В ожидании Core i5. Тестируем процессоры Intel Core 2 Duo на базе 45-нм Wolfdale

Автор: Алексей Бессараб, info@ferra.ru
Источник: http://www.ferra.ru
Оригинал статьи: http://www.ferra.ru/online/processors/84400/

Несмотря на выход в прошлом году новой платформы Intel Nehalem, процессоры Core 2 под Socket LGA775 по-прежнему "живее всех живых" и сдаваться не собираются, о чем свидетельствует выпуск новых моделей. Высокая цена на материнские платы на базе чипсета X58 Express и память DDR3 пока сдерживают экспансию Core i7. Поэтому как минимум с год нам придется использовать «устаревшие» процессоры с разъемом LGA775, два из которых, относящиеся к среднему уровню, мы и рассмотрим в данном материале.

Как мы уже писали во вступлении к статье о процессорах Core i7, переход от архитектуры NetBurst к Core был обусловлен тупиком в развитии процессоров семейства Pentium 4: рост частоты и энергопотребления не соответствовал итоговому уровню производительности. Смена архитектуры позволила компании Intel избавиться от «ахиллесовой пяты» и потеснить AMD с ее решениями семейств Athlon 64 и Sempron, начавших завоевывать приличную долю рынка. Кроме того, с выходом процессоров Core 2 на базе новой архитектуре компания Intel решила следовать стратегии «Тик-так», которая подразумевает каждые два года переход на новую микроархитектуру, а каждый промежуточный год – усовершенствовать предыдущую. Допустим, если в прошлом году была представлена очередная архитектура, то в этом будет только переход на новый техпроцесс с некоторыми улучшениями, а уже в следующем году нас будет ждать что-то совершенно новое, но на обкатанном уже техпроцессе, и так далее.

Если помнят наши читатели, процессоры Core 2 семейства Conroe (двухъядерные Conroe и четырехъядерные Kentsfield), выполненные по технологическим нормам 65 нм были представлены в 2006 году, а уже через год вышли 45-нм решения семейства Penryn (Wolfdale и Yorkfield). Из основных нововведений отметим увеличение объема разделяемой кэш-памяти второго уровня с 4 до 6 МБ (у четырехъядерного Wolfdale ядро в два раза больше, так как процессор состоит из пары кристаллов) и появление нового набора инструкций SSE4.1, призванного ускорить обработку потоковых данных, кодирования видео и математических расчетов. Также были внесены некоторые изменения для повышения производительности 45-нм ядер, но в домашних условиях они вряд ли смогут проявить себя в должной мере.

Ядро Wolfdale

С переходом на новый техпроцесс напряжение питания было уменьшено, за счет чего снизился уровень энергопотребления. Но, несмотря на это, уровень TDP остался на прежнем месте, что позволит компании Intel в случае чего наращивать частоту процессоров без повышения требований к имеющимся на рынке материнским платам. Тем более, потенциал 45-нм ядер позволяет достигнуть частот порядка 3,5-3,6 ГГц без каких-либо проблем, и у Intel будет шанс удержать рынок высокочастотных CPU, пока платформа Nehalem не получила широкого распространения.

Теперь что касается производных Wolfdale. Как и ранее, для покрытия всех сегментов рынка на базе основного ядра выпускаются либо высокоуровневые решения (в нашем случае четырехъядерные Yorkfield), либо доступные процессоры с уменьшенным объемом кэш-памяти второго уровня. Ядро с нетронутым L2-кэшем идет на производство CPU серии E8xxx (FSB 1333 МГц), с 3 МБ кэшем является основой модельного ряда E7xxx (FSB 1066 МГц), а с 2 МБ – для самых доступных Pentium Dual-Core E5xxx (FSB 800 МГц). Последняя линейка по своим характеристикам соответствует серии Core 2 Duo E4xxx. С переходом на 45-нм техпроцесс были введены давно не использовавшиеся дробные множители, которые позволили уменьшить частотный шаг между моделями. Четырехъядерные процессоры Core 2 Quad также производятся с различным общим объемом кэш-памяти второго уровня: с 12 МБ модели Q9x50 и QX9x70 (версии Extreme Edition c шиной FSB 1600 МГц), с 6 МБ модели Q9x00 и с 4 МБ – Q8xxx.

В представленную ниже таблицу занесены процессоры семейств Penryn и Conroe.

	Core 2 Quad QX9xxx / Q9xxx / Q9xxxS*	Core 2 Quad Q8xxx / Q8xxxS*	Core 2 Duo E8xxx	Core 2 Duo E7xxx	Pentium Dual-Core E5xxx	Core 2 Quad QX6xxx / Q6xxx	Core 2 Duo X6xxx / E6xxx	Core 2 Duo E4xxx	Pentium Dual-Core E2xxx	Celeron E1xxx	Celeron 4xx
Ядро	Yorkfield	Yorkfield	Wolfdale	Wolfdale	Wolfdale	Yorkfield	Conroe	Allendale	Allendale (Conroe-1M)	Allendale-512	Conroe-L
Технология производства, нм	45	45	45	45	45	65	65	65	65	65	65
Количество ядер	4	4	2	2	2	4	2	2	2	2	1
Номинальные частоты, ГГц	3,2-3,0 / 3,0-2,66 / 2,83-2,66	2,5-2,33/2,33	3,33-2,66	2,93-2,53	2,7-2,5	2,93-2,66 / 2,4-2,66	2,93 / 3,0-1,86	2,6-1,80	2,4-1,6	2,2-1,6	2,2-1,6
Частоты шины, МГц	1600-1333 /  1333	1333	1333	1066	800	1333-1066 /  1066	1066 /  1333-1066	800	800	800	800
Кэш второго уровня, МБ	12	6	6	3	2	8	4(2**)	2	1	512	512
Уровень TDP, Вт	136-130 / 95 / 65	95/65	65	65	65	130 / 105	75 / 65	65	65	65	35
SSE4.1	+	+	+	+	-	-	-	-	-	-	-
EIST	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-
XD bit	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Intel EM64T	+	+		+	+	+		+	+	+	+
Intel VT	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-	-
Тип разъема	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775

* - энергоэффективные решения
** - младшие модели Core 2 Duo E6xxx оснащались кэш-памятью второго уровня объемом 2 МБ

Как нетрудно заметить, младшие четырехъядерные Yorkfield получаются «склейкой» либо пары E5xxx, либо пары E7xxx. Можно смело предположить, что при слабой оптимизации приложений под многопоточность малый L2-кэш сильно повлияет на производительность процессора, который значительно дороже своих двухъядерных собратьев. Со временем привлекательность многоядерных решений будет только расти, и "узкое место" в виде небольшого объема кэш-памяти второго уровня сведется на нет. К этому мы еще вернемся в наших будущих материалах, а пока посмотрим, чем мы сможем скоротать время до выхода массовых продуктов на базе архитектуры Nehalem.

Процессоры Intel Core 2 Duo E8200 и E7200

Несмотря на значительное предложение высокочастотных моделей двухъядерных Core 2, мы остановились на процессорах E8200 и E7200, как на самых доступных по цене. Учитывая, что семейство Core 2 Duo всегда отличалось неплохим разгонным потенциалом, сам собой напрашивается вопрос – зачем платить больше?

Старшая модель к нам попала в коробочном исполнении, младшая – в OEM-варианте, предназначенном исключительно для сборщиков готовых систем. Единственный минус подобных процессоров заключается в отсутствии комплектного кулера и в гарантии, равной 12 месяцам, которую поддерживает только продавец. Ранее бытовало мнение, что коробочные версии процессоров гонятся лучше; возможно, но если так и было, то было достаточно давно.

Процессор Core 2 Duo E8200, как, впрочем, и все 45-нм модели, поставляется в небольшой синей коробке с обновленным дизайном, на лицевой стороне которой находится наклейка, сообщающая об использовании техпроцесса 45 нм при производстве CPU и 6 МБ разделяемой кэш-памяти второго уровня. Для других серий процессоров, естественно, будет указываться другой объем L2-кэша.

Упаковка процессора Core 2 Duo E8200

Поставляемый кулер с Core 2 Duo по форме напоминает системы охлаждения для Celeron 4xx на базе Conroe-L, но в отличие от последних значительно упрощен (и это для процессора с частотой 2,66 ГГц и 6 МБ кэш-памяти второго уровня!). Низкопрофильный радиатор теперь лишен сердечника, а система крепления представляет собой единое целое с рамкой, на которой установлен вентилятор, т.е. полностью пластмассовая.

Оригинальный файл

Оригинальный файл
Система охлаждения Core 2 Duo E8200 в сравнении с Core 2 Duo E4600

Подобная конструкция не особо внушает доверия, хотя, если так разобраться, о разъеме LGA775 также говорили в свое время: "не более 20 раз на установку и снятие процессора". Но, как показала практика, никакой опасности в частой смене процессора нет; аналогично и с данным кулером. Да и вряд ли кто-то будет его часто ставить и снимать, особенно это касается обычных пользователей. Энтузиасты, естественно, первым делом обратят свое внимание на более производительную систему охлаждения, а комплектный кулер оставят пылиться в коробке.

Внешне Core 2 Duo E8200 и E7200, как и все представители платформы LGA775, отличаются наличием и расположением элементов на «брюшке» процессоров. В маркировке обозначена модель, основные характеристики (частота CPU, объем L2-кэша, частота FSB) и номер партии. Также на крышку наносится sSpec Number, по которому можно определить степпинг ядра (на сайте производителя либо специализированными утилитами, например, CPU-Z). Сам же степпинг будет полезен при поиске процессора с хорошим разгонным потенциалом.

Оригинальный файл

Оригинальный файл
Процессоры Core 2 Duo E8200 и E7200

Процессор Core 2 Duo E8200, произведенный в Малайзии и попавший к нам на тестирование, имел самый первый степпинг C0, разгонный потенциал которого находится на уровне 3800-4000 МГц. Модели E8400, E8500 и E8600 уже успели перейти на степпинг E0, который отличается меньшим тепловыделением и более высоким потенциалом – около 4200 МГц при напряжении 1,4 В и воздушном охлаждении. Естественно, разгон – это лотерея и любой процессор может достигнуть либо больших частот, либо же меньших. Все зависит от конкретного экземпляра.

Характеристики Core 2 Duo E8200

При слабой нагрузке частота Core 2 Duo E8200 за счет энергосберегающих технологий с номинальных 2,66 ГГц опускается до 2,0 ГГц, при этом коэффициент умножения уменьшается до 6x.

Модель Core 2 Duo E7200 также произведена в Малайзии и имеет ранний степпинг M0. Разгонный потенциал E7xxx находится на уровне 3800 МГц, но с переходом на R0 (E7400 и E7500) планка может сдвинуться в большую сторону.

Характеристики Core 2 Duo E7200

Младший представитель нового семейства процессоров в плане энергосберегающих технологий не стал исключением, и его частота при бездействии системы с 2,53 ГГц снижается до 1,6 ГГц.

Разгон

Для разгона процессоров Core 2 Duo E8200 и E7200 была собрана следующая конфигурация:

• Материнская плата: ASUS P5K Deluxe/WiFi-AP (Intel P35)
• Кулер: Noctua NH-U12P
• Память: Mushkin HP2-8500 996612 (2x1024 МБ, DDR2-1066)
• Видеокарта: ASUS EN8800GS TOP 384MB
• Жесткий диск: Samsung SP2504C (250 ГБ, SATA2)
• Блок питания: FSP FX700-GLN Epsilon (700 Вт)

Режим работы памяти выставлялся минимально возможным с таймингами 5-5-5-18, напряжение на процессоры подавалось на уровне 1,4 В; оно является безопасным для 45-нм решений при постоянном использовании. Вообще, по технической документации Intel максимальное напряжение может составлять 1,45 В, но не более, ибо тогда возможна деградация (последствия не носят массовый характер, но единичные случаи имели место быть). В качестве стресс-теста использовалась программа OCCT 2.01 в течение часа.

С такими установками процессор Core 2 Duo E8200 нам удалось разогнать до уровня 4200 МГц, частота шины FSB при этом равнялась 525 МГц, а память – 1050 МГц.

Уровень разгона Core 2 Duo E8200

Разгон отличный, но требующий качественную материнскую плату, так как не каждая сможет стабильно функционировать на частотах выше 475-500 МГц. В данном случае нам повезло и, возможно, подняв напряжение питания на процессоре, мы могли добиться еще лучших результатов. Но от этого мы решили все-таки отказаться, так как нам необходим результат для каждодневного использования, а не для минутной бенчинг-сессии.

Следующему процессору, благодаря его высокому множителю, подходит любая материнская плата, так как для разгона уже не надо сильно поднимать частоту FSB. Несмотря на все наши надежды, потолком Core 2 Duo E7200 оказалось 3752 МГц, при этом шина FSB работала на 395 МГц. Частота памяти была чуть меньше 800 МГц, что вряд ли могло сказаться на результате. Для большей информативности теста мы решили взять еще парочку таких же процессоров, но потенциал их оказался даже хуже первого экземпляра – сказывается FSB Wall в районе 390 МГц, когда процессор теряет стабильность после этой отметки.

Уровень разгона Core 2 Duo E7200

Что же, можем констатировать тот факт, что действительно процессоры младшего семейства не отличаются хорошим разгонным потенциалом, в отличие от старших моделей. Можем также предположить, что нам попались не очень удачные для разгона экземпляры, так как в Сети немало результатов при шине FSB свыше 400 МГц (тем более, что даже Pentium Dual-Core E5xxx покоряют частоты порядка 4,0-4,2 ГГц).

Тестовый стенд

Для тестирования процессоров Core 2 Duo E8200 и E7200 была собрана такая конфигурация:

• Материнская плата: ASUS P5K Deluxe/WiFi-AP (Intel P35)
• Кулер: Noctua NH-U12P
• Память: Mushkin HP2-8500 996612 (2x1024 МБ, DDR2-1066, 5-5-5-15-2T)
• Видеокарта: Point of View GF9800GTX 512MB GDDR3 EXO
• Жесткий диск: Samsung SP2504C (250 ГБ, SATA2)
• Блок питания: FSP FX700-GLN Epsilon (700 Вт)

Это такая же конфигурация, как и при разгоне, только заменена видеокарта, и память работала на частоте 1066 МГц (или близкой) с таймингами 5-5-5-15.

Список процессоров был следующий:

• Core 2 Duo E8200 (2,66 ГГц, 8x333, 6 МБ; разгон 4,2 ГГц, 8x525, память 1052 МГц)
• Core 2 Duo E7200 (2,4 ГГц, 9,5x266, 3 МБ; разгон 3,75 ГГц, 9,5x395, память 1053 МГц)
• Core 2 Duo E7100 (2,4 ГГц, 9x266, 3 МБ, гипотетический)
• Core 2 Duo E6750 (2,66 ГГц, 8x333, 4 МБ; разгон 3,4 ГГц, 8x425, память 1066 МГц)
• Core 2 Duo E4600 (2,4 ГГц, 12x200, 2 МБ; разгон 3,34 ГГц, 10x334, память 1066 МГц)

Процессор Core 2 Duo E6750 был получен из Core 2 Extreme X6800 путем снижения коэффициента до 8x и повышения частоты FSB до 333 МГц. Данный режим позволит сравнить процессор на ядре Wolfdale с Conroe, работающий на одинаковой частоте. Гипотетический Core 2 Duo E7100 необходим был для сравнения с E4600. Правда, в последнем случае шина FSB у 45-нм решения выше и поэтому были проведены дополнительные тесты, в которых все процессоры работали на одинаковой частоте ядра и шины, равной 3,2 ГГц и 400 МГц соответственно, память при этом функционировала на частоте 800 МГц с таймингами 4-4-4-12. Для того чтобы при разгоне Core 2 Duo E4600 можно было выбрать режим работы памяти, близкой к 1066 МГц, снижался коэффициент умножения до 10х, а частота FSB повышалась до 334 МГц.

Тестирования проводились в среде Windows XP Pro SP2, которая настраивалась на максимальное быстродействие. Файл подкачки составлял 2048 МБ.

Результаты тестирования

Тесты подсистемы памяти

В большинстве тестов подсистемы памяти программы Everest важную роль играет частота системной шины, а уже после архитектурные особенности и частота процессора. Например, самого младшего представителя семейства Core 2 пришлось разогнать до возможного максимума, чтобы он смог продемонстрировать результат, сходный с высокоуровневыми решениями, работающими в номинальном режиме. Отметим также паритет между Core 2 Duo E8200 и E6750 на стандартной частоте.

Тест латентности памяти чутко реагирует на архитектурные особенности процессоров, и только высокая частота при разгоне позволяет решениям на базе архитектуры Penryn показать низкий результат (чем меньше, тем лучше).

Аналогичная ситуация и в тесте латентности кэш-памяти второго уровня, но в отличие от общего теста здесь сильно влияет особенность L2-кэша новых процессоров. Дело в том, что с ростом объема кэш-памяти было увеличено количество каналов ассоциативности - с 16 (Conroe) до 24 (Penryn); это должно было положительно сказаться на производительности, но латентность стала выше. Данная проблема будет решаться за счет роста частоты будущих процессоров (возможно, благодаря медленному L2-кэшу и увеличился частотный потолок, а не только за счет перехода к 45-нм техпроцессу). Кроме того, была добавлена технология Split-load cache enhancement, которая позволяет распределять данные в кэше более интеллектуально, и компенсировать медлительность L2-кэша.

Реальные приложения

В пакете моделирования CINEBENCH 10 процессор Core 2 Duo E7200 оказался более предпочтительным, чем E6750, несмотря на объем кэш-памяти второго уровня и частоту; это справедливо как для режима с одним ядром, так и с двумя.

Архиватор WinRAR в большей степени реагирует на объем кэш-памяти, а уже потом на частоту процессора.

Синтетические приложения

В синтетических тестах расстановка сил не меняется – процессоры расположились на графике строго от младшего к старшему. Core 2 Duo E7200 на частоте 2,4 ГГц производительней своего предшественника, как за счет большего кэша, так и за счет высокой частоты FSB.

Игровые приложения

Производительность процессоров в игровых приложениях зависит и от объема L2-кэша и от частоты. Так, в игре F.E.A.R. Extraction Point, которая не блещет сложной графикой при средних настройках, все зависит от кэша, и разогнанный Core 2 Duo E4600 оказался менее эффективным, чем E8200, работающий при номинальной частоте. В Crysis все наоборот – за счет более высокой частоты можно получить больше кадров, чем с емким L2-кэшем. Естественно, с ростом разрешения и качества графики разница между процессорами будет нивелироваться.

Тестирование в режиме «8x400»

Теперь перейдем к результатам «чистой» производительности, когда все процессоры работают с одинаковой частотой ядер, шины и памяти.

Как и следовало ожидать, объем кэш-памяти значительно влияет на производительность (между 2 и 6 МБ около 20%), и в совокупности с различной частотой системной шины Intel может выпускать модели процессоров, рассчитанные на разные сегменты рынков. Но, учитывая разгонный потенциал Core 2, не обязательно гнаться за решением с большим L2-кэшем.

Выводы

С выходом Core i7 компания Intel начал миграцию на новую архитектуру, но, как это уже было с платформой AMD64, еще как минимум год-полтора на рынке будут присутствовать процессоры LGA775, которые являются пока единственными доступными решениями от данного производителя. Естественно, с выходом массовых процессоров архитектуры Nehalem семейство Core 2 утратит свои позиции и переместится в начальный уровень, а некоторые модели и вовсе исчезнут.

Пока же нам придется довольствоваться процессорами LGA775, выполненными с детализацией 65 и 45 нм, причем последние при одинаковой стоимости выглядят куда привлекательнее. Рассмотренные нами Core 2 Duo E8200 и E7200 хоть и не являются последними в своем семействе, но прекрасно дают понять о производительности решений на базе архитектуры Penryn. Низкий нагрев, энергопотребление и высокий разгонный потенциал в районе 3,8-4,2 ГГц позволят данным CPU стать достойным выбором для энтузиастов и оверклокеров. Младшая модель позволяет при разгоне достичь производительности более дорогих решений, но при этом не требует оверклокерской материнской платы, так как обладает высоким множителем, за счет которого можно избежать заоблачных частот шины FSB. Серия E8xxx становится безоговорочным лидером среди двухчиповых продуктов, но для разгона E8200 потребуется качественная плата, способная держать частоты FSB в районе 500 МГц и выше.

Обычные пользователи также не останутся в стороне. Так, на базе Core 2 Duo E7xxx можно собрать тихий медиацентр или игровую систему среднего уровня, которая по производительности не особо будет уступать системам с более дорогими hi-end-процессорами. Стоимость же данных моделей находится на уровне Core 2 Duo E4xxx, что явно не в пользу последних. То же самое можно сказать и о E8xxx и E6xxx. Единственный недостаток процессоров семейства Penryn – необходимость использовать материнские платы на чипсетах Intel 3 Series и 4 Series. Но при апгрейде или покупке новой системы это помехой уже не назовешь.