Горячий Pentium 4 и народная любовь

в 18:44, , рубрики: cedar mill, northwood, Pentium 4, Prescott, Willamette, Блог компании «Лаборатория Касперского», горячая рыдалка, старое железо

Мне всегда казалось, что Pentium 4 никто не любит. По разным причинам. Тупиковая архитектура, высокое тепловыделение, проприетарная и дорогая оперативная память для процессоров первого поколения. Сейчас этот процессор находится где-то посередине между категориями «старый хлам» и «теплое ностальгическое ретро». Но и находится запросто, повсеместно и за копейки, если не считать раритетов и топчика. Если из компьютеров на базе следующей десктопной архитектуры Intel Core 2 еще что-то можно выжать в современном софте, то на «четвертом пне» без шансов, не взлетит. В общем, надо брать, решил я, и уже на следующий день стал владельцем двух материнских плат, трех процессоров, колоды планок оперативной памяти, кулеров, блоков питания: это действительно было легко.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 1

Собирать компьютер на базе Pentium 4 по лучшим рекомендациям 15-летней давности я буду чуть позже (советы по правильной сборке в духе времени приветствуются). Эта статья — попытка расставить в эпохе Pentium 4 временные метки, определить, что с этим процессором было не так, а что — так. Плюс результаты экспериментов с реальным железом, немного впечатлений из современности и воспоминаний из прошлого. И бенчмарки конечно, куда же без них.

Дневник коллекционера старых железок я веду в Телеграмме.

Willamette и RDRAM
Анонс: Ноябрь 2000, 20 лет назад
Техпроцесс: 180 нанометров
Частота: 1,3-2,0 Ггц
TDP: 50-75 Ватт
Объем кэш-памяти L2: 256 кБ
Частота системной шины: 100 Мгц, 3200 МБ/c

Выношу особую благодарность сайту IXBT за сохранение архива статей с оригинальными ссылками. Незадолго до официального анонса там опубликовано (в двух частях) подробное описание новой архитектуры NetBurst, основе Pentium 4, и сравнение с предыдущими процессорами Pentium III на базе архитектуры P6. Важные нововведения в NetBurst — это «длинный» вычислительный конвейер из 20 уровней, поддержка нового набора команд SSE2, системная шина, выполняющая четыре транзакции за такт, работа арифметико-логических блоков на удвоенной частоте. 20 ноября 2000 года выпускаются процессоры с частотой 1,4 и 1,5 Ггц. Для сравнения, максимальная частота процессора Pentium 3 Coppermine на тот момент — 1,13 Ггц. В тот же день IXBT публикует фотографии процессора и результаты тестов с общим вердиктом: ¯_(ツ)_/¯.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 2

Pentium 4 1.4 сравнивается с Pentium 3 1Ггц и эти две системы показывают примерно одинаковый результат — в одном бенчмарке немного вырывается вперед старый процессор, в другом — небольшое преимущество у нового. В общем, было не очень понятно, где прорыв. Очевидно быстрее Pentium 4 оказался только в тесте на сжатие аудиоданных. В первый год своей жизни новый флагман компании Intel был сомнительным выбором, тем более что третий пентиум в 2001 году перевыпустили на новом техпроцессе 130нм и довели частоту до 1.4 Ггц. Особенностью архитектуры Netburst и того самого «сверхдлинного» конвейера стал потенциал по дальнейшему увеличению частоты. В августе 2001 года частота процессоров Pentium 4 доведена до 2 гигагерц. Что касается преимущества в бенчмарках и реальном софте, то как правило все зависело от желания разработчиков оптимизировать ПО под новую архитектуру.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 3

В том же августе 2001 года я покупаю компьютер на базе Pentium III, имея достаточно смутное представление о том, что вообще происходит на рынке персональных систем. Ориентируюсь по рекламным плакатам (ватман, фломастеры) на Савеловском рынке, что как бы не является объективным источником информации. Понятно одно: «четвертый пентиум» я не могу себе позволить при всем желании — слишком дорого. Мой предыдущий ПК — 386-й, и по сравнению с ним любое новое железо оказывается лучше. Смущает непонятная память RDRAM, с которой P4 годом ранее поступает в продажу: в прессе пишут о чрезмерном нагреве и малых преимуществах по сравнению с памятью SDRAM. В 2020 году комбинация процессора на «тупиковой» архитектуре с тупиковым же стандартом памяти — достойный повод для строительства ретроПК, но у меня другие приоритеты.

Northwood
Анонс: Январь 2002, 18 лет назад
Техпроцесс: 130 нанометров
Частота: 1,6-3,4 Ггц
TDP: 38-80 Ватт
Объем кэш-памяти L2: 512 кБ
Частота системной шины: 100-200 Мгц, 3200-6400 МБ/c

С частотами 2 и более гигагерц Pentium 4 второго поколения нужно сравнивать уже не с устаревающими Pentium 3, а с конкурентом от компании AMD, процессором Athlon XP. AMD стабильно отставала от Intel по максимальной частоте своих процессоров, что не мешало им показывать достойные результаты в бенчмарках. Убедить обычного потребителя, привыкшего оценивать компьютеры по частоте процессора, что все несколько сложнее, было сложно. AMD активно использует Performance Rating — это когда процессор с частотой 2100 Мгц называется «Ahtlon XP 3000+». Этот рейтинг намекал на частоту процессора Pentium 4 с похожей производительностью, хотя официально AMD никогда не признавала эту связь.

С процессорами Northwood компания Intel отказывается от памяти Rambus DRAM. Новые чипсеты работают с DDR SDRAM. Растет частота системной шины, а с ней и скорость работы с оперативной памятью: в мае 2002 года выпускаются процессоры с частотой FSB 133 Мгц, годом позже — 200 Мгц. В ноябре 2002 года появляется еще одно нововведение: технология Hyper-Threading, позволяющая дополнительно загрузить вычислительный конвейер за счет виртуального второго процессорного ядра. В моей компьютерной реальности того же года я на какое-то время вообще остаюсь без компьютера, а потом собираю из чего попало устаревший, но вполне пригодный для любых задач десктоп на базе Pentium II.

В декабре 2020 года я покупаю набор из системной платы Asus P4PE, процессора Pentium 4 Northwood 2,4 Ггц (SL6EU, частота FSB 133 Мгц) и гигабайта оперативной памяти DDR.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 4

Это не самая бюджетная материнская плата, но и не «премиум». Чипсет i845, встроенный звук и 100-мегабитный сетевой интерфейс. На плате предусмотрено место под контроллер SATA, но он не распаян, поэтому я подключаю к плате жесткий диск IDE на 320 гигабайт.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 5

Слот для видеокарты — стандарта AGP 4x, и таких в моей коллекции пока нет. Зато есть странное, но работающее решение: GeForce 6200 512 МБ с разъемом PCI и пассивным охлаждением. Синий слот на плате — место для установки WiFi-модуля, который Asus продает в нагрузку к плате.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 6

Я не ставил перед собой задачу проводить научное исследование производительности старого процессора: для этого пришлось бы добывать много вариантов матплат и CPU. Но впечатление составить хотелось, поэтому выберу относительно современный бенчмарк Geekbench 4. Вот результаты:

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 7

Процессор еще не поддерживает Hyper-Threading, результаты в многозадачном тесте чуть хуже, чем в однозадачном. Пока запомним эти цифры, а заодно отметим временные рамки: середина 2002 года. В любом случае это неплохой прогресс за два года: начали с 1,7 Ггц, а в конце 2002-го уже перешагнули рубеж в 3 гигагерца. Уже в 2000 году технические издания пишут о достижении частоты в 10 гигагерц к 2005 году. Я не нашел официальных заявлений Intel с такой цифрой, судя по всему прогноз озвучивался кулуарно. Но скорее всего план такой и был: если техпроцесс в 130 нанометров позволяет 3 гигагерца, значит на 90нм сделаем шесть, и так далее. Простая и понятная схема повышения производительности.

Горячий Prescott
Анонс: Февраль 2004, 16 лет назад
Техпроцесс: 90 нанометров
Частота: 2,4-3,8 Ггц
TDP: 84-115 Ватт
Объем кэш-памяти L2: 1024-2048 кБ
Частота системной шины: 133-200 Мгц, 4256-6400 МБ/c (редкие модели до 266 Мгц)

Просто так взять и поменять процессор Intel на новый в начале нулевых у вас не получится. Сначала Socket 423 меняется на Socket 478. В этом конструктиве выпускаются как процессоры Northwood, так и Prescott, но в моей плате Asus P4PE ранней ревизии Prescott не работает, хотя она поддерживает частоту системной шины в 200 Мгц. У AMD с обратной совместимостью дела обстоят получше. В феврале 2004 года IXBT разбирает нововведения в Pentium 4 Prescott: тут не только новый техпроцесс. Увеличена длина конвейера, с 20 до 31 ступени, в попытке найти потенциал для разгона. Увеличен до одного мегабайта кэш второго уровня, позднее появятся процессоры с двумя мегабайтами кэш-памяти. Внедрены новые инструкции SSE3. Добавляется технология EM64T — на процессоры теперь можно устанавливать 64-битные ОС. AMD переходит на 64 разряда раньше, а потом она первой выпустит потребительские двуядерные CPU. В той же статье процессор сравнивается с Northwood аналогичной частоты и AMD Ahtlon 64 3400+. Результаты такие же, как в 2000 году: где-то лучше предшественника, где-то хуже. Общий вердикт: "ядро Prescott в целом медленнее Northwood".

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 8

Если бы повторилась ситуация 2000-2002 годов, то это бы не стало проблемой: быстро выходим на рубеж в 4-5 гигагерц, и оставляем старые процессоры и конкурентов далеко позади. Но нет: даже по официальным спецификациям Prescott получились очень горячие. А частота в конце 2004 года была доведена до 3,8 гигагерц: этот рекорд задержится на несколько лет. Имевшийся в планах Pentium 4 580 с частотой 4 гигагерца был отменен. Никаких 10 гигагерц и близко не случилось. Хочется сказать: уперлись в физические ограничения, но это не совсем так. До начала 2010-х Pentium 4 — любимая игрушка оверклокеров. На сайте HWBot основанный на архитектуре NetBurst Intel Celeron D 352 до сих пор на 5 месте по максимальной частоте — 8543 мегагерца. Полноценный Pentium 4 смогли разогнать до 8179 мегагерц. Но разгон и способность решать задачи пользователя — это совершенно разные вещи. Пользователю не нужно охлаждение жидким азотом, он не хочет изучать, как снимать с процессора крышку-термораспределитель. А ведь такой простой был план.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 9

В конце 2004 года произошло еще одно событие: процессоры Intel перешли на новый Socket 775. Впервые процессоры были лишены ног, они переехали на ответную часть сокета на материнской плате. Socket 775 на удивление долго продержался на рынке, и сейчас скорее ассоциируется с платформой Intel Core 2. Я покупаю еще один набор: материнскую плату Asus P5GD1, процессор Pentium 4 и три гигабайта оперативной памяти четырьмя модулями DDR1. Это почти современность: слот PCI Express для видеокарты, встроенный звук с возможностью подключения многоканальной акустики (в середине нулевых это было модно), чуть более удобный кулер с четырьмя креплениями. Плата снова бюджетная, но уже есть SATA, дополнительный контроллер IDE, разъемы для портов USB и звука на передней панели. Нет возможностей разгона, никаких. Но нам пока и не надо.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 10

Вместе с платой шел процессор Intel Pentium 4 поколения Cedar Mill 2006 года. Это «последнее прости» архитектуры NetBurst АКА «Prescott нормального человека»: техпроцесс 65 нанометров, 2 мегабайта кэш-памяти, TDP в пределах разумного, частоты от 3 до 3,6 Ггц. Но я добываю настоящий, тот самый огненный Prescott с частотой 3,4 гигагерц. Заодно поменяю видеокарту на «нормальную» GeForce 6800. У нее ужасно злобный мелкий кулер, который хочется сразу поменять на что-то более приличное.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 11

Посмотрим, что процессоры покажут в бенчмарках:

Pentium 4 3.4 Prescott:

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 12

Pentium 4 3.2 Cedar Mill:

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 13

Дичь

Собирая Pentium 4 как ретросистему хочется изобразить что-то этакое, и найти если не самый мощный, то какой-то редкий процессор этой модели. Выбор большой. Во-первых, можно упомянуть Intel Pentium D: позднейшее развитие Prescott в двуядерном исполнении. На нем можно построить самый горячий Pentium 4 с официальным TDP в 130 Ватт для моделей с частотой 3,2-3,6 гигагерц. Он же будет максимально приближен к компьютерам соврменности, а заодно неплохо обогреет ваш кабинет зимой. Во-вторых, это тот самый Pentium 4 с исторически максимальной частотой 3,8 гигагерц. Наконец, это Pentium 4 серии Extreme Edition: они появлялись каждый раз, когда AMD готова была представить очередного флагмана, и Intel хоть на полсантиметра, но пыталась обогнать конкурента. Ранние P4EE вовсе были основаны на ядре Gallatin с техпроцессом 130нм, позаимствованном из Intel Xeon. Особый интерес представляют Pentium 4 EE с частотой системной шины в 266 Мгц — таких было только два. Найти любой экстремальный Pentium достаточно нелегко, в розницу они шли по ~1300 долларов по сравнению с ~500 за «обычный топчик». Желающих поменять деньги на тепло было немного. Доказательством тому служит данный лот на eBay:

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 14

Я пожалуй не буду гнаться за редкими модификациями — все равно это не имеет особого смысла. Планирую остановиться на поздних Pentium 4 с нормальным тепловыделением, и возможно даже попробовать умеренный разгон — так скорее всего получится достичь тех самых 3,8 Ггц (или высокой пропускной способности FSB) гораздо проще и дешевле. Но это не точно, возможно придется пострадать.

Все повторяется
Я долго думал, с чем бы сравнить производительность Pentium 4. Когда я исследовал сабноутбук Sony VAIO TZ 2007 года, у меня было предположение, что его производительность соответствует таковой у Pentium 4. Так и вышло: экономичный, легкий и тонкий ноутбук показывает в Geekbench 4 778 баллов в однопоточном тесте и 1241 балл в «многоядерном». Первый результат — чуть лучше, чем у Pentium 4 2.4 2002 года. Второй — выше, чем у Prescott 3.4, при несравнимом энергопотреблении. Еще один интересный вариант для сравнения из моей коллекции — ноутбук IBM ThinkPad T40 с процессором Pentium M 755 2Ггц 2004 года. Его результат в Geekbench — 876 баллов, что примерно соответствует Pentium 4 того же года выпуска с частотой 2,8-3 Ггц. Именно тогда стало окончательно понятно, что дело не только в частоте процессора: было бы здорово и дальше ее бесконечно увеличивать, это понятно для покупателей. Но не вышло.

Еще одна «дичь» — это переходник с Socket 479 (мобильные Pentium M) на Socket 478 (десктопные матплаты). Разгон такого полустационарного ПК показывал отличные результаты. Мой потихоньку устаревающий, но еще современный ноутбук ThinkPad T480 с Core i7 восьмого поколения выдает в Geekbench 4 больше 5000 баллов, при максимальной частоте в 4 Ггц. Правильно будет сравнивать с результатами хороших десктопных процессоров, и а это примерно 10 тысяч баллов. Рост производительности в 10 раз (на ядро, а их теперь много) за c 2005 по 2020 год. Сравните это с приростом в 300 раз (по моим собственным измерениям) с 1992 по 2001.

В 2005 году у Intel «были проблемы»: что-то не задалось с архитектурой NetBurst, конкуренты наступают, как внешние, так и внутренние — в виде того самого мобильного Pentium M, наследника процессоров Pentium Pro из девяностых. В июле 2006 года компания выпускает процессоры Intel Core 2, также имеющие в родственниках древнюю архитектуру P6. Стартовая частота по меркам Netburst смешная — 1,87-2,67 Ггц, но производительность выше, энергопотребление заметно ниже. В 2007 году выходят первые четырехядерные процессоры. Я же в 2005 году покупаю-таки свой компьютер на базе Pentium 4, за что меня критикуют подкованные в технике знакомые — зря купил, поздновато. И они, конечно, были правы.

Хотя Pentium 4 стали тупиковой ветвью процессоростроения, обеспечивали сомнительный прирост производительности от поколения к поколению, именно в это время компьютеры окончательно приобрели современные черты. Стали по-настоящему мультимедийными, расправляясь с видео и музыкальным контентом без всяких проблем. Выросли с единиц до сотен гигабайт объемы жестких дисков, появились первые твердотельные накопители. Наконец, в эпоху моей ретровидеокарты GeForce 6800 выпущены знаковые игры, в которые лично я до сих пор играю: Half-Life 2, Far Cry, GTA San Andreas. Важны не только возможности процессора, но и производительность всей периферии, доступность скоростного интернета. Бурное развитие всей компьютерной экосистемы, пока еще вращавшейся вокруг персонального компьютера, чаще настольного, чем портативного, пришлось как раз на начало нулевых. Это интересная эпоха.

Горячий Pentium 4 и народная любовь - 15

О любви. В своем телеграм-канале я провел опрос о субъективном отношении к Pentium 4. И большинство все же отнесло его к категории «приятное ретро». Время идет, скоро и системы на базе Core 2 перейдут в эту категорию, а ведь на них даже работает современный веб. И еще: «проблемы» у Intel наблюдаются и сейчас. И с переходом на новый техпроцесс, и ростом производительности по сравнению с предыдущими поколениями. Все это уже было 15 лет назад, и тогда Intel справилась. Правда тогда традиционным для x86 рынкам десктопов и серверов не угрожала архитектура ARM.

У меня же начинается приятное строительство ретрокомпьютера из ретрокомплектующих. В следующей статье: чуть более элитная конфигурация Pentium 4, больше бенчмарков и попытка вернуть мой 2005 год.

Автор: Константин

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js