Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. После знакомства с Суперменом в виде процессора AMD Athlon 64 FX-51 мы вновь вернемся к платформе на Socket 7, благо есть повод.
Из всего разнообразия процессоров на Socket 7 далее будут рассмотрены такие интересные экземпляры CPU как Cyrix, WinChip, IBM, ST и Rise. Данный набор завершает глобальную тему видового разнообразия Socket 7.
Для начала напомним прочие материалы по данной тематике:
А теперь кратко расскажем о каждом процессоре.
WinChip или IDT WinChip (Integrated Device Technology), процессор разработанный компанией IDT, а точнее ее подразделением Centaur Technology. Перед инженерами Centaur Technology была поставлена задача сделать недорогой процессор с умеренной производительностью, небольшим тепловыделением и такой же стоимостью проектирования.
У IDT, основанной в 1980 году, был большой опыт в проектировании разнообразных интегральных микросхем и наработки связанные с RISC архитектурой. В результате на свет появился первый процессор IDT WinChip С6. Функциональность в основном соответствовала Intel Pentium, но с точки зрения процессорной архитектуры С6 был ближе к процессорам 4-го поколения (Intel 80486).
Процессоры семейства WinChip представляли собой x86-совместимые процессоры с внутренней RISC-архитектурой, где инструкции x86 выполняются не напрямую, а после преобразования их в простые внутренние микрооперации. Конвейер процессора не был суперскалярным и насчитывал всего 4 ступени. Диапазон тактовых частот начинался с 180 МГц и заканчивался 240 МГц.
Процессор поддерживал набор инструкций MMX, однако позволял исполнять только одну инструкцию за такт в отличие от в Pentium MMX, который мог выполнять сразу две. У процессора так же отсутствовали такие технологии как предсказание ветвлений, внеочередное исполнение и переименование регистров, то есть в технологическом плане он отставал от Intel. Но благодаря упрощению архитектуры процессора и выбору оптимальной компоновки транзисторов, инженерам Centaur Technology удалось заметно сократить площадь ядра процессора, а также снизить тепловыделение.
Рабочее напряжение у него составляло 3.3 В, то есть он мог устанавливаться в самые ранние материнские платы на Socket7, рассчитанные на подачу напряжения на процессор 3,3В. А вот для Pentium MMX уже необходимо было сменить материнскую плату, так как на ядро процессора должно было подаваться 2,8В, а на цепи питания - 3.3В. Но благодаря эксклюзивной компоновки транзисторов процессор оставался холодным и выделял меньше энергии, чем конкуренты. У WinChip С6 были и другие отличительные черты такие как слабый FPU блок но в 2 раза больший по размеру кэш первого уровня по сравнению с Pentium MMX.
Процессор получился неоднозначным, с одной стороны прогрессивный в плане разработки и некоторых характеристик, но заметно уступающий в производительности эталону, в лице Pentium MMX. Но есть и обратная сторона медали – стоимость. 200 мегагерцовый WinChip С6 стоил $135, Pentium MMX с такой же частотой оценивался в $550. Аналог AMD с аналогичной частотой продавался за $350, выходит очень неплохая экономия и как вариант для апгрейда парка старых машин с платами без двойного питания, куда было не установить современные по тем временам CPU.
Спустя год, осенью 1998-го свет увидел следующий процессор IDT – WinChip2. Процессор получился гораздо лучше предшественника. Он получил два блока для инструкций MMX, блок предсказания ветвлений, набор инструкций 3DNow!, конвейерный математический сопроцессор, который давал хорошую прибавку в приложениях использующих FPU, 100 МГц системную шину. Частотный диапазон моделей лежал между 200 и 240 МГц. Процессор по-прежнему мог устанавливаться в старые материнские платы, так как подаваемое напряжение оставалось прежним 3.3В.
Весной 1999 года вышла обновленная ревизия WinChip 2A. WinChip 2A производился по более тонкому тех. процессу 250 нм. и уже имел двойное питание, для апгрейда старых материнских плат он уже не подходил. Зато тактовые частоты подросли вплоть до 300 МГц. На осень 1999 года был запланирован выпуск WinChip 3, но в сентябре Centaur Technology приобрела небезызвестная VIA Technologies, которая затем использовала все наработки Centaur Technology в своих процессорах VIA Cyrix III/С3.
Пожалуй, самым интересным игроком на рынке процессоров в конце 1990-х была американская компания Cyrix Corporation, которая разрабатывала процессоры с аналогичным именем. Говоря о процессорах Cyrix для Socket7, я буду иметь в виду семейство Cyrix MII.
Cyrix MII это последний процессор Cyrix Corporation, призванный конкурировать с Intel Pentium II. Процессор также имеет свои отличительные черты. Маркировка процессоров Cyrix производится не по тактовой частоте, а по «Performance Rating» - индексу соответствия производительности модели конкурента Intel. Процессор имеет кэш-память первого уровня, объем которой составляет 64 Кб, производится по 350 нм. техпроцессу, поддерживает MMX инструкции, но блок FPU процессора обладает очень низкой производительностью, процессор поддерживает современное по тем меркам двойное питание и имеет очень демократичную стоимость.
Но главная отличительная черта Cyrix это частота FSB, которая имеет нестандартные значения 75, 83 МГц. Не каждая материнская плата могла нормально функционировать при FSB = 83 МГц, если плата поддерживала делитель частоты шины PCI в соотношении 1:1 и 1:2 с FSB, то в последнем случае частота PCI равнялась 41,5 МГц и далеко не все PCI устройства могли беспроблемно на ней функционировать. Если материнская плата поддерживала делитель 1:3, то частота шины PCI уже была ниже рекомендованных 33 МГц и равнялась 27,6 МГц, что в конечном итоге негативно сказывалось на производительности.
PК-рейтинг тоже вещь занятная, у меня есть два процессора Cyrix M2 c одинаковым рейтингом «300», но с разными тактовыми частотами и разной частотой FSB. В первом случае это 66 х 3.5 = 231 МГц, во втором 75 х 3 = 225 МГц. Вот такое разнообразие. PR рейтинг семейства M2 начинался с «233» (реальная частота 200 МГц) и заканчивался «400» (реальная частота 285 МГц).
На мой взгляд, процессор с частотой FSB=75 МГц должен разгоняться лучше, однако на практике процессор с FSB=66 МГц показал лучший разгонный потенциал, что еще раз подтверждает факт, что разгон это лотерея.
Хотя Cyrix MII был неплохим процессором и где-то даже революционным, но коммерческого успеха он не получил. Cyrix Corporation не имела своих производственных мощностей и всегда полагалась лишь на свой штат инженеров и никогда не лицензировала ничьих разработок, но зато участвовала в судебных тяжбах с Intel. При производстве своих процессоров она пользовалась услугами ведущих чипмейкеров, таких как Texas Instruments, IBM и SGS-Thomson.
В последующем Cyrix в результате слияния вошла в состав National Semiconductor и тем самым получила доступ к производственным мощностям и активам полупроводникового гиганта. Но успех был недолгим, руководство National Semiconductor не разделило дальнейшую стратегию Cyrix, из нее начали потихоньку уходить инженеры, а спрос на M2 параллельно начал сильно снижался. На волне таких потрясений National Semiconductor избавляется от Cyrix, продав ее VIA Technologies.
IBM. Если коротко охарактеризовать процессоры IBM 6х86 для Socket7, то их можно назвать клонами Cyrix. Так как Cyrix в определенным момент времени использовала производственные мощности IBM для производства своих процессоров, по условиям заключенного соглашения, IBM получала возможность производить и продавать процессоры, разработанные Cyrix под собственной маркой. Вот так появились на свет процессоры под маркой IBM. IBM это было на руку, своего x86 процессора у нее не было, а количество продаваемых ПК было колоссальным.
В результате получилась двойная конкуренция, Cyrix конкурировала сама с собою, но под другим лейблом. А если учесть, что объем продаж ПК у IBM был гораздо больше, то IBM производила больше своих клонов и из-за большего тиража конечная себестоимость клонов для IBM была даже ниже чем оригинала. Но розничная стоимость клонов IBM была выше, так как голубой гигант еще занимался тестированием произведенных им процессоров.
У меня есть один такой процессор с рейтингом 233 и если его перевернуть, то можно увидеть снизу надпись Cyrix.
Существует еще один клон Cyrix, продававшийся под торговой маркой ST, поскольку Cyrix и STMicroelectronics (ST) связывают давние связи.
ST это крупный европейский полупроводниковый гигант, выпускающий различные микросхемы. ST производила на своих мощностях процессоры Cyrix предыдущих поколений.
Данный процессор ST 6x86 производился по лицензионному соглашению и являлся клоном аналогичных Cyrix 6x86. Всего было выпущено пять моделей с PR-рейтингом от 90 до 166+.
Если перевернуть процессор, то упоминания о Cyrix тут уже нет, в отличие клона от IBM, видимо, ST удалось договориться с Cyrix на более выгодных для себя условиях, чтобы от упоминания Cyrix не осталось и следа. STMicroelectronics в 1994 году приобрела канадского производителя телекоммуникационного оборудования компанию Nortel Networks, тем самым получила производственные мощности для производства своих клонов 6 поколения. Как видно на фото, данный CPU произведен в Канаде.
Но качество и процент выхода годных чипов был не совсем удовлетворительным, поэтому после сотрудничества с ST руководство Cyrix ищет себе более надежного и технологически развитого партнера, которым становиться известная всем IBM.
Казалось бы, все, с клонами покончено. Но на исходе жизненного цикла Socket 7, который был богат на видовое разнообразие (напомню, что могло устанавливаться в этот сокет: AMD K5/6/6-2/6-3, Cyrix 6x86/6x86MX/M2, IBM 6x86/6x86MX, IDT Winchip C6/ Winchip 2, Intel Pentium/MMX, ST 6x86) хочу рассказать об еще одном необычном экземпляре. Это процессор Rise mP6.
Думаю, многие могли и не слышать о таком процессоре, оно и не удивительно. Rise Technology это американская компания, состоящая из 80 инженеров, которая решила разработать уникальный процессор, не уступающий по производительности Intel Pentium 2 на одинаковых частотах, при этом сверхэнергоэффективный и дешевый в производстве. Сфера применения процессора это ноутбуки из-за низкого потребления энергии и тепловыделения и бюджетные ПК из-за своей стоимости.
В преддверии выхода процессора, весной 1999 года в прессе создавалась нагнетающая атмосфера и в ноябре 1999 года две модели наконец-то увидели свет. Это были Rise MP6 166 Мгц (83 х2) и Rise MP6 PR 266 (реальная частота 200 МГц = 100 х2). Первый процессор оценивался в $50 второй в $70. Процессор обладал всеми передовыми технологиями, благодаря суперконвейерной суперскалярной архитектуре, позволяющей выполнять целых три! целочисленных инструкции, три MMX инструкции или две операции с плавающей точкой одновременно. Такого не мог позволить себе даже Intel Pentium II, который имеет только два целочисленных конвейера, один блок FPU и два MMX и мог выполнять две инструкции за такт. В дополнение ко всему процессор обладал чрезвычайно низким энергопотреблением всего 1,5 Вт в режиме ожидания и 0,02 Вт в режиме остановки.
Процессор производится по норам 250 нм литографии, объем кэша первого уровня был всего 16 Кб. Корпус процессора был выполнен из пластика и имел формфактор Ball BGA, так его можно было распаивать прямо на плате ноутбука, экономя тем самым свободное место. Для охлаждения было достаточно обычного пассивного радиатора. Для установки в бюджетные ПК процессор напаивался на Socket 7 PGA адаптер. В результате процессор имел такой вид:
Но коммерческого успеха магический Rise mP6 не достиг. Конкуренция на рынке в то время была очень высокой, цены на дешевые процессоры основных двух игроков рынка Intel и AMD продолжали снижаться, и к тому же на практике реальная производительность процессора оставляла желать лучшего.
Продажи были удручающими и Rise Technology попробовала найти применение своих процессоров в телевизионных приставках и интернет-устройствах, но и это ей не помогло. В результате она была приобретена тайваньской компанией SiS (Silicon Integrated Systems).
Основные компоненты системы.
Процессоры:
Материнская плата:
Оперативная память:
Видеокарта:
Тестирование проводилось в Windows XP SP3 с помощью следующего ПО:
В тестах примут участие не все перечисленные выше процессоры, поскольку тестировать клоны, различающиеся маркировкой на крышечке, нет смысла. В качестве эталона мы возьмем Cyrix M2, как последний оригинальный и прогрессивный CPU из всего многообразия упомянутых ЦП.
Набор тестов остается неизменным с предыдущего тестирования, в нем же можно прочесть описание самих тестов и нюансов, которые с ними связаны.
Тест Super Pi выжимает из процессорной архитектуры все – у кого блок FPU сильнее, у того и результат лучше. У процессоров WinChip дела с расчетами чисел с плавающей запятой обстоят хуже остальных, а Intel в данном тесте как всегда на коне.
В дополнение к предыдущим расчетам числа Pi для PiFast важна еще и тактовая частота процессора, поэтому тут решения WinChip обошли прочих участников, а вот Cyrix M2, несмотря на работу на 300 МГц, не смог быстрее остальных произвести расчеты числа Pi по алгоритму Чудновского.
В расчетах wPrime большую роль играет частота процессора, а также наличие сильного блока FPU. Данный математический тест вычисляет заданное количество квадратных корней с помощью метода Ньютона: пусть процессоры Intel хорошо дружат с математикой, но и разогнанный до 300 МГц Cyrix M2 неплохо выступил на фоне остальных.
Бенчмарк, основанный на Java и использующий все современные технологии CPU. Предугадать поведение тестируемых процессоров в нем трудно, но Cyrix M2 обскакал всех, а WinChip не удалось подняться выше середины таблицы.
AMD K5 выбыл из гонки, поскольку не поддерживает инструкции MMX, а без них данный тест работать не хочет. Здесь видно, что симулятор игр 2000 года больше подходит для семейства ЦП AMD K6, хотя в разгоне WinChip2 с поддержкой инструкций 3DNow! старается изо всех сил.
3DMark 2000 Pro (v. 1.1)В операциях чтения из памяти наблюдается какой-то провал при FSB равной 100 МГц. Результаты, зафиксированные при FSB = 75 МГц, получились даже выше; возможно, срабатывают какие-либо внутренние делители, либо дело в AIDA64. Найти объяснение такому поведению я пока не смог.
AIDA64 v.5.50.3600Основная идея заключалась в том, чтобы привести все процессоры к одному знаменателю 233 МГц, но не все участники обзора смогли покорить эту цифру. К примеру, WinChip C6 смог осилить лишь 225 МГц. Больше всего порадовал WinChip2, который взял 274 МГц, но в его случае полной стабильности в 3D бенчмарках достигнуто не было.
По приведенным результатам видно, что решения WinChip и Cyrix все же отстают от своих оппонентов, несмотря на разгон. А из всего разнообразия процессоров форм-фактора Socket 7 модели AMD K6-2/3 оказываются далеко впереди; это и понятно, ведь их конкурентами являются Pentium 2/3. Удел WinChip и Cyrix – офисное применение, хотя Cyrix M2 как процессор мне понравилось разгонять, найти бы еще версию с PR 400.
Думаю, вы заметили, что Rise MP6 отсутствует на графиках. Несмотря на большой арсенал материнских плат на Socket 7, запустить данный процессор без каких-либо ограничений у меня пока не получилось. Системные платы на чипсетах Intel 430TX, Ali Aladdin 5 и VIA MVP3 отказывались проходить POST. Лишь плата на Ali Aladdin 7 смогла запустить Rise MP6, но после обнаружения HDD система зависала. Если отключить L1 кэш процессора, загрузка доходила до выбора ОС. Но загрузка ОС была возможна лишь в безопасном режиме, в обычном режиме ОС зависала.
Причин такого поведения может быть масса: поскольку процессор разрабатывался с нуля и обладал специфичной архитектурой, необходима его поддержка BIOS материнской платы, но ЦП был экзотичным и не массовым, да и вышел поздно. Как следствие, не все производители системных плат позаботились о его поддержке, и результатом этого является тот факт, что далеко не каждая модель способна его запустить. Но, возможно, все дело в конкретном экземпляре, хотя без второго такого выяснить это очень проблематично.
Эра процессоров Socket 7 была богата на различные экземпляры, количество моделей CPU, которые выпускались многочисленными производителями, исчислялось десятками. Рост тактовых частот увеличивался…
Сейчас, когда рынок процессоров поделен пополам, такое сложно представить. Может быть, когда-нибудь ситуация изменится, и какой-нибудь StartUp наподобие Rise Technology предложит рынку альтернативу. А пока ждем лета, на начало которого намечена новая битва двух основных конкурентов (на этот раз в многоядерном сегменте) и больше ядер, различных и мощных
