на такт по сравнению с 80486, работавшим на той же частоте. Версии процессора на 60 и 66 МГц не стали массовыми, так как не допускали "апгрейда". Более скоростные чипы использовали другой сокет, 3.3В напряжение питания (2.8В для MMX-версий, дебютировавших позднее), и, соответственно, требовали других плат. Поэтому, даже когда цены на Pentium упали до приемлемого уровня, 60 и 66 МГц версии покупатели обходили стороной. Кроме того, именно в этих версиях вероятнее всего найти FDIV-баг, ошибку в сопроцессоре, из-за которой репутация Интел была основательно подмочена (компания долго не хотела менять проданные дефектные процессоры на нормальные, утверждая, что обычный пользователь с ошибкой не столкнется). Этот баг встречается и в ранних процессорах для Socket 5 (3.3В версиях Pentium), однако гораздо реже. Также, процессор Pentium был лишен версии Overdrive, которая позволила бы "проапгрейдиться" до Pentium II, хотя внутри платформы были версии овердрайв, позволявшие владельцам медленных вариантов Pentium получить более быстрые версии, а также владельцам плат, не поддерживавших MMX-версии, установить такие. Что интересно, первый "Xeon", процессор Pentium Pro, родоначальник длинного семейства P6, вышедший после Pentium, имел Overdrive в виде процессора Pentium II с ядром Deschutes на 333 МГц и кристалла 333 МГц кэш-памяти. Pentium II стал наследником обеих платформ, заменив и оригинальный Pentium, и Pentium Pro (версией Xeon). Процессор Pentium не имел "Celeron"-версии, в отличие от предшественников (8088 был "облегченной" версией 8086, 386SX и 486SX были "Celeron"ами для 386DX и 486DX соответственно, а 286, также как и Pentium, не имел облегченной версии).


Pentium 60 и 66 МГц появились значительно раньше, чем 100 МГц 486й процессор, примерно во время 486DX2-66. И производились они по той же старой технологии, требовавшей 5 Вольт напряжения питания, и имели довольно большой и дорогой кристалл процессора. Однако, они были весьма и весьма быстрыми процессорами.


Строго говоря, продукт этот был довольно короткоживущий. В материнскую плату с Socket 4, предназначенную для Pentium 60 и 66 МГц, для повышения производительности можно было установить только лишь процессор Pentium Overdrive, с частотой 120 МГц (для 60 МГц варианта) или 133 МГц (для 66 МГц варианта).


Последующие процессоры семейства Pentium переключились на Socket 5, физически не совместимый с Socket 4, и поддерживающий 3.3 Вольт для питания процессоров. В дальнейшем же, процессоры Pentium MMX переключились на Socket 7, который хотя и был совместим с Socket 5 физически, но поддерживал раздельные напряжения для питания ядра (2.8 Вольт для Pentium MMX и вплоть до 2.0 Вольт для поздних AMD K6-2+/III) и для питания ввода-вывода процессора (3.3 Вольт).


Поиграем с Pentium-60

Pentium 60, 32MB FPM ОЗУ, Intel Premier/PCI (Batman), i430LX, nVidia Riva 128 8 MB PCI



Процессор работал на частоте шины (в отличие от 486DX2, вышедшего ранее и имевшего внутреннее умножение частоты) и содержал 16 КБ кэша, по 8 КБ для инструкций и для данных.


Плата содержит 256 КБ асинхронной кэш-памяти второго уровня.
Плата содержит разъемы расширения для шин ISA и PCI. PCI соответствует спецификации 2.0
Плата произведена фирмой Intel для фирмы Dell и содержит проприетарный BIOS Dell на базе AMI.


Установка Windows 98SE заняла 50 минут. Неплохо. Все же, тут много IO, так что все не намного быстрее, чем на 486-100
Система не летает, из-за встроенного интернет эксплорера окошки проводника подтормаживают при открытии, однако в целом все шустренько, разархивации идет вполне бодро. Хотя копирование больших файлов, конечно, тормозное.
nVidia RIVA 128 завелась с первого раза


Итак, конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ
Импорт трека с диска идет со скорость 2.8х (CD audio), на довольно современном высокоскоростном ATAPI приводе.
Открываем файл в Audacity.
Импорт файла занимает 2 минуты 26 секунд. Конвертация трека занимает 29 минут.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: 62.5 FPS
Chris 3D bench VGA 49.6 fps; SVGA 15.0 fps
cachechk: (в процессоре 8 КБ кэша для инструкций и 8 КБ для данных, на плате 256 КБ асинхронного кэша) L1 read 82.8 MB/sec, L2 read 59.2 МБ/сек
Main memory: 44.2 MB/sec
Landmark 2.0: 347 MHz AT with 1169 MHz 287
Landmark 6.0: 626 MHz AT with 1002 MHz 287
Memspeed: 4Mх1 write: 28.1, read: 75.3, move: 28.1
Sysinfo 6.0: CPU: 190.3
DOOM -timedemo demo3 high detail: 39,51 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 16.6 fps


Бенчмарки Windows:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 3.7 fps
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 7 min 33.547s


Prime95:
под 98 заработала версия 25.9
786К: 4579.911 мс
896К: 5400.328 мс
1024К: 6126.222 мс
1280К: 7912.804 мс
1536К: 9606.480 мс
1792К: 11466.055 мс


Как можно использовать эту систему сегодня? Ответ не сильно отличается от предыдущих: никак. Это все такая же старая и медленная система. На ней все также нельзя смотреть видео в нормальном качестве и лазить по интернету, а перекодирование аудио все еще занимает вечность, как и копирование сколько-нибудь современных объемов данных. И, да, эта система уже не настолько и прикольная. И плата и процессор во время работы выделяют огромное количество тепла (да, чипсет тут работает на частоте 60 МГц и жутко греется), соответственно, пассивным охлаждением, как в случае с предыдущими системами, тут не обойтись, и компьютер становится старым, медленным и шумным.


Поиграем с Pentium-233MMX

Pentium 233MMX, 128МБ SDRAM ОЗУ, 1024 KB L2 cache on board, Ali Aladdin V Chipset, S3 Savage4 64bit 8MB PCI


Материнская плата производства Chaintech содержит BIOS AWARD. Память типа SDRAM работала на частоте 66 МГц, синхронно с шиной процессора. Чипсет произведен фирмой Acer Labs, и поддерживает все десктопные процессоры Socket 7 и даже шину AGP 2x. Правда, далеко не все AGP платы заработают с этим чипсетом, но мне этого и не нужно, я использую PCI.


Установка Windows 98SE заняла менее 20 минут.


Конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ
Импорт файла занимает 1 минуту 19 секунд. Конвертация трека занимает 12,5 минут.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: Слишком высокое значение
Chris 3D bench VGA 131.8 fps; SVGA 34.4 fps
cachechk: (в процессоре 16 КБ кэша для инструкций и 16 КБ для данных, на плате 1024 КБ синхронного pipeline burst кэша) L1 read 323.1 MB/sec, L2 read 186.8 МБ/сек
Main memory: 137.3 MB/sec
Landmark 2.0: 1530 MHz AT with 4679 MHz 287
Landmark 6.0: 2439 MHz AT with 3927 MHz 287
Memspeed: 4Mх1 write: 84,9, read: 293,8, move: 84.9
Sysinfo 6.0: CPU: 794,6
DOOM -timedemo demo3 high detail: 79,71 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 54.9 fps


Бенчмарки Windows:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 8.7 fps. Но с аппаратным ускорением OpenGL результат был уже вполне играбельный — 30,5 fps.
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 2 min 23.189s


Prime95:
под 98 заработала версия 25.9
786К: 1366.171 мс
896К: 1621.092 мс
1024К: 1842.669 мс
1280К: 2244.453 мс
1536К: 2730.737 мс
1792К: 3308.046 мс


В целом, этот компьютер уже оставляет более интересное впечатление. И Windows XP на него поставить можно (зачем?), а под FreeBSD/Linux можно найти и какое-то применение ему. Хотя, Raspberry Pi, кажется, будет все равно сильно быстрее и гораздо дешевле, а уж энергии-то жрать будет в десятки раз меньше. И тем не менее, мне очень понравилось возиться с этой железкой. Она интересная.


Классический Pentium закончился на частоте 200 МГц во многом потому, что даже эта версия практически не отличалась по производительности от 166 МГц версии. В версии MMX Intel увеличила кэш первого уровня и добавила новый набор SIMD инструкций, что позволило заметно поднять производительность, и процессор в версии MMX добрался до частоты 233 МГц в десктопной версии.


Pentium 233MMX был последним и самым быстрым настольным процессором Intel для этой платформы. Мобильные версии достигли частоты 300 МГц, но, хотя некоторые из них можно установить в обычные десктопные материнские платы, максимальную производительность они там не покажут, так как настольные платы не поддерживают управление кэшем второго уровня для мобильных Pentium MMX.


Однако конкуренты выпустили много замечательных чипов для этой платформы, после того, как ее покинула Intel. AMD продавала K6-III, имевшие 256 КиБ кэша второго уровня на кристалле, работавшего на полной частоте процессора, до 550 МГц. Cyrix MII впускался вплоть до частоты 285 МГц (Р-рейтинг 400), Rise MP6 работал на частотах вплоть до 250 МГц (Р-рейтинг 366), IDT WinChip 2 также разогнался до 250 МГц (Р-рейтинг 300), мог быть установлен в старые платы, не поддерживавшие процессоры MMX, однако, даже на частоте 250 МГц, обладал весьма скромной производительностью.


2


image
Изображение процессора взято из Википедии


Pentium II был необычен. Уже во времена последних Pentium Intel столкнулась с проблемами увеличения частоты процессора через множитель. Внутренняя частота росла, скорость ядра росла, однако память и вся периферия (в то время и кэш второго уровня был на периферии) работали на частоте шины. Чем выше была частота процессора, тем больше ему приходилось простаивать в ожидании периферии. Чтобы сгладить эту проблему, процессор Pentium Pro снабдили отдельным, встроенным в единую с самим процессором упаковку кристаллом кэша, работавшем на частоте ядра. Но решение, подходившее для дорогого серверного процессора не годилось для настольного: слишком дорогим получался чип. Поэтому в Pentium II Intel использовала внешний кэш в виде отдельных микросхем, которые можно было тестировать до сборки процессора, и не отбраковывать хорошие кристаллы процессора из-за брака в кэше. Кроме того, частоту этого кэша снизили до половины частоты ядра, чтобы использовать более доступные чипы. В итоге, Pentium II представлял собой ядро Pentium Pro, содержащее те же 5,5 млн. транзисторов, немного модернизированное с целью поддержки MMX и более оптимальной скорости исполнения 16 разрядного кода, с которым у Pentium Pro были проблемы, и имевшее по 16 КиБ кэша первого уровня для команд и данных, в отличие от 8 КиБ в Pentium Pro. Ядро в виде отдельного чипа распаивалось на специальной плате, также на этой же плате размещались чипы кэш-памяти второго уровня, работавшие на половине внутренней частоты ядра, а не на частоте внешней шины, и вся эта конструкция заключалась в картридж, так что процессор более походил на плату расширения, и вставлялся в специальный слот на материнской плате.


Само по себе ядро также было революционным, хотя революцию эту начали не в Intel. Еще при создании Pentium стали очевидны сложности, связанные с суперскалярной обработкой разношерстного набора х86 команд, которые были сложными и переменной длинны. Чтобы побороть этот "недуг" инженеры NexGen при разработке своего Nx586, решили транслировать нативные команды х86 в набор более простых RISC-подобных команд, и исполнять непосредственно их. Тем же путем пошли инженеры, создавшие Pentium Pro, который декодировал х86 инструкции в собственные внутренние микроинструкции и за каждый такт отправлял до 5 микроинструций на 6 исполнительных блоков. Конечно, одна х86 инструкция декодируется в несколько микроинструкций, и не все могут исполняться параллельно, и не все предсказания ветвлений верны, однако, производительность этого ядра на 32х разрядном коде очень впечатляла. Ядро изготовлялось сначала по технологии 350 нм, затем — 250 нм.
Дебютировал Pentium II в 1997 году на частоте 233 МГц.


Pentium II стартовал с той же частоты, на которой закончился Pentium MMX. Более того, когда появился Pentium II 233, Pentium MMX работал максимум на 200 МГц. Ну тем интереснее их сравнить. Конечно, Pentium II это не первый процессор в славной семье P6, до него был Pentium Pro, который стартовал с частоты 150 МГц, но это был процессор для серверов и рабочих станций, своеобразный предок линейки Xeon, поэтому мы его, как и линейку SX-Celeron, пропустим.


Поиграем с Pentium II-233

Pentium II 233, 128МБ SDRAM ОЗУ, 512 KB L2 cache on CPU card, Intel 440EX Chipset, ATI Rage3D IIC AGP


Плата произведена фирмой Mitac, это OEM плата. Плата содержит BIOS AWARD, вполне себе стандартный. Чипсет 440EX, на основе которого построена эта плата, является урезанной версий чипсета 440LX. Он поддерживает лишь 256 МБ памяти и, как и его старший брат, ограничен шиной 66 МГц. LX был первым чипсетом, на котором появился порт AGP, и EX унаследовал эту черту, однако на плате порт не распаян. К шине AGP подключен распаянный на плате чип ATI Rage3D IIC, вполне неплохой для того времени чип, однако драйверы для него не имеют поддержки OpenGL и имеют очень ограниченную поддержку Direct3D. Однако, в то время для игр уже использовали карты 3Dfx Voodoo, которые являлись дополнением к установленной 2D видеокарте, и поддерживались огромным количеством игр. Так что обделенным себя чувствовать владелец этой платы не должен был.


Процессор очень сильно греется. Вообще, плата очень горячая. Северный мост 440EX и чип ATI Rage3D не имеют радиаторов и на ощупь очень горячие. Процессор имеет огромный пассивный радиатор, который очень сильно греется. Без продувки внутри корпуса плате будет очень тяжело.


Установка Windows 98SE заняла менее 20 минут. Вполне на уровне Pentium 233 MMX.


Конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ
Импорт файла занимает 30 секунд. Конвертация трека занимает 4 минуты 42 секунды. Вот мы и перешагнули риал-тайм.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: Слишком высокое значение
Chris 3D bench VGA 131.8 fps; SVGA 34.4 fps
cachechk не обнаружил в процессоре кэша второго уровня, и не замерял скорость его работы. L2 read 244.5 МБ/сек
Main memory: 92.7 MB/sec
Landmark 2.0: 1457 MHz AT with 4522 MHz 287
Landmark 6.0: 2944 MHz AT with 3653 MHz 287
Memspeed: НЕ ЗАРАБОТАЛО
Sysinfo 6.0: CPU: 585,5
DOOM -timedemo demo3 high detail: 79,62 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 54.3 fps


Бенчмарки Windows:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 13.2 fps.
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 1 min 19.320s


Prime95:
под 98 заработала версия 25.9
786К: 849.73 мс
896К: 1011.639 мс
1024К: 1123.401 мс
1280К: 1424.224 мс
1536К: 1726.712 мс
1792К: 2066.404 мс


Pentium II не имеет преимуществ над Pentium 233MMX в приложениях под DOS, однако очень здорово выглядит под Windows. Что удивительно, ведь, казалось бы, Quake и Quake 2 — приложения однотипные, что под DOS, что под Windows, код 32х разрядный (у Pentium Pro, на основе ядра которого построен Pentium II были большие проблемы с исполнением 16-битного кода). Однако, видим то, что видим. Впрочем, DOS ко времени выхода Pentium II уже практически не использовалась, так что покупатели не были обмануты: прирост производительности был внушительным.


Поиграем с Pentium II-450

Pentium II 450, 512МБ SDRAM ОЗУ, 512 KB L2 cache on CPU card, VIA Apollo Pro Chipset, ATI Rage 128 Pro GL 64bit 16MB PCI


Плата произведена для компании IBM и содержит типичный, очень высокофункциональный, BIOS IBM. Этот BIOS позволяет распределять системные ресурсы устройств и показывает конфликты, в дополнении к привычному функционалу.


По сравнению с Klamath (Pentium II 233), Deschutes (Pentium II 450) кажется очень холодным. Процессор греется слабо, Rage 128 гораздо холоднее, чем Rage3D IIC, да и чипсет VIA холоднее, чем 440EX.


Установка Windows 98SE заняла менее 10 минут. Установка Windows XP — 1 час 20 минут.


Конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ
Импорт файла занимает менее 15 секунд, уже мерить смысла нет. Быстро. Конвертация трека занимает 2 минуты 35 секунд.


Бенчмарки под ДОС:
Superscape 3D bench: Слишком высокое значение
Chris 3D bench VGA 322.1 fps; SVGA 63.7 fps
cachechk не обнаружил в процессоре кэша второго уровня, и не замерял скорость его работы. L2 read 441.4 МБ/сек
Main memory: 127.5 MB/sec
Landmark 2.0: 2794 MHz AT with 8671 MHz 287
Landmark 6.0: 4342 MHz AT with 7023 MHz 287
Memspeed: НЕ ЗАРАБОТАЛО
Sysinfo 6.0: CPU: 1122,5
DOOM -timedemo demo3 high detail: 101,48 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 100.7 fps


Бенчмарки Windows XP:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 24.01 fps.
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 00 min 39s (XP)


Prime95:
под XP заработала версия 28.10
1024К: 687.192 мс
1280К: 866.363 мс
1536К: 1053.788 мс
1792К: 1264.316 мс


В целом, очень прилично. Довольно значительный отрыв от младшей модели. Для Windows XP машина все еще слабовата, но система живет. И тем не менее, в современном мире такому компьютеру делать банально нечего.


Кроме Intel, лицензию на шину GTL+, используемую в Pentium II, имела фирма Cyrix, впоследствии поглощенная компанией VIA, и VIA выпустила процессор С6 для этой платформы, однако это случилось позже, во время Pentium III, а вот во время Pentium II для его платформы альтернативных процессоров не было, однако, эта платформа (ее 100 МГц версия) отлично поддерживала процессоры Pentium III, так что и в этом случае, платформа пережила процессор, для которого была создана.


3



Pentium III являлся не слишком глубокой (сначала, в ядре Katmai) модернизацией последнего ядра Pentium II (Deschutes). Он появился в начале 1999 года, примерно через полгода после последнего Pentium II в версии 450 МГц. В новом ядре добавили поддержку новых SIMD инструкций в дополнение к MMX, названных SSE. Лицензией на MMX располагали все конкуренты, а вот SSE долгое время были исключительно в процессорах Intel. Кроме того, был улучшен контроллер кэша первого (а в последующих ядрах, и второго) уровня и добавлены исполнительные блоки, что привело к росту транзисторного бюджета на 2 млн. транзисторов, по сравнению с Deschutes. Ядро Katmai изготовлялось с применением той же технологии 250 нм, что и Deschutes. Первое поколение процессора использовало тот же картридж, что и Pentium II, процессор содержал такой же кэш второго уровня, и практически все материнские платы, поддерживавшие 350+ МГц Pentium II, поддерживали и Pentium III. Тем интереснее будет сравнить последний Pentium II 450 МГц и первый Pentium III 450 МГц.


Pentium III сложно назвать следующим поколением, после процессора Pentium II, тем не менее, он крайне интересен. Первый Pentium III имел даже меньше новшеств по сравнению с Pentium II, чем Pentium MMX имел по сравнению с классическим Pentium. В Pentium MMX, кроме дополнительных MMX инструкций, увеличился кэш, из-за чего процессор на старом коде, без использования MMX, работал несколько быстрее; кроме того, Pentium MMX был первым десктопным процессором от Intel, в котором питание ядра и питание ввода/вывода стало раздельным. Pentium III принес только набор новых SSE инструкций в добавок к Pentium II, так что он должен был называться Pentium II SSE. Далее, конечно, все стало несколько интереснее. С переходом на ядро Coppermine Pentium III получил интегрированный в кристалл процессора кэш второго уровня, который, хотя и уменьшился в 2 раза по сравнению с предшественником, но стал значительно быстрее, благодаря гораздо более широкой шине и частоте работы. С появлением ядра Tualatin, Pentium III увеличил объем кэша второго уровня, вернувшись к отметке 512КБ (хотя были и модели на 256 КБ).


Поиграем с Pentium III-450

Pentium III 450, 512МБ SDRAM ОЗУ, 512 KB L2 cache on CPU card, VIA Apollo Pro Chipset, ATI Rage 128 Pro GL 64bit 16MB PCI


Плата произведена для компании IBM и содержит типичный, очень высокофункциональный, BIOS IBM. Этот BIOS позволяет распределять системные ресурсы устройств и показывает конфликты, в дополнении к привычному функционалу.


Установка Windows 98 заняла менее 10 минут. Это, пожалуй, последняя система, на которую я буду ставить Windows 98. Даже здесь она особого смысла не имеет. Установка Windows XP заняла 1 час 20 минут.


Конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ. Конвертация трека занимает 2 минуты 36 секунд.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: Слишком высокое значение
Chris 3D bench VGA 324.5 fps; SVGA 63.8 fps
cachechk не обнаружил в процессоре кэша второго уровня, и не замерял скорость его работы. L2 read 442.0 МБ/сек
Main memory: 144.3 MB/sec
Landmark 2.0: 2794 MHz AT with 8671 MHz 287
Landmark 6.0: 4342 MHz AT with 7005 MHz 287
Memspeed: НЕ ЗАРАБОТАЛО
Sysinfo 6.0: CPU: 1122,5
DOOM -timedemo demo3 high detail: 101,75 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 101.0 fps


Бенчмарки Windows XP:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 23.121 fps.
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 00 min 36s


Prime95:
под XP заработала версия 28.10
1024К: 602.094 мс
1280К: 767.146 мс
1536К: 930.788 мс
1792К: 1126.599 мс


Выводы не будут сильно отличаться от таковых для Pentium II, так как не отличаются результаты тестов. Да, немного ускорился Prime 95 (полагаю, из-за SSE). Но, это, наверное, единственное измеримое изменение. На результаты cachechk, пожалуй, обращать внимания не стоит — кэш L2, контроллер ОЗУ и само ОЗУ в обоих системах одинаковые.


Поиграем с Pentium III-1400

Pentium III-S 1400, 512МБ SDRAM ОЗУ, 512 KB L2 cache on CPU, Intel 815T Chipset, ATI Rage 128 Pro GL 64bit 16MB PCI


Плата выпущена для фирмы HP. Не знаю, кем. Очень похоже на Intel, но может быть и кто-то другой. Плата содержит BIOS Phoenix, однако, кастомизированный для HP.


Установка Windows XP заняла 48 минут. Вполне нормально. Вообще, установка ОС — больше проверка скорости диска, чем системы в целом.


Конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ. Конвертация трека занимает 46 секунд.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: Слишком высокое значение
Chris 3D bench VGA 576.4 fps; SVGA 88.2 fps
cachechk не обнаружил в процессоре никакого кэша и не замерял скорость его работы.
Main memory: 722.8 MB/sec
Landmark 2.0: 8520 MHz AT with 41820 MHz 287
Landmark 6.0: 18000 MHz AT with 24000 MHz 287
Memspeed: НЕ ЗАРАБОТАЛО
Sysinfo 6.0: CPU: 1605,4
DOOM -timedemo demo3 high detail: 112,147 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 235.7 fps


Бенчмарки Windows XP:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 58.39 fps.
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 00 min 14.125s


Prime95:
под XP заработала версия 28.10
1024К: 179.283 мс
1280К: 208.583 мс
1536К: 255.533 мс
1792К: 306.780 мс


Архитектура P6 масштабировалась великолепно. При росте частот от 233 (не вспоминая про 150 МГц Pentium Pro) до 1400 МГц, то есть в 6 раз, производительность выросла примерно во столько же. Где-то поменьше, где-то даже побольше. В целом, впечатляет. Наверное, такого большого роста не добивалась более ни одна архитектура Intel. А если вспомнить, что Core2 являются дальними родственниками P6, то это, пожалуй, самая долгоиграющая архитектура в мире х86.


Да, мы пропустили самый настоящий Pentium III, Coppermine (картинка в заголовке раздела). Дело в том, Pentium III — это не один процессор. Мне кажется, последний Pentium III, на ядре Tualatin (130 нм), отличается от первого Pentium III на ядре Katmai значительно больше, чем Katmai отличается от Pentium II на ядре Deschutes, или даже от самого первого P6, Pentium Pro. Однако название то же, так что, будем считать, что это и есть последний и самый быстрый Pentium III. Появился он уже глубоко во время Pentium IV, и сильно превосходил последний по производительности на той же частоте. Зато частоты у Pentium IV были значительно выше. Но сейчас не об этом, а о замечательном ядре Coppermine (180 нм), несмотря на свое название, использовавшем алюминиевые, а не медные межсоединения. Это и был настоящий Pentium III, который вернулся обратно в сокет и конкурировал с великолепным процессором AMD Athlon, имевшим, по иронии, медные межсоединения. Athlon в итоге выиграл битву за рубеж в 1 ГГц, но Coppermine был все равно более массовым. И именно на его время пришелся расцвет 3D ускорителей на ПК. Конечно, 3Dfx Voodoo Graphics увидела свет в 1996, за 3 года до Coppermine, но именно во время Coppermine на этом рынке разгорелась поистине одиозная баталия, достойная процессорных войн эпохи первого Pentium, только без явного лидера, зато со множеством ярких борцов, в лице 3Dfx Voodoo3, nVidia RivaTNT2, Matrox G400, ATI Rage128, S3 Savage3D, 3DLabs Permedia, Rendition Verite и других. Во время Coppermine родились марки GeForce и Radeon. Весело было. Именно Коппермайн превратил сборища в "компьютерных клубах" в киберспорт. Конечно, не он сам, просто технологии дозрели. Но это случилось в его время.


4



Процессор Pentium 4 дебютировал в конце 2000 года на частотах 1.4 и 1.5 ГГц. Впоследствии, примерно через 2,5 месяца, появилась версия 1.3 ГГц. Это был, насколько я знаю, первый случай, когда в основную линейку х86 процессоров Intel более медленный процессор был добавлен после дебюта более быстрой модели. Процессор вышел спустя несколько месяцев после Pentium III Coppermine 1.133 ГГц, который, однако, был крайне нестабилен на официальной частоте, и был отозван. Впоследствии было выпущено более стабильное ядро, однако здесь не о нем. Pentium 4 сначала выпускался для разъема Socket 423 и, как и с первыми Pentium 60 и 66 МГц, сразу было понятно, что этот разъем — временное решение, и массовыми будут будущие процессоры для разьема 478. Кроме того, абсолютное большинство плат под 423 сокет использовали память RDRAM, быструю, но ужасно дорогую. (были модели на чипсете VIA для DDR SDRAM, однако их было тяжело найти из-за полулегального положения этого чипсета, и к тому времени, как они появились в массовой продаже, вовсю уже продавались процессоры для Socket 478). Однако, выбор процессоров для Socket 423 все же был достаточно широк: от 1.3 до 2.0 ГГц с шагом в 100 МГц.


Процессор выпускался по технологии 180 нм, содержал на площади 217 кв. мм. 42 миллиона транзисторов, встроенный кэш второго уровня размером 256 КиБ и длинный конвейер, позволявший сильно разогнать тактовую частоту, но имевший огромные накладные расходы на перезагрузку исполнительных блоков в случае неправильно предсказанного ветвления. Под этот процессор надо было уметь программировать, "обычный" софт исполнялся на нем медленнее, чем на равночастотных процессорах прошлого поколения.


Но частоты можно было гнать, и этим Intel конкурировала с AMD, заставив последнюю вернуться к рейтингу в наименовании процессоров, так как по частотам Athlon догнать Pentium 4 не мог, а вот по производительности был примерно паритет.


Pentium 4 был, пожалуй, рекордсменом по поддерживаемым чипсетами для этого процессора типам памяти. Процессор стартовал с чипсетом i850 для памяти RAMBUS DRAM. Хотя поддержка памяти этого типа была доступна и для Pentium III с чипсетом i820, поистине раскрыться потенциал RAMBUS DRAM мог только с высокоскоростной 4х100 МГц шиной Pentium 4. Однако память оказалась чрезмерно дорогой, и сначала конкуренты, а потом и сама фирма Intel начали предлагать альтернативные решения. Intel была связана контрактом с RAMBUS и долгое время не могла продавать чипсеты с поддержкой DDR SDRAM, поэтому предлагала в качестве альтернативы лишь довольно скромный одноканальный i845 с поддержкой 133 МГц SDRAM. После освобождения от RAMBUS, Intel предложила россыпь чипсетов для DDR SDRAM, сначала одноканальный i845D, затем — двухканальные i865 и i875. Чипсет i915, поддерживающий шину PCI Express и DDR2 SDRAM, формально, был рассчитан на 64х разрядные Pentium 4 в исполнении Socket LGA 775, однако некоторые производители предлагали платы для Socket 478 с таким чипсетом.


Поиграем с Pentium 4-1300

Pentium 4 1300, 512МБ RDRAM ОЗУ, 256 KB L2 cache on CPU, Intel 850 Chipset, ATI Rage 128 Pro GL 64bit 16MB PCI


Плата выпущена для фирмы HP. Производитель, скорее всего, ASUS. Плата содержит BIOS Award, однако, кастомизированный для HP. Во время работы, греется на плате ВСЕ. Процессор, северный мост, память, немного — южный мост. Теплая видеокарта тоже добавляет энтропии.


Установка Windows XP занимает 64 минуты. До рекорда Pentium 3 далековато. Но все, опять же, упирается в диск.


Конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ. Конвертация трека занимает 46 секунд.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: Слишком высокое значение
Chris 3D bench VGA 460 fps; SVGA 81,6 fps
cachechk не обнаружил в процессоре никакого кэша и не замерял скорость его работы.
Main memory: 1188,4 MB/sec. Вот она, сила RAMBUS DRAM.
Landmark 2.0: 14243 MHz AT with 4274 MHz 287
Landmark 6.0: 18000 MHz AT with 6215 MHz 287
Memspeed: НЕ ЗАРАБОТАЛО
Sysinfo 6.0: CPU: 1533,33
DOOM -timedemo demo3 high detail: 99,85 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 184,6 fps


Бенчмарки Windows XP:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 52,6 fps.
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 00 min 19 s


Prime95: Вот где Pentium 4 засиял новыми гранями. Набор команд SSE2 был распознан и принят на вооружение бенчмарком.
под XP заработала версия 28.10
1024К: 69,80 мс
1280К: 92,469 мс
1536К: 114,418 мс
1792К: 182,09 мс


Поиграем с Pentium 4-3400

Pentium 4 3400, 2ГБ DDR400 SDRAM ОЗУ, 1 MB L2 cache on CPU, Intel 865PE Chipset, embedded graphics



Последний Pentium 4 для разъема Socket 478 стал последним чисто 32-х разрядным процессором Intel для настольных компьютеров. Процессор выпускался по технологии 90 нм на ядре Prescott и поддерживал технологию Hyper Threading, позволявшую «дозагрузить» простаивающие блоки исполнения за счет «виртуального» второго ядра. Технология применяется и по сей день в многоядерных 64-х разрядных процессорах Intel и AMD. Ядро Prescott развивалось и дальше, вплоть до 3.8 ГГц, но это уже были 64х разрядные процессоры для LGA775.


Вообще, классическая схема 478 сокета — память DDR и шина AGP, однако, под конец жизни платформы, производители ограниченно предлагали платы с поддержкой и памяти DDR2, и новой шины PCI Express и интересом SATA (эти новшества «дебютировали» на платформе LGA775 с чипсетом i915).


Процессор способен «пожрать» до 115 Ватт энергии. И рассеять, само собой, примерно столько же в виде тепла. Вообще, Socket 478, несмотря на его долгое присутствие на рынке, оставил после себя смешанные чувства. В начале жизни ему сильно мешали быстрые и холодные AMD Athlon, в конце — 64-х разрядные AMD Athlon64, очень быстрые и значительно менее требовательные к электропитанию. Впрочем, это касалось не только сокета 478. Вся линейка Pentium 4/D была не самой удачной для компании Intel, хотя по «мегагерцам» она впечатляет до сих пор — самые продаваемые процессоры до сих пор топчутся в районе частоты испытуемого, несмотря на его возраст: старичок был представлен в феврале 2004 года, почти 15 лет назад!


Установка Windows XP заняла час. Получается, намеряли, что диск такой же медленный, как и был на предыдущей системе. Да он, собственно, тот же.


Конвертирование wav в ogg.
Тот же трек длительностью 5 минут и размером 50,4 МБ. Конвертация трека занимает 20 секунд.


Бенчмарки под MS-DOS:
Superscape 3D bench: Слишком высокое значение
Chris 3D bench VGA 442,7 fps; SVGA 71,9 fps.
cachechk не обнаружил в процессоре никакого кэша и не замерял скорость его работы.
Main memory: 3104,4 MB/sec.
Landmark 2.0: 3104,4 MHz AT with 33153 MHz 287
Landmark 6.0: 35000 MHz AT with 24000 MHz 287
Memspeed: НЕ ЗАРАБОТАЛО
Sysinfo 6.0: CPU: 1400
DOOM -timedemo demo3 high detail: 138,57 fps
Quake timedemo demo1 320x200: 254,9 fps


В целом, бенчмарки под DOS утратили смысл где-то на уровне Pentium II, однако какие-то результаты, с натяжкой показывавшие скорость, демонстрировали вплоть до Pentium III 1.4. Теперь же они полностью лишены смысла.


Бенчмарки Windows XP:
Quake 2 timedemo1, map demo1.dm2: software 640x480, full screen, NO stripe alpha: 102,3 fps.
SuperPI 8M digits, 22 iterations: 0 h 00 min 5 s


Prime95: Вот где Pentium 4 засиял новыми гранями. Набор команд SSE2 был распознан и принят на вооружение бенчмарком.
под XP заработала версия 28.10
1024К: 27,085 мс
1280К: 35,73 мс
1536К: 44,21 мс
1792К: 53,076 мс


Pentium 4 пережил несколько ядер, техпроцесс сократился со 180 до 65 нм, инструкции пополнились наборами SSE2, SSE3, появилась "псевдомногоядерность" в виде Hyper Threading и, наконец, после выхода AMD Althon 64, Pentium 4 обзавелся совместимым с ним 64 битным режимом EM64T. Ах, да, частоты выросли с 1.3(1.4) до 3.8 ГГц (для 64-бит варианта, "чистые" 32-бит Pentium 4 остановились на 3.4 ГГц). 3.8 ГГц еще долго останется непокоренной планкой для последующих поколений процессоров.


А потом…


В общем, все. Потом процессоры стали 64х разрядными. Да, они все еще исправно исполняют 32х разрядный код, но… Сначала появился двухядерный Pentium D. Это просто были 2 Pentium 4 на одной подложке. И поначалу преимуществ он давал немного, не так много было настольного софта, готового использовать 2 ядра, а частоты пришлось снижать по сравнению с одноядерными вариантами. Кроме того, Intel была вынуждена вслед за AMD ввести рейтинги в наименования, вместо частот, так как частота даже для процессоров Intel перестала однозначно определять производительность чипа. Потом появились потрясающие Core 2, вернувшие Intel пальму первенства в производительности и их наследники, первое поколение Core i. И где-то тогда то ли я, наконец, повзрослел, то ли это стало объективно скучно, но все стало каким-то обыденным в процессорном мире. Без ралли.


Тем не менее, вот все результаты тестов в виде графиков (результаты нормированы по Pentium 4-3400):


Тесты DOS:



Тесты Windows:


+80
29,5k 64
Комментарии 190
Похожие публикации
Популярное за сутки