Краткий тест Athlon II X4, или сказ о (не)нужности L3-кэша

Введение

В продолжении серии статей о тестировании первых 4-ядерных настольных процессоров в современном профессиональном и игровом программном обеспечении мы сегодня затронем вопрос о пользе L3-кеша в процессорах микроархитектуры K10. Напомним, что помимо 4-ядерных Phenom II X4 на чипах Deneb, уже протестированных ранее, во втором поколении микроархитектуры K10 появились ещё и 4-ядерные Athlon II X4 на чипах Propus, отличавшихся от чипов Deneb лишь отключенным L3-кэшем. Ход с отключением дефектного L3-кэша, занимавшего в Phenom II треть площади кристалла, и последующей реализацией полученных чипов под торговой маркой Athlon II позволил AMD существенно снизить стоимость своих 4-ядерных процессоров. Процессоры Athlon II X4 стоили в 1.5-2 раза дешевле Phenom II X4, при этом проигрывали им в производительности лишь 10-15%.

Здесь будет не лишним упомянуть, что как у первого, так и у во второго поколения 4-ядерных процессоров AMD имелись ещё и 3- и 2-ядерные "обрезки", выпускавшиеся под различными названиями (Phenom X3, Phenom II X3, Athlon II X3, Phenom II X2, Athlon II X2). Вся эта история с отключением кэша и ядер тянулась ещё с момента производства самых первых 2-ядерных чипов AMD, когда компания столкнулась со значительным количеством дефектов, для снижения издержек от которых на готовых изделиях приходилось выключать либо одно ядро, либо часть блоков кэш-памяти L2. Причём, второй метод был эффективнее, так как уже на тот момент времени более половины транзисторов в чипах были частью именно кэш-памяти, и если дефекты и имели место, то, вероятнее всего, именно в блоках кэш-памяти. Со временем, конечно, процент выхода годных 2-ядерных кристаллов возрос, но переход к производству 4-ядерных кристаллов, а затем ещё и на более тонком техпроцессе вновь сопровождался ростом количества дефектов. Благо, возможность отключать ядра и кэш-память (теперь уже, правда, L3) никуда не делась и всё ещё оставалась вполне эффективным способом снижения издержек производства. При этом 2- и даже 3-ядерные модели в рамках текущего исследования нам безынтересны, так как априори не обладают достаточной для современных игр производительностью, а вот на Athlon II X4 посмотреть было бы интересно.

В качестве конкурента протестированному ранее Phenom II X4 945 был выбран равный ему по частоте Athlon II X4 640. Так же для сравнения в диаграммы были добавлены результаты Phenom первого поколения, а именно Phenom X4 9950, частота которого ниже, а L3-кэш всё же имеется, пускай и объёмом меньшем, чем у Phenom II. Ну а кратким тест будет потому, что все процессоры будут протестированы исключительно в стоке.

Характеристики, тестовые стенды и методика тестирования

Характеристики участников тестирования сведены в следующую таблицу.

Краткое описание тестового стенда и методики тестирования приведено ниже под спойлерами.

Тестирование: синтетические и комплексные тесты

AIDA64 Memory Bandwidth & Latency

По результатам тестов скоростных характеристик подсистемы памяти в AIDA64 вновь отмечаем, что во втором поколении 4-ядерных процессоров AMD удалось устранить хорошо известный недостаток встроенного контроллера памяти Phenom первого поколения, а именно невысокую эффективность записи в память. Отсутствие L3-кэша у Athlon II несколько негативно сказалось на скорости записи, но показатели всё ещё заметно выше в сравнении с Phenom первого поколения. Латентность памяти у всех протестированных процессоров примерно на одном уровне.

Geekbench 5

В наборе синтетических тестов Geekbench 5 отсутствие L3-кэша сказалось на однопоточных результатах Athlon II незначительно, а вот в многопоточных тестах влияние L3-кэша уже заметно. Впрочем, частота всё же оказалась важнее — более низкочастотный Phenom первого поколения остался позади Athlon II.

PCMark 10

Аналогичную картину можно наблюдать и в комплексном тесте PCMark 10. За вычетом лишь группы тестов Essentials, которая отражает производительность при обычной работа среднестатистического пользователя. Здесь Athlon II и Phenom первого поколения выступили почти на равных.

Тестирование: профессиональное ПО

Cinebench R23

А вот в профессиональном ПО сразу же в первом тесте видим существенное влияние L3-кэша — с рендерингом в Cinebench R23 Athlon II справился значительно медленнее равночастотного Phenom II. Почти настолько же медленно, как и более низкочастотный Phenom первого поколения.

Photoshop 2020

В Photoshop протестированные процессоры расположились в уже привычную по синтетическим тестам иерархию — Phenom II быстрее Athlon II, который в свою очередь, быстрее Phenom первого поколения. L3-кэш здесь оказался важен примерно настолько же, насколько и частота.

Premiere Pro 2022

А вот в Premiere Pro необходимость в L3-кэше оказалась минимальна, здесь всё решила частота — Athlon II чуть медленнее Phenom II, и оба заметно быстрее Phenom первого поколения.

Visual Studio 2022

Наконец-то первый пример рабочей задачи, где L3-кэш заметно важнее частоты — с компиляцией Blender в Visual Studio Athlon II справился сильно хуже не только Phenom II, но и Phenom первого поколения.

7-Zip 22

Чуть меньше значимость L3-кэша при сжатии данных в 7-Zip — Athlon II здесь всё ещё медленнее Phenom II, но уже чуть быстрее Phenom первого поколения.

Blender 3.3

А вот рендеринг в Blender оказался практически не чувствительным к факту отсутствия у Athlon II L3-кэша — Athlon II здесь лишь немного медленнее Phenom II, при этом оба заметно быстрее Phenom первого поколения.

HandBrake 1.5

H.265-кодирование видео уже острее реагирует на отсутствие L3-кэша, но частота всё же важнее.

NAMD 2

Не пригодился L3-кэш и при решении задачи классической молекулярной динамики в NAMD 2. Зато грубая сила (частота) вновь оказалась не лишней.

Python 3.9

А вычислениям с матрицами в многопоточном режиме в Python 3 L3-кэш, напротив, оказался жизненно необходим — Phenom первого поколения здесь даже немного обошёл Athlon II. Оба, впрочем, заметно отстали от полноценного Phenom II.

В среднем на равной частоте Phenom II оказался быстрее Athlon II на 11%, а Athlon II оказался быстрее более низкочастотного Phenom первого поколения на 6%.

Тестирование: игры

А как дела обстоят в играх?

Grand Theft Auto V (2015, RAGE, DirectX 11)

Sid Meier's Civilization VI (2016, собственный, DirectX 12)

Shadow of the Tomb Raider (2018, Foundation, DirectX 12)

Hitman 2 (2018, Glacier 2, DirectX 12)

Metro Exodus (2019, 4A Engine, DirectX 12)

Total War: Three Kingdoms (2019, TW Engine 3, DirectX 11)

F1 2020 (2020, EGO, DirectX 12)

Среднегеометрические результаты

Здесь влияние объёма L3-кэша пускай и немного, но всё-таки ожидаемо выше — в среднем Phenom II оказался быстрее равночастотного Athlon II на 17% и 10% по средним и минимальным показателям, а Athlon II оказался лишь едва быстрее более низкочастотного Phenom первого поколения (на 1% и 5% по средним и минимальным показателям).

Выводы

Относиться к Athlon II X4 можно по-разному. С одной стороны отсутствие L3-кэша могло ударить по производительности этих процессоров как в профессиональном ПО, так и в играх. С другой — в момент выхода на рынок отставание Athlon II от равночастотного Phenom II в среднем составляло лишь 10–15%. И как показало наше исследование, осталось оно таковым и спустя многие годы. А вот цена Athlon II была заметно ниже таковой у Phenom II, так что по соотношению цена-производительность Athlon II не было равных. Именно Athlon II X4 стали первыми 4-ядерными процессорами, сначала приблизившимися к розничной цене в $100, а затем и опустившимися ниже этой планки. За такие деньги небольшое отставание в производительности от более дорогих 4-ядерных процессоров Athlon-ам можно и простить.