Неожиданное появление на арене военных действий процессора Pentium 4 Extreme Edition заставило нас проанализировать его происхождение, да и источники в Intel не скрывают факт его родства с Xeon на ядре Gallatin. Появление первых тестов и результатов разгона этого процессора дополнительно обострило интригу вокруг его появления. К слову, в кулуарных разговорах перед официальным анонсом Athlon 64 FX нам не раз доводилось слышать мнение, что "Intel выпустила Pentium 4 EE специально для противопоставления Athlon 64 FX" и "AMD серьезно озабочена выходом Pentium 4 EE".

Так или иначе, процессор получился производительный. Он обрел недостающий прирост быстродействия путем наращивания кэша. Считается, что Intel пошла путем увеличения кэша ради сокращения задержек при работе с памятью. AMD для этой же цели встроила контроллер памяти прямо в процессор. Одна цель, но разные средства. И почти сопоставимые результаты - однозначного лидера при беспристрастной оценке результатов тестирования выделить все же нельзя.

Наши коллеги с сайта Nordic Hardware успели за короткое время осуществить достаточно подробное знакомство с архитектурой и свойствами этого процессора. "Под крышечку" они так и не заглянули - на тестовых образцах процессоров подобные трюки Intel предпринимать не разрешила :).

Тем не менее, обозреватели быстро пришли к выводу, что от "соплеменников" этот процессор отличает только кэш третьего уровня объемом 2 Мб, а потому все внимание при анализе результатов тестирования направили именно на эффективность кэша.

Не секрет, что размер кэш-памяти процессора непосредственно связан с уровнем быстродействия. Не во всех приложениях, но при запросе больших объемов данных из оперативной памяти большой кэш позволяет хранить наиболее часто используемые данные в быстрой памяти SRAM, которая и формирует кэш. Чем реже процессор обращается к оперативной памяти, тем быстрее идет обработка данных. Все дело в том, что кэш-память быстрее системной памяти в десятки раз. Предпочтительнее обращаться к быстрому кэшу, чем более медленной системной памяти.

В общем случае иерархическая цепочка обращения процессора к типам памяти выглядит так:

Процессор -> кэш L1 -> кэш L2 -> кэш L3 -> ОЗУ -> дисковые накопители

При этом, "чем дальше в лес, тем толще партизаны" :), то есть по мере удаления от ядра процессора задержки при обращении к памяти возрастают, а максимально доступный объем памяти увеличивается. Ближе всего к конвейерам процессора находится кэш L1, поэтому он самый быстрый (задержки составляют единицы наносекунд). Но в архитектуре NetBurst он и самый маленький - всего 8 Кб. С другой стороны, подобный подход позволяет легко масштабировать ядро по частоте.

Кэш второго уровня в Pentium 4 тоже интегрирован на кристалле, его объем составляет 512 Кб, а задержки - на уровне десятков наносекунд. Теоретически, увеличить объем кэша второго уровня можно было наращиванием его объема прямо на кристалле, но это экономически невыгодно. Гораздо дешевле использовать память SRAM, которая дешевле интегрированного кэша, дороже оперативной памяти DRAM, но обеспечивает примерно сопоставимые с кэшем L2 задержки. По крайней мере, так считает Intel.

Инклюзивность кэша Pentium 4 подразумевает обратное архитектуре Athlon XP свойство: эффективным объемом кэша для Pentium 4 EE будет 1.5 Мб (2 - 0.5), а не 2.5 Мб (2 + 0.5), как может показаться сначала. В принципе, этого вполне достаточно, и при небольшой ценовой разнице с обычными Pentium 4 (порядка 16%) выглядит допустимой издержкой.

Прежде чем оценить прирост производительности от использования дополнительного кэша L3, рассмотрим результаты разгона. Наши шведские коллеги превзошли всех остальных, разогнав этот процессор до 3.69 ГГц:

Разгон по шине достиг 230 МГц, множитель не увеличивался. Кстати, авторы эксперимента выражают скромную надежду на то, что в серийных образцах множитель также можно будет изменять в обе стороны. Не знаем, пойдет ли Intel навстречу оверклокерам в этом последнем представителе династии Pentium 4, но возможность выглядит заманчивой :).

С другой стороны, повышенное тепловыделение (на 15% выше, чем у Northwood) и большой объем расположенного рядом с кристаллом кэша, наряду с близостью "потолка" для 0.13 мкм техпроцесса заставляют многих аналитиков высказывать сомнения в оверклокерских способностях этого процессора. Все и так работает на пределе :(.

Наши коллеги сравнили уровень производительности процессоров Pentium 4 2.8 ГГц и работающего на той же частоте Pentium 4 EE в различных тестах, а затем вывели показатели прироста от использования кэша L3:

В среднем производительность увеличилась на 6.7%, в игровых приложениях - на 7.8%. Вполне оправданно, что Intel позиционирует эти процессоры как продукт для геймеров и энтузиастов - именно в играх дополнительный кэш обеспечивает преимущество.

С другой стороны, те же 7-8% можно обеспечить разгоном обычного Northwood-D1, который без балласта в виде 2 Мб памяти SRAM наверняка разгонится чуть лучше (если ничто не воспрепятствует успешному разгону). По этой причине Pentium 4 EE можно считать процессором для избранных, к числу которых не каждый любителей экстремальной производительности сможет себя причислить.