伴随着半导体技术的快速发展和生产工艺的进步,作为整台电脑最核心的配件CPU在近几年的发展中一直遵循着摩尔定律,即每隔18-24个月集成电路中的晶体管数目就翻一番,且计算机芯片的性能每年增加一倍,而制造成本也会相应减少。当消费者从英特尔和AMD一次次的频率竞赛中感受着摩尔定律给整个CPU行业带来的推动时,CPU厂商却在为“按时”提高处理器的频率而绞尽脑汁,比如采用更先进的制造工艺、提高处理器流水线长度、使用先进的半导体制造技术(Intel应变硅技术、AMD的SOI和DSL技术等等)。正是得益于这些先进技术的采用,中央处理器的主频从100MHz提升到1GHz用了七年的时间,而从1GHz提升到3GHz却只用了两年的时间。
摩尔定律示意图
当消费者还在享受着CPU主频提升所给我们带来的急速快感时,英特尔和AMD两家公司却不约而同的感受到了继续按照摩尔定律提升CPU主频的困难。英特尔于去年10月份宣布了取消4GHz奔腾4处理器的开发计划,AMD也表示其高端CPU FX57将是很长一段时间内主频最高的产品。究竟是什么原因使得频率提升如此困难?首先,目前CPU单纯依靠提升主频已经很难大幅度提升CPU的性能,从而减缓了消费者对高频CPU的需求;其次当CPU主频达到2GHz以上的时候,处理器功耗也达到了近100W,这已经是目前风冷散热技术的极限,看看现在夸张的散热器就能想象让这么一个火炉子稳定的工作是一件多么困难的事情。
AMD和英特尔双核CPU的LOGO
既然单核CPU在主频提升乏力的情况下已经显得力不从心,那么我们只能将提升性能的重任寄托在双核CPU上了。双核CPU技术是在同一个硅晶片(DIE)上集成了两个独立物理核心,在实际工作中两颗核心协同工作,以达到性能倍增的目的。在今年四月份和五月份英特尔和AMD相继发布了自己的桌面级双核CPU产品,这其中包括英特尔P4 840、P4 830和P4 820,其主频分别为3.2GHz、3.0GHz和2.8GHz,而AMD方面则有Athlon64 X2 4800+、Athlon64 X2 4600+和Athlon64 X2 4200+与之应对。在我站相关的测试中,我们已经明显感觉到了双核心技术在多任务、多媒体制作等方面的先天优势,但是高昂的售价使得双核CPU对于普通消费者还是一个可望不可及的奢侈品。何时双核CPU才可以真正的走进消费者?AMD最新发布的Athlon64 X2 3800+给了我们最好的答案。
作为AMD双核CPU系列中主频最低的一款产品,Althon 64 X2 3800+问世后在市场上的影响要远大于它在技术上的创新。未来一两年内,CPU技术将以双核和64bit为主要的发展方向,试想一下我们在家中使用着64位操作系统的同时,还能一边在后台制造高清晰的DVD电影一边在DOOM3中体验FPS游戏的刺激,这样的体验在单核32位CPU时代是无法想象的。
如果说Althon 64 X2 4800+掀起了CPU史上多核心的篇章,那么作为这个家族中最小的成员Athlon64 X2 3800+则承担着普及双核的重任,Athlon64 X2 3800+单颗为349美元,折合人民币为2900左右,虽然相对于主流CPU售价还有些偏高,但作为内置两个物理运算核心的CPU来说这个价格还算是厚道的。换一个角度去想,一颗英特尔奔腾4 3.2C的售价为1790元,作为消费者只要多花一千元钱就能感受到双核+64位两项技术,何乐而不为呢?下面就让我们仔细看看这款Athlon64 X2 3800+。
AMD 64 X2 3800+(点击放大)
Athlon 64 X2 3800+是AMD桌面双核系列中规格最低的一款,实际主频为2GHz。由于采用了SOI和DSL(绝缘体技术)等多项技术,Athlon 64 X2 3800+满载功耗官方数据仅为89W,比某些单核心的型号还要低。这款CPU采用Manchester核心和90nm制程。Athlon 64 X2 3800+晶体管数量大约为1亿5400万,采用Socket 939接口。
AMD 64 X2 3800+CPU-Z截图
从CPU-Z的截图我们可以看到1.30版本的CPU-Z已经可以对AMD双核CPU进行正确的识别,AMD 64 X2 3800+的步进号为BH-E4,支持目前绝大多说的CPU指令集如MMX、3DNow!、SSE、SSE2、SSE3、x86-64。CPU的外频依然是Althon 64常见的200MHz外频,倍频为10。在CPU-Z下方的处理器选择菜单里有两个真实的CPU内核可供选择。
从Althon 64 X2 3800+的Cache截图中我们可以看到,双核CPU中每一个物理核心都有独立的64KB一级缓存和512KB二级缓存,缓存位宽为128bit。
虽然同是在一个硅晶片上集成两个物理运算单元,但是AMD和英特尔两家公司的双核CPU在架构上却有很大的区别。在进行测试之前,小编有必要向大家简述一下AMD和英特尔在双核技术上的异同。
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AMD Athlon64 X2处理器与Intel双核P4的最大不同在于,AMD的双核心技术使用的是一种特别的架构,AMD内部称其为Direct Connect architecture。与Pentium D相比,它增添了“系统请求接口”(System Request Interface,SRI)和“交叉开关”(Crossbar Switch)。它们的作用是对两个核心的任务进行仲裁、及实现核与核之间的通信。 AMD的两个核心会把请求放在系统请求对列(SRQ)中,当资源允许的时候,会把任务分配给合适的核心去处理,整个过程都在CPU内部完成,系统性能也就此大大提高。同时也可以让每个核心都有独享的I/O带宽、避免资源争抢,实现更小的内存延迟。
对于这种AMD的这种说法,英特尔官方给出的解释是Pentium D处理器是将双核争用前端总线的任务仲裁功能放在了芯片组的北桥芯片中,虽然按照集成电路的设计原则把这些功能组件集成在处理器中确实可以提高效率,减少延迟。不过,在台式机还不可能在短期内就支持4个内核和更多内核的现实情况下,只要有高带宽的前端系统总线,就算把这些任务仲裁组件外置,对于双核处理器的台式机来说带来的延迟和性能损失也是微乎其微的。
正所谓口说无凭,对于两家公司在双核技术上谁更优秀的讨论,我们还是让实际的测试去验证吧。
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与其它三款CPU规格对比 | ||||
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Althon 64 X2 3800+ |
Althon 64 X2 4800+ | Pentium D 820 |
Pentium EE 840 | |
| 主频 | 2GHz×2 | 2.4GHz×2 | 2.8GHz×2 | 3.2GHz×2 |
| 外频 | 200MHz | 200MHz | 200MHz | 200MHz |
| 封装 | Socket 939 | Socket 939 | LGA 775 | LGA 775 |
| 制造工艺 | 90nm | 90nm | 90nm | 90nm |
| 一级缓存 | 64KB | 64KB | 16KB | 16KB |
| 二级缓存 | 512KB×2 | 1MB×2 | 1MB×2 | 1MB×2 |
| 64位技术 | x86-64 | x86-64 | EM64T | EM64T |
| 超线程技术 | 不支持 | 不支持 | 不支持 | 支持 |
| 晶体管数量 | 1.54亿 | 2.3亿 | 2.3亿 | 2.3亿 |
| FSB/HT | 1GHz | 1GHz | 800MHz | 800MHz |
| 内存控制器 | CPU内置 | CPU内置 | 主板北桥中 | 主板北桥中 |
| 内存带宽 | 6.4GB/s | 6.4GB/s | 6.4GB/s | 6.4GB/s |
| 节能技术 | Cool&quiet | Cool&quiet | EIST | EIST |
为了全面检阅Althon 64 X2 3800+的性能,ZOL评测室共选用了4颗CPU与之对比测试,其它三颗分别是Althon 64 X2 4800+、Pentium D 820和Pentium EE 840。与Pentium D 820对比是为了考察AMD和英特尔两家公司目前最低端的双核CPU谁更优秀。另外两颗CPU代表着目前AMD和英特尔两家公司的桌面级处理器的最高水平,通过对比测试可以使广大读者了解到当主频有所降低时,是否会对双核架构的处理器性能造成巨大影响。
本次测试我们使用了Intel的PentiunD 840EE,PentiunD 820的双核心处理器来进行测试对比,另外还有一颗AMD的X2 4800+进行对比测试。因为主板的芯片组规格不同所以搭配的内存方面我们都使用的是Corsair海盗船的内存,内存容量都是1GB大小。主板我们使用的是DFI友通的Lan Party,它采用nVIDIA的NF4 UItra芯片,支持Socket 939接口的AMD Athlon 64/FX及双核心处理器,主板的BIOS版本为623-3。在Intel平台上我们搭配的主板是华硕的PSWD2 Premium主板,它采用Intel955X+ICH7芯片组,支持Premium4、PremiumEE、PremiumD等处理器。显卡是ATi的Radeon X850 XT,X850XT采用的是R480核心,核心频率是540MHz,显存采用的是GDDR3颗粒,显存频率为1180MHz。硬盘采用的是希捷7200.8,容量是120GB,8MB缓存,转速为7200转。其它配件请看下面的表格。
| ZOL AMD Athlon64X2 3800+测试 平台配置 | |
| 处理器 | |
| 双核心CPU | AMD Athlon 64 X2 3800+ 2.4 GHz, 512KB*2 L2 Cache PentiunD840EE,AMD X2 4800+,PentiunD820 |
| 内存 | |
| AMD平台 (DDR400) | 1 GB Corsair XMS 3200XL memory @ 2-3-2-5 |
| Intel 平台 (DDR2-667) | 1 GB Corsair DD2 PC5400 UL @ 3-2-2-8 |
| 主板 | |
| AMD 平台 | DFI Lan Party NF4 Ultra |
| Intel 平台 | AsusPSWD2 Premium Intel955X FSB1066MHz |
| 显卡 | |
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ATI Radeon X850 XT |
GPU: R480 (540 MHz) Memory: 256 MB GDDR3-SDRAM (1180 MHz) |
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硬盘 | |
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希捷酷鱼8 |
120GB, 8MB , 7200 rpm(NCQ) |
| 光驱 | |
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DVD-ROM |
Benq (16x)DVD RW |
| 电源 | |
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FSP |
蓝瀑 ATX 12V 2.0,480 W |
| 驱动 | |
| 芯片组驱动 | NVIDIA Forceware 6.53 Intel inf7.2.1.1003 |
| 显卡驱动 | ATI 5.8催化剂 |
| DirectX | 版本: 9.0c |
| 操作系统 | Windows XP Professional2600+Service Pack 2 |
在软件的测试方面我们使用的软件有:3DMark05 (CPU Test)、3DMark03 (CPU Test)、Aquamark 3 (CPU Test)、PCMark 05、Sisoft Sandra 2005 (CPU Arithmetic)、Super Pi、 Far Cry1.3、Doom 3。我们采用了两种方法对四款双核心处理器进行测试:第一种是在单任务下进行测试、第二种是在多任务下进行测试,多任务模拟的方法是:一边运行常规的测试软件一边运行SuperPI 8M。下面请一起来看我们的测试。
首先进行测试的项目是3Dmark05的CPU测试,从下面的测试上可以看到,排在第一位的是AMD的X2 4800+,X2 3800+排在第三位,领先PentiunD820大约200分左右。
下面这段文字是关于3Dmark03的介绍,熟悉的朋友可以跳过直接下面的文字:(3DMark03是于2002年底发布的,作为一款显卡测试软件,3DMark03提供了四项Game的测试。第一项测试为Wings of Fury这是一个基于DirectX7的游戏测试,使用了vertex shaders 1.1。第二和第三项测试分别为Battle of Proxycon和Trolls Lair这两项测试是基于DirectX8的测试,使用了pixel shaders 1.4和vertex shaders 1.1。第四项测试为Mother Nature,这个场景基于PixelShaders2.0和Vertex Shader2.0引擎,真实的模拟出了大自然的美丽景色。在3DMark05中加入了对微软DirectX 9.0C的支持,所以完全支持Shader Model 2a、2b、3.同时加入的更加详细显示控制面板,可以使用户对测试进行更为详细的画面控制。3DMark05还使用了全新的更为类似游戏的3D引擎,使测试更接近于正常的游戏运行。它包含了三个全新的测试场景,分别为:Return to Proxycon、Firefly Forest、Canyon Flight,通过这三个场景的测试便可以得出分数。)
在3Dmark03的测试中,AMD X2 3800+的测试性能超过了P4D840EE的测试成绩,有了不俗的表现。
在Sisoft的多媒体测试中,PentiumD840EE的成绩排在第一位,X2 4800+仅落后于840EE排在第二位,第三位是X2 3800+与4800+相比已经有了明显的差距,820与X2 3800+之间的性能差距相差了20%,比较悬殊。
在PCmark05的测试中AMD X2 3800+的性能要落后于PentiunD820,差距在15%左右。这次PentiunD840EE排在了第一的位置,也是唯一一颗突破5000分这个分数线的CPU,从柱状图来看PentiunD820的成绩直追AMD X2 4800+。
在SuperPI的测试中,测试的时间是秒,时间是越少越好,则表示处理器运算的速度最快。AMD X2 3800+仍然排在第三的位置与PentiunD820、PentiunD840之间的时间间隔相差3秒。
在Doom3的测试中PentiunD820以2帧的微弱优势领先于AMD X2 3800+,X2 4800+仍然以较强的性能领先于其他三款处理器。
在Farcry1.3的测试中,两款双核心AMD的处理器分别排在第一、二位,3800+与820相比之间性能差距20%。
下面是在多任务环境下的测试:在多任务下的测试我们可以看到,在增加SuperPI的测试之后,PentiunD820与AMD X2 3800+的性能差距并不是非常的明显,是PentiunD820的性能更强了,还是AMD X2 3800+的性能下降了呢?
在第一项3Dmark05的测试中PentiunD820的性能要领先于AMD X2 3800+ 11%,而X2 4800+以200分的差距落后于PentiunD840EE。
在3Dmark03的测试中,AMD X2 3800+的性能虽然领先于PentiunD820,但两者仅有20分的差距,性能之间也只有2%的差距。
AquaMark3及Doom3的游戏测试中使用的分辨率仍然是1024*768,X2 4800+的测试成绩突破了1000分,而3800+也紧跟随在P4D840EE的后面,两者差距仅有1%。
在Doom3的测试中AMD两款双核心处理器的表现能力依旧看到,分别以14帧和3帧的成绩领先于对手。
Farcry1.3是目前广大游戏爱好者喜欢的一个游戏,在这项游戏测试中,AMD X2 3800+的表现非常优秀,甚至超过了PentiumD840EE的效能,其成绩令人感到非常吃惊。
我们最后还对这颗双核X2 3800+处理器进行了一下超频测试,在不加电压的情况下,这颗处理器的外频可以超到270MHz,超频到这种程度,对与一款双核处理器来说是比较令人满意的。在这里我们要说明的是由于时间比较紧张我们没有把超频测试的成绩记录下来。
(超频截图)
(内存频率截图)
从各项测试成绩来看AMD AthlonX2 3800+在大部分的测试中要领先Intel双核心的820处理器,占有一定的优势。但无论怎样发展优化架构最终的目的还是只有一个就是让用户受益。
在多任务处理上基于90纳米技术的Athlonx2 3800+处理器在功耗方面也比较理想,通过长时间的测试及使用我们发现,在实际运行过程中AMD双核心3800+处理器的发热量并不是很高,在散热器方面也不需要更换新型的散热器,只要沿用传统K8散热器就可以支持新的AMD双核心处理器,减少了一定的升级成本。
在升级方面这颗AMD X2 3800+依然延续了4800+的传统,只需在现有939接口的K8主板上升级至最新版本BIOS,就可以实现对AMD Athlonx2双核心处理器的支持,芯片组厂商也将会推出支持AMDAthlo64x2CPU的主板BIOS。无疑又为用户减少了一笔升级开销。
AMD双核心Athlon 64x2处理器在多任务下处理方面还是具有一定的优势。从测试成绩中我们也可以看到,AMD处理器的领先优势。另一方面AMD也在研发支持DDR2或更高一级的内存模组,预计在06年上市。
Athlon FX的王者地位仍然不能被取代,Athlon FX处理器在一段时间内仍是高端游戏平台的主角。在以前的4800+测试中我们也可以看到在游戏方面单核心FX处理器可以为大幅提高游戏性能。
双核心CPU是今后发展的一种思路,无论是台式机、服务器还是笔记本都会采用双核心设计的思路,在功耗方面基于更新技术的65纳米制造工艺将为我们生产更高性能更低能耗的CPU。从目前的社会发展及办公需求来看,双核处理器在今后可以为我们提高一倍或两倍的工作效率。当前买两颗AMD Opteron或IntelXeon及双路主板的价格是非常昂贵的,对于家庭及中小企业及用户来说是华而不实的选择,相比较来说双核心的Athlon 64x2处理器要便宜不少,这颗AMD X2 3800+的售价是259$$,换算起来相当于不到人民币3000元。这样要X2 4800+的价格便宜不少,相信当双核CPU批量上市的时候价格还会继续下调,也希望到时候有更多的消费者可以买到双核处理器。
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