Михаил Батыгов
Этот появившийся в конце мая прошлого года процессор до сих пор остается довольно редким изделием, и по сравнению с менее скоростными моделями 6x86MX цены на него пока довольно высоки. В отличие от версий, позиционируемых как аналог (в смысле производительности) MMX-процессорам Intel пятого поколения, данный продукт, согласно заявлениям изготовителей, нацелен на рынок более мощных ПК и предлагается как альтернатива младшим MMX-моделям Intel шестого поколения, т. е. процессору Pentium II с тактовой частотой 233 МГц.
Заявление смелое, если не сказать больше, потому что реальная тактовая частота устройства составляет не 233, а всего 187,5 МГц. Кроме того, как и у всех прочих современных процессоров для разъема Socket 7, у 6x86MX отсутствует высокоскоростная кэш-память второго уровня и в качестве таковой используются микросхемы SRAM, расположенные на системной плате. Эта память работает на той же частоте, что и основная память компьютера, а выигрыш в быстродействии по сравнению с последней достигается лишь благодаря меньшему количеству тактов ожидания. Максимальная тактовая частота этой памяти на сегодняшний день составляет 83 МГц, а при эксплуатации 6x86MX PR233 в штатном режиме и того меньше -75 МГц, что намного ниже частоты, с которой работает встроенная в картридж SEC кэш-память второго уровня процессора Pentium II (ровно половина внутренней тактовой частоты процессора, т. е. 116,7 МГц для модели Pentium II/233). Более того, микроархитектура процессора 6x86MX допускает выполнение максимум двух инструкций одновременно, тогда как у Pentium II этот показатель равен трем.
Так что утверждения изготовителей, будто процессор 6x86MX PR233 может обеспечить производительность уровня Pentium II с тактовой частотой 233 МГц, вызывают закономерные сомнения. Чтобы проверить обоснованность этих заявлений, были проведены тесты в операционной системе Windows 95. Поскольку известно, что производительность одного и того же процессора в разных операционных системах может различаться, тестирование проводилось также и в полностью 32-разрядной операционной системе Linux (свободно распространяемая UNIX-совместимая система). Из-за отсутствия тестовых пакетов, подобных WinStone и WinBench, способных работать в Linux, использовались менее известные тесты, характерные для мира UNIX. А поскольку командный интерфейс Linux удобен для целей тестирования, чистое процессорное быстродействие испытывалось именно в этой системе.
Методика испытания
Один из основных вопросов при проведении сравнительного тестирования различных по архитектуре процессоров - это выбор компонентов, способных обеспечить объективность результатов. Результаты тестов чистого процессорного быстродействия практически не зависят от аппаратного окружения и очень мало зависят от применяемой операционной системы (правда, зависят от используемого компилятора). Однако тесты системного уровня, к числу которых относятся пакеты WinStone, предназначенные, вообще говоря, для сравнения производительности готовых компьютерных систем, могут применяться в сравнительном тестировании отдельных компонентов, в том числе процессоров, лишь при соблюдении идентичности всех остальных устройств, составляющих тестируемый компьютер.
Табл. 1. Результаты тестов WinStone 97 в оС Windows 95 OSR2
В нашем случае положение осложнялось еще и тем, что процессоры 6x86MX и Pentium II в принципе не могут быть установлены на одну и ту же системную плату. Разумным компромиссом было бы взять наиболее быстродействующие из доступных на сегодня плат для обоих процессоров. С процессором 6x86MX проблем не возникло: оснащенная 1 Мб кэш-памяти второго уровня и поддерживающая режим Linear Burst (характерный для процессоров Cyrix способ ускоренного пакетного обмена данными между процессором и кэш-памятью второго уровня) плата FIC PA-2007 на основе набора микросхем VIA Apollo VP2 - самая эффективная для использования с процессором 6x86MX плата из числа более или менее распространенных на сегодняшнем рынке. Среди плат для процессора Pentium II столь однозначного лидера, похоже, нет. Имеется небольшая группа чуть более быстрых плат, есть и относительно медленные изделия.
Табл. 2. Результаты тестов из пакета WinBench 97 в оС Windows 95 OSR2 (в единицах WinBench)
При тестировании возникла дополнительная задача испытания процессоров на одинаковой тактовой частоте. Ввиду того, что никакая сила не может заставить процессор 6x86MX PR233 работать на действительной тактовой частоте 233 МГц (по крайней мере, применительно к использованному в тестах образцу это утверждение можно считать экспериментально доказанным фактом), испытания пришлось проводить на частоте 187,5 МГц. В силу этого плата для Pentium II должна была удовлетворять еще одному условию: поддерживать, как и FIC PA-2007, частоту в 75 МГц на шине памяти (187,5 = 75x2,5). Среди системных плат, отвечающих этому требованию, самой быстродействующей на сегодня является ASUS P2L97. Именно на ней и проводились испытания процессора Pentium II как на его нормальной тактовой частоте в 233 МГц, так и в режиме “недоразгона” - на частоте 187,5 МГц, чтобы сравнить эффективность внутренней микроархитектуры Pentium II и 6x86MX.
Табл. 3. Итоговые результаты WinStone 97 в оС Windows 95 OSR2
Остальные компоненты уже можно было взять одинаковыми (фактически использовались одни и те же детали): оперативная память - 64 Мб SDRAM в двух модулях по 32 Мб каждый, накопитель Fujitsu MPB3021AT, видеоадаптер Matrox Millennium с 4 Мб видеопамяти типа WRAM, дисковод CD-ROM Mitsumi FX820S (с восьмикратной скоростью).
Испытания в операционной системе Windows 95 OSR2 проводились с помощью пакетов WinStone 97 и WinBench 97. Первый из них представляет собой тест системного уровня, позволяющий оценить производительность компьютера при работе с теми или иными программами. Результаты сгруппированы по двум категориям приложений: Business Applications и High-End Applications, и для каждой категории вычисляется усредненное значение, отражающее эффективность компьютера как простой “персоналки” и небольшой рабочей станции соответственно. В табл. 4* приводятся усредненные итоговые результаты, а показатели, полученные в отдельных приложениях, сведены в табл. 1.
В табл. 2 представлены результаты тестов WinMark из пакета WinBench 97. Они отражают эффективность работы отдельных компонентов компьютера (дисковод CD-ROM, жесткий диск, видеоадаптер). В пояснениях нуждаются лишь показатели CPUmark 16 и CPUmark 32. Вопреки названию, эти тесты не являются чисто процессорными, ибо их результаты сильно зависят не только от системной платы, но и от ее настройки в программе BIOS CMOS Setup. Тесты CPUmark 16 и CPUmark 32 отражают быстродействие всей подсистемы процессор - системная плата - память при выполнении соответственно 16- и 32-разрядного кода.
В операционной системе Linux проводились следующие тесты общесистемного уровня: компиляция ядра Linux, сжатие и распаковка данных с помощью программы bzip, обработка пакетного задания из пакета BYTE UNIX bench стандартным интерпретатором shell, обращение матрицы. Кроме того, выполнялись и чисто процессорные тесты: двоичный поиск, арифметическая компрессия-декомпрессия с использованием операций умножения-деления и без такового, вычисление квадратного корня из двойки с точностью до 2000-го знака, решение задачи о ханойских башнях (тест на выполнение рекурсивных алгоритмов), а также пакет Bytemark. При испытаниях в системе Linux во всех случаях использовался компилятор GNU C 2.7.2.
Краткие пояснения к малоизвестным тестам
ЗЗадача сборки ядра операционной системы Linux представляет собой большое пакетное задание, состоящее из компиляции исходных файлов на языке Cи, связывания объектных файлов, распаковки сжатых данных и записи их на диск. Большую часть времени система занимается компиляцией исходных текстов при включенных опциях оптимизации. Являясь вполне практическим и осмысленным заданием, данный тест очень неплохо отражает эффективность всех систем компьютера, кроме дисковода CD-ROM, видеоадаптера и математического сопроцессора. Результаты представлены в табл. 4 в секундах процессорного времени, затраченного на полное прохождение теста с “чистой загрузки”.
Табл. 4. Время, затраченное на компиляцию ядра Linux, секунды
Выполнение пакетных заданий shell в принципе выявляет те же аспекты производительности компьютера, что и предыдущий тест, однако центральный процессор работает в несколько ином режиме, поскольку shell является не компилятором, а интерпретатором. Применялся вариант теста с восемью одновременно выполнявшимися процессами. Результаты представлены в табл. 5 в относительных величинах.
Табл. 5. Показатели теста на обработку пакетного задания интерпретатором shell, относительные единицы
Обращение матрицы - одна из наиболее часто используемых задач вычислительной линейной алгебры. С точки зрения компьютера данный тест не слишком отличается от типичного задания из пакета Linpack, используемого при тестировании суперкомпьютеров. Результат всецело определяется двумя факторами: быстродействием математического сопроцессора и скоростью обмена данными между процессором и памятью. Результаты приведены в табл. 6.
Табл. 6. Время, затраченное на обращение матрицы, секунды
Программа bzip - это сравнительно новый компрессор данных, основанный на недавно открытом очень эффективном алгоритме сжатия, так называемой поблочной сортировке. Если сравнивать со стандартным для Linux компрессором GNU zip (gzip), базирующимся на модификации алгоритма LZ77, то при несколько меньшем быстродействии bzip обеспечивает намного более высокую степень сжатия (обычно даже лучшую, чем у популярного архиватора HA). В отличие от gzip и иных компрессоров, использующих алгоритмы Лемпела - Зива, для которых скорее характерна особая нагрузка на оперативную память, чем собственно на процессор, алгоритм поблочной сортировки предъявляет более жесткие требования к чистому процессорному быстродействию. То, что в bzip вторичное сжатие производится с помощью арифметического кодирования, дополнительно усиливает “процессорную” ориентированность основанного на этой программе теста. Значения времени, затраченного bzip на упаковку и распаковку посредством эталонного файла объемом более 3 Мб, приведены в табл. 7.
Табл. 7. Время, затраченное на сжатие и распаковку файла компрессором bzip, секунды
Пакет Bytemark представляет собой набор программ, которые сами по себе практического применения не имеют, но являются весьма представительными как подпрограммы реальных приложений. Названия тестов в основном говорят сами за себя и в особой расшифровке не нуждаются. Усредненный коэффициент быстродействия сопроцессора (FP Index) вычисляется как среднее геометрическое трех тестов: LU-разложение матрицы, моделирование работы нейронной сети и преобразование Фурье. Остальные тесты - целочисленные, и среднее геометрическое их результатов составляет коэффициент процессорного быстродействия (Integer Index). Здесь стоит заметить, что тест на эмуляцию сопроцессора тоже целочисленный. Он весьма характерен как показатель того, насколько хорошо процессор справляется с выполнением сильно ветвящихся программ. Результаты Bytemark по отдельным категориям представлены в табл. 9, а итоговые результаты показаны на рис. 6. За единицу принято быстродействие процессора 6x86MX с тактовой частотой 187,5 МГц.
Табл. 8. Итоговые результаты процессорных тестов Bytemark (1,00 = Cyrix/IBM 6x86MX 187,5 МГц)
Табл. 9. Результаты тестов Bytemark (1,00 = Cyrix/IBM 6x86MX 187,5 МГц)
Дополнительные чисто процессорные тесты сведены в табл. 10.
Что показали испытания
Результаты тестов говорят о том, что действительно существуют приложения, для которых процессор 6x86MX PR233 обеспечивает приблизительно такую же или даже чуть большую производительность, чем Pentium II с тактовой частотой 233 МГц. В первую очередь это офисные приложения: текстовые редакторы типа Microsoft Word, настольные издательские системы, базы данных, электронные таблицы. При этом существенным фактором является используемая операционная система. Те же самые приложения, будучи запущенными, скажем, в системе Windows NT, могут работать несколько иначе. Например, известно, что процессоры Intel шестого поколения, такие, как Pentium II и Pentium Pro, при использовании полностью 32-разрядной системы выигрывают больше, чем процессоры-клоны, особенно продукция Cyrix/IBM. Испытания в операционной системе Linux полностью это подтвердили.
Однако даже при использовании системы Windows 95 нет гарантии, что процессор 6x86MX PR233 может всегда на равных конкурировать с Pentium II. Результаты всех без исключения тестов категории High-End WinStone 97 неизменно свидетельствуют о солидном преимуществе процессора Intel, и было бы ошибкой приписывать его только высокой производительности математического сопроцессора Pentium II. В программе Visual C++ нет операций с плавающей точкой, однако и на соответствующем ей тесте превосходство Pentium II не вызывает сомнений (если только не проводить измерения на пониженной тактовой частоте). Похоже, главная причина в том, что отличительные свойства процессора 6x86MX, дающие ему преимущество при выполнении офисных приложений (в первую очередь огромная кэш-память первого уровня и устойчивость к сильно ветвящимся алгоритмам с трудно предсказуемыми переходами), не всегда могут компенсировать меньшую тактовую частоту.
Что же касается общесистемных тестов в операционной системе Linux, то здесь у процессора 6x86MX нет ни малейших шансов против Pentium II, по крайней мере при одинаковом P-рейтинге, т. е. когда первый запускался на тактовой частоте 187,5 МГц, а второй - на 233 МГц. Столь полный разгром и побудил повторить испытания при равной тактовой частоте - 187,5 МГц, чтобы выявить победителя хотя бы по среднему числу инструкций, обрабатываемых за один такт (конечно, это чисто умозрительное сравнение: ведь самый медленный процессор Pentium II имеет тактовую частоту 233 МГц, а не 187,5). Результат, как ни странно, стал обнадеживающим для процессора Cyrix/IBM. При равной тактовой частоте он вполне может конкурировать с кристаллом Pentium II. Фактически он оказывается победителем во всех целочисленных тестах. Единственное исключение - тест на выполнение пакетного задания (Shell Scripts).
Тесты чистого процессорного быстродействия показывают примерно ту же картину: явное превосходство процессора Pentium II при тактовой частоте 233 МГц над 6x86MX с частотой 187,5 МГц, причем не только в программах, активно вовлекающих сопроцессор, но и в большинстве целочисленных задач (исключение здесь составили некоторые тесты из набора Bytemark, в частности эмуляция сопроцессора). Однако на равной тактовой частоте Pentium II, сохраняя ощутимое преимущество в вычислениях с плавающей точкой, в среднем все же проигрывает процессору 6x86MX.
Из сказанного следует, что позиционировать 6x86MX PR233 как альтернативу пусть даже самому медленному современному процессору Pentium II можно лишь с очень существенными оговорками - иначе придется закрыть глаза на значительный класс приложений и на все современные операционные системы, кроме Windows 95. Более того, здесь совершенно не проводились измерения MMX-блоков обоих процессоров ввиду отсутствия тестовых программ от независимых поставщиков и относительной редкости использования новых инструкций в современных приложениях. Но если бы такие измерения были проведены, то они также вряд ли подтвердили бы правильность P-рейтинга: в действительности блок MMX-процессора Pentium II заметно сложнее соответствующего устройства кристалла 6x86MX и даже при равной тактовой частоте должен обеспечивать большую производительность.
Однако, с другой стороны, нельзя забывать, что значительная часть (если не большинство) пользователей ПК работает только с операционной системой Windows 95 и использует главным образом офисные приложения типа Word и Excel. Для этих пользователей платить лишние 70 - 80 долл. за системную плату (на столько типичная плата со слотом Slot 1 дороже платы с разъемом Socket 7) и 200 долл. за процессор (именно такова разница в цене “настоящего” Pentium II-233 и 6x86MX PR233) значит вкладывать деньги в возможности, которые скорее всего им так и не понадобятся. Если же сравнивать 6x86MX PR233 с другими процессорами для Socket 7, то на сегодняшний день ни один из этих других не сможет обеспечить столь же высоких показателей Business WinStone 97 (конечно, при условии, что вы не будете заниматься “разгоном” процессоров и “заводить” K6 233 на 250 МГц или Pentium MMX/233 на 292 МГц, что чревато, как минимум, нестабильной работой).
В целом 6x86MX PR233 выглядит очень достойно на фоне конкурирующих процессоров пятого поколения, однако для того, чтобы не сбивать покупателей с толку и не провоцировать вероятные разочарования, практику позиционирования его как равноправного конкурента Pentium II 233 только на основании результатов Business WinStone 97 стоило бы пересмотреть - по крайней мере пока не появятся кристаллы 6x86MX с действительной тактовой частотой 233 или хотя бы 225 МГц. Это, конечно, на взгляд автора...
Автор выражает признательность фирме “Пирит” (телефон: (095) 115-7101) за предоставленное для тестирования оборудование.* Во всех таблицах: измерения с процессором Pentium II на тактовой частоте 187,5 МГц проведены исключительно с целью оценки. Intel не выпускала и не выпускает процессоры с такой штатной частотой. В действительности во всех случаях использовался образец Pentium II, рассчитанный на частоту 233 МГц.
В целом 6x86MX PR233 выглядит очень достойно на фоне конкурирующих процессоров пятого поколения, однако для того, чтобы не сбивать покупателей с толку, не стоит позиционировать его как равноправного конкурента
Pentium II-233
