Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Pentium 4

Смутное время. История процессоров с архитектурой Intel NetBurst. Часть 1

26.04.2021 16:20:03 | Автор: admin

20 ноября 2000 года произошло событие, которого с нетерпением ожидали очень многие: Intel официально представила новые процессоры Pentium Pentium 4 на ядре Willamette. Впервые упоминание этого топонима (по традиции, Intel дает географические кодовые имена своим продуктам) произошло аж в 1996 году, некоторая конкретика появилась два года спустя осенью 1998 года, когда по изначальным планам должен был произойти уже финальный анонс.

Процессор представлялся дальнейшим развитием микроархитектуры P6, об этом говорило даже внутреннее обозначение этой версии микроархитектуры P68, и должен был стать переходным звеном к процессорам Merced, основанным уже на новом наборе команд EPIC (explicitly parallel instruction computing вычисление с явным параллелизмом машинных команд). Так уж вышло, что этим планам не суждено было сбыться. Процессоры этого поколения стали, безусловно, коммерчески успешными, но при этом отношение к ним крайне противоречиво и споры среди исследователей истории техники и энтузиастов ретрокомпьютинга не утихают по сей день.

Эта статья продолжает цикл статей об истории процессоров и платформ для них, мы уже изучили период от появления Pentium и до последних версий Pentium III. И если предыдущий период можно считать Золотым веком, то теперь наступает Смутное время. Конкуренция обостряется, а Intel делает ошибочные ставки. Машина времени, на старт, внимание ПУСК!

Первый блин комом?


Незадолго до анонса Pentium 4, Intel проиграла гонку за гигагерц своему главному конкуренту в лице AMD, опоздав (на бумаге) на 2 дня. При этом перешагнуть за гигагерц Intel так и не удалось процессоры Pentium III 1133 МГц (Coppermine, не путайте с последующими Tualatin) были отозваны с рынка из-за нестабильной работы, 1100 МГц модель (с 100 МГц шиной) все же пошла в серию, но выпускалась в минимальных количествах, да и на 25% меньшая пропускная способность шины в некоторых задачах приводила даже к отставанию от 1000 МГц версии со 133 МГц шиной. Athlon же к концу октября достиг уже 1200 МГц.

Intel, в свою очередь, еще в феврале демонстрировала опытные образцы, работающие на умопомрачительных 1.5 ГГц! Ожидания были крайне высоки! И в том, что касается частоты, они полностью сбылись первым делом вышли модели на 1400 и 1500 МГц. Вот только, как водится, было множество нюансов. Во-первых, новые системы были крайне дорогими, что в общем-то не удивительно. Проблема в том, что помимо стоимости процессора $644 и $819 соответственно, немало стоили два других ключевых компонента.

Материнская плата на безальтернативном в этот момент чипсете Intel 850 с поддержкой двухканальной памяти RDRAM ввиду сложности разводки требовала дорогого восьмислойного дизайна, а сама память все еще стоила в разы дороже привычной SDRAM. В результате, коробочные версии шли в комплекте с двумя модулями по 64 МБайт в комплекте.

Во-вторых, с самого начала, демонстрируемый уровень производительности впечатлял не настолько, сколько от него ждали. Новая микроархитектура получила вдвое более длинный конвейер 20 стадий, но блок предсказания ветвлений был еще недостаточно развит, и ошибался часто, что приводило к простоям исполнительных устройств. С другой стороны, ALU арифметико-логические устройства, работали на удвоенной частоте ядра, появился новый набор инструкций SSE2.

Интересно было реализован кэш первого уровня, вместо части его, отвечающей за кэширование инструкций, появился кэш уже декодированных микроопераций. А еще, новые Pentium 4 больше не поддерживали работу в многопроцессорном режиме, в отличии от предшественников. Таким образом, новые процессоры очень достойно показывали в мультимедийных задачах, особенно связанных с кодированием данных и относительно скромно в большинстве других.

Rambus наносит ответный удар


С технической стороны, сильной стороной новой платформы был чипсет. Intel 850 Tehama, в первой своей итерации работавший в паре со знакомым еще по Intel 815 южным мостом (хабом, по официальной терминологии Intel) ICH2. Он не получил какой-либо принципиально новой функциональности, кроме поддержки Pentium 4, но все, что касается этой, ключевой по сути, функции, было сделано как надо!

Источник

Во-первых, новые процессоры вместо привычной GTL/AGTL шины использовали новую QPB (Quad Pumped Bus) с частотой всего лишь 100 МГц, но с эффективной скоростью передачи данных, соответствующей AGTL на 400 МГц. В дальнейшем, вплоть до последних Core 2, Intel в обозначении процессоров использовала именно эффективную частоту шины.

Шина была узким местом Pentium III, через нее шел обмен данными с памятью, и именно из-за этого не было большого смысла в применении более быстрой памяти в настольных системах на его основе только активный ввод/вывод мог полноценно загрузить двух и тем более четырехканальные контроллеры памяти в Intel 840, Intel Profusion и ServerSet III. Поэтому даже в рабочих станциях часто использовали более простые наборы микросхем Intel 820 и VIA 694D.

Именно поэтому память Rambus для Pentium III была почти бесполезной. В случае Pentium 4 у RDRAM появился второй шанс. Чипсет Intel 850 получил поддержку двухканальной (как у i840) памяти с эффективной частотой 800 МГц объемом до 2 Гбайт. Пропускная способность ее составила 3200 Мбайт/с, в точности соответствуя возможностям шины.

Сочетание было идеальным, но дорогим. Как уже сказано выше, из-за цен на память, Intel пришлось добавить две планки минимального объема в комплект коробочной версии Pentium 4. Довольно быстро, уже к середине 2001 года подоспело более доступное решение Intel 845 Brookdale, получивший вместо RDRAM поддержку...PC133 SDRAM. Значительная часть дурной репутации ранних Pentium 4 его заслуга.

Источник

Сам чипсет был не так уж плох надежен и стабилен, но несоответствие пропускной способности памяти требованиям процессора на корню губило производительность падение составляло в среднем около 20 процентов. Недостаточная скорость памяти усугублялась и небольшим объемом кэша Willamette те же 256 Кбайт, что и старого Coppermine.

Компромиссом могла бы стать память DDR, в варианте DDR266 уже использовавшаяся в чипсетах VIA для платформы AMD K7. Ее пропускная способность была бы на треть меньше возможностей системной шины, но это лучше, чем в три раза. Но Intel на тот момент была связана соглашением с Rambus, по которому обязалась не выпускать чипсетов с другими типами памяти, за исключением PC133 SDRAM и более медленных.

Зато подсуетилась VIA чипсет P4X266 вышел практически одновременно с Intel 845. Вот только одна проблема VIA не получила у Intel лицензию на выпуск чипсетов с поддержкой шины QPB. И не получила не потому, что не готова была заплатить, а потому что Intel предоставлять отказалась. Грянул серьезный скандал, который очень сильно затормозил распространение плат на альтернативном чипсете. В результате, конечно, VIA лицензию получила, но только после выхода DDR чипсетов от самой Intel.


В коллекции Digital Vintage в данный момент комплектуется рабочая станция SERVERGHOST Catalina P7/SE на основе платы Intel D850GB Garibaldi. Основная сложность с восстановлением систем Socket 423 не поиск платы или процессора, ни тем более памяти модули RIMM вполне распространены, а поиск системы охлаждения. Использованные в этом поколении кулеры более не применялись в других платформах. Разве что совместимы оказываются некоторые серверные кулеры для Socket 603, но они отличаются изрядной шумностью. К счастью, в нашем случае удалось оперативно собрать весь комплект. Машина будет относиться к самому первому выпуску Pentium 4 в конце 2000 года. Ее конфигурация:

  • Процессор Intel Pentium 4 1400 MHz (Socket 423)
  • Материнская плата Intel D850GB Garibaldi
  • 1 ГБайт ОЗУ PC800 RIMM ECC
  • Видеокарта Nvidia GeForce 2 GTS 32 Мбайт
  • 40 Гбайт жесткий диск IDE
  • 50x CD-ROM
  • Корпус InWin S500

Планируется, что компьютер будет работать под управлением Windows Millennium Edition (да-да, именно так!).

Внутренняя конкуренция


В 2001 году, чтобы протестировать техпроцесс 130 нм на менее сложном продукте, Intel выпускает обновленные Pentium III на ядре Tualatin. Мобильные и серверные версии получают 512 Кбайт кэша, десктопным его объем урезают вдвое полная версия оказывается слишком производительной. Хитом становится Celeron (прозванный энтузиастами Tualeron) с 256 Кбайт кэша и 100 МГц шиной он практически не отстает от настольной версии Pentium и отлично разгоняется, при этом невысокая штатная частота шины не требует для разгона особых усилий с стороны платы. При включении Celeron 1200 на 133 МГц шине, частота процессора достигает 1600 МГц, а уровень производительности соответствует, а иногда даже превышает Pentium 4 1.8 ГГц (кроме задач, которые выигрывают от особенностей NetBurst, конечно). Репутация Pentium 4 оказывается подмоченной.

Сразу оговоримся, как правило в сравнении участвовал Pentium 4 в связке с памятью PC133, и это, конечно, значительно влияло на результаты. Но даже с Intel 850 Willamette не отыгрался бы полностью Celeron соответствовал бы несколько более низкочастотному процессору, а не проиграл бы всухую. Так что факт остается фактом, дешевый Celeron прошлого поколения сравнился с новейшим топом.

Не смотря на шумиху, эта история не сильно повлияла на продажи Pentium 4, но предрешила судьбу Tualatin. Несмотря на большой частотный потенциал на новом техпроцессе, развитие Tualatin остановилось на отметке 1400 МГц, хотя в разгоне большая часть процессоров раннего степпинга достигала 1600-1700 МГц, а для отдельные экземпляры позднего разгонялись и до 2000 МГц. Впрочем, определенные выводы были сделаны и имя им Pentium M.

Смена сокета


Если в этот раз процессор и чипсет, наконец-то, появились одновременно, то от второго любимого трюка Intel была не в силах отказаться. Как в с случае с первым Pentium, изначальному Socket 423 была запланирована очень недолгая жизнь. Причем, об этом стало известно уже в момент выхода процессора. В оригинальном исполнении выпускались только процессоры Pentium 4 на ядре Willamette.

Финалом сокета стала анонсированная 27 августа 2001 года модель с частотой 2 ГГц, одновременно представленная в обоих вариантах. В этот раз, Intel опередила AMD, которая вскоре вынуждена была ввести рейтинги производительности для маркировки своих Athlon XP. Тепловыделение топовой Pentium 4 модели достигло отметки 100 Вт.

Socket 478 по габаритам точно соответствуют BGA-чипу, расположенному на панели старого Socket 423 Intel просто убрала лишнее звено, промежуточную плату, к которой припаивался чип. Новый разъем также называли uPGA из-за уменьшенного шага и диаметра ножек, ставших более хрупкими.

Новый сокет подарил и большее разнообразие процессоров. Первым делом для него были выпущены предыдущие модели, начиная с 1.5 ГГц, а уже в январе 2002 года появились новые Pentium 4 на ядре Northwood выпущенные по техпроцессу 130 нм и имеющие удвоенный объем кэша 512 Кбайт. А в мае 2002 вернулся Willamette в виде пары моделей Celeron с частотой 1.7 и 1.8 ГГц с кэшем 128 Кбайт. Возвращение было недолгим уже в сентябре Celeron переехал на ядро Northwood, впрочем не получив прибавки кэша.

Началось планомерное урезание Celeron относительно основной линейки, наиболее заметное в наши дни фактически Celeron с трудом можно назвать полноценным процессором, каким он был в первые годы своего существования. Хотя уже в времена Socket 478 его начали дразнить заглушкой для сокета отставание даже от равночастотных Pentium 4 было слишком заметно даже невооруженным глазом, особенно на недорогих чипсетах с медленной памятью.

Блок-схема чипсетов серии i845 с поддержкой DDR Источник

Новый сокет устанавливался на по сути такие же платы. Только к концу 2001 года появился Intel 845D с поддержкой DDR266 и стал доступен анонсированный еще в августе SiS 645 с поддержкой прогрессивной DDR333. Обычный 845 отправился усугублять отставание Celeron сочетание 128 Кбайт кэша и памяти PC133 зачастую превращалось из вычислительной машины в пыточную. Особенно благодаря набиравшей популярность Windows XP, значительно более требовательной к ресурсам, нежели Windows 98. Она начинала хорошо работать начиная с 256 Мбайт оперативной памяти, но в дешевые компьютеры часто устанавливали лишь 128 Мбайт.

Бурное развитие


С появлением Northwood, гонка частот не прекратилась, а напротив получила новое дыхание. Процессоры AMD, правда, обеспечивали аналогичную производительность при заметно меньшей частоте, но Intel заявляла о важности именно частоты. В мае появились модели с частотой шины 533 МГц. Вообще же, 2002 год ознаменовался достижением частоты 3 ГГц ее взяла вышедшая 14 ноября модель 3.06 ГГц с частотой шины 533 МГц.

Она стала первым настольным процессором с поддержкой технологии Hyper-Threading, фирменной реализацией SMT (Simultaneous Multi Threading) один процессор виделся системой как два логических и при выполнении двух задач, использующих разные исполнительные блоки процессора, производительность значительно возрастала. Прирост в реальных условиях составляет от 5 до 10 процентов, но и увеличение сложности и стоимости процессора было незначительным.

В это же время начали появляться новые чипсеты. Топовым стал Intel 850E с поддержкой 533 МГц шины и получивший новый южный мост ICH4 с поддержкой шести портов USB 2.0. Это было последнее решение Intel для памяти RDRAM. Rambus так и сумела снизить стоимость своей памяти и потеряла рынок. 845D сменил 845E с поддержкой шины 533 МГц, а вскоре и 845PE, получивший возможность работы с памятью DDR333. Появились и интегрированные решения на его основе 845GE, 845GV (без поддержки AGP видеокарт) и 845GL (ограниченный вдобавок 400 МГц шиной).

Получившая, наконец, лицензию VIA выпустила целое семейство чипсетов для процессоров с 533 МГц шиной P4X266A, P4X333 и даже P4X400 отличавшиеся поддержкой новых стандартов памяти DDR333 и DDR400. Были выпущены и их интегрированные варианты P4M266, P4M333 и P4M400. К сожалению, из-за задержек с выпуском, VIA упустила значительную часть рынка и не смогла завоевать былую популярность.

Зато чипсеты VIA для Athlon были долгое время самыми популярными и одними из лучших. Именно на чипсете VIA P4X266A была выпущена последняя известная плата форм-фактора Baby AT модель Commate P4XB. По расположению компонентов и размера, она очень похоже на mATX плату, но как и положена Baby AT не имеет панели портов ввода-вывода, большинство из которых выполнено в виде планок-выкидышей.

Удачными оказались чипсеты SiS благодаря невысокой стоимости, достойной надежности и адекватной производительности их полюбили производители бюджетных плат и готовых компьютеров. И если дискретные SiS 645 и 648 были просто популярны, то их интегрированный собрат SiS 650 стал просто хитом. На нем выпускались не только настольные компьютеры, но и значительная часть ноутбуков благодаря низкому тепловыделению и развитым технологиям энергосбережения, он подходил для использования и в мобильных компьютерах.


В коллекции Digital Vintage не так много машин на базе этого поколения. Например 845 семейство чипсетов представлено одной системой SERVERGHOST Rotoscope P7 на основе системной платы Intel D845GEBV2 Brownsville 2 (чипсет 845GE). Машина оснащена процессором Pentium 4 2.8 ГГц c частотой шины 533 МГц (ядро Northwood), 2 ГБайт оперативной памяти и 80 Гбайт жестким диском IDE. В качестве видеокарты используется Radeon 9200.

Мобильный мир


Пришествие Pentium 4 в ноутбуки значительно задержалось, до 2002 года здесь правил бал Tualatium с 512 Кбайт кэша Pentium III-m. Willamette же был слишком горячим для мобильного применения, и только с выходом Northwood ситуация изменилась. Тепловой пакет мобильной версии удалось вписать в рамки 35 Вт, значительно больше Pentium III, но вдвое меньше, чем у настольных версий. И все равно ноутбуки на Pentium 4-m, такое имя получила мобильная версия, отличались тяжеловесностью и небольшим временем работы от батарей.

Процессоры стартовали с 1.4 ГГц, но эти версии встречаются крайне редко, массовыми они стали начиная с 1.6 ГГц (март 2002) и до 2.4 ГГц (январь 2003). Максимальная же частота 2.6 ГГц, процессор вышел в апреле 2003 года, уже после анонса Pentium M. Мобильный Pentium 4 был на вершине всего один год, весной 2003 его сменил серьезно доработанный Pentium III это было начало конца и микроархитектуры NetBurst и гонки частот.

Для Pentium 4-m Intel был выпущен единственный чипсет дискретный Intel 845MP с поддержкой шины 400 МГц и памяти DDR266. Часть рынка занял чипсет интегрированный ATi Radeon IGP 330M, созданный совместно с ALi. Он позволил значительно удешевить готовое решение и одновременно уменьшить энергопотребление, при этом предоставляя адекватную производительность встроенного видеоядра и системы в целом.

Впрочем, даже после выхода Pentium M, мобильные Pentium 4 продолжили свое развитие, они предназначались для крупных мультимедийных ноутбуков, ориентированных на работу с видеоконтентом где NetBurst показывает себя лучше всего. По сути, это были адаптированные настольные модели, от основной линейки их отличала в первую очередь приверженность 533 МГц шине даже тогда, когда настольные процессоры перешли на более быстрый вариант, а также поддержка технологии энергосбережния Intel Enhanced SpeedStep (EIST). Но даже с ней тепловой пакет достигал 88 Вт в старших моделях!

Широко применялись в ноутбуках и обычные настольные процессоры, причем подобным не гнушались даже такие гранды, как Toshiba и IBM. Очень популярны в то время были ноутбуки класса замена десктопа с мощным процессором и большим экраном, с производительной видеокартой. Зачастую они имели очень слабые батареи или даже обходились без них (так называемые дескноуты). Часто в основе таких машин были чипсеты SiS 645 и 648, реже Intel 845MP.

Более дешевые дескноуты базировались в основном на двух чипсетах Intel 852GME (упрощенная версия 855GM/GME, который в свою очередь является сильно оптимизированной по энергосбережению версией 845GE) и SiS 650, очень любимом производителями бюджетных ноутов. Иногда встречались и чипсеты от ATI.

На российском рынке тогда были популярны ноуты местной сборки (фактически ОЕМ машины от китайских производителей Clevo, Mitac и других). Большинство ноутбуков базировалось как раз на чипсетах SiS. Причем, если в дешевых ноутах SiS 650 был вполне понятен, в среднем сегменте SiS 648 тоже не выглядел совсем уж чужеродно, то огромный, 17 ноут за $3400 (тех же денег стоил IBM ThinkPad T40p!) с более чем 3 гигагерцовым процессором, мощной видеокартой, но с тем же SiS внутри, в пластиковом корпусе и с ужасной клавиатурой просто порождал отторжение в умах мало-мальских понимающего пользователя.

Коллекция Digital Vintage начиналась в 2008 году как исключительно ноутбучная, поэтому интересных ноутбуков соответствующего периода в ней немало. В качестве примера, приведем некоторые из них:


IBM ThinkPad A31p мобильная рабочая станция на основе процессора Intel Pentium 4-m 1700 МГц с профессиональной графикой ATI Mobility FireGL 7800. Отличается великолепным 15-дюймовым IPS экраном с разрешением 1600х1200, значительной толщиной и наличием отсеков сразу для двух оптических приводов, которые, впрочем, можно использовать и для других устройств расширения. А еще это последний ThinkPad со встроенным интерфейсом для оцифровки аналогового видео.


IBM ThinkPad T30 бизнес ноутбук с диагональю экрана 14. Базируется на Pentium 4-m 1900 МГц. Первый ThinkPad c тачпадом, прежде все модели оснащались только TrackPoint. Обратите внимание на толщину корпуса 35 мм, больше и предыдущих и последующих моделей.


IBM ThinkPad R40e бюджетная версия с диагональю экрана 14. В большинстве комплектаций устанавливался Mobile Celeron, представленный экземпляр оснащен Pentium 4-m 2200 МГц. Интересен примененным чипсетом ATI Radeon IGP 330M с южным мостом производства ALi.


RoverBook Explorer E570 WH один представителей многочисленных локальных брендов. Модель среднего уровня Pentium 4 2.8 ГГц, чипсет SiS 650, дискретное видео ATI Mobility Radeon 9000. Пластиковый корпус, прочность которого не соответствует усилию петель крышки, слабая клавиатура ворчать на эту машину можно бесконечно, но все же и это часть истории. И несмотря ни на что работает эта техника стабильно по сей день.

Мир динозавров


Вернемся к серьезной технике и забудем Ровербуки как страшный сон. В мире больших вычислений ценится надежность и производительность там используются другие решения и оттуда в этот раз пришла небольшая революция. Но о ней чуть позже, а пока вернемся к Rambus.

Первые Xeon (теперь уже просто Xeon, без Pentium) на основе Netburst вышли в мае 2001 года, имя им Foster. По сути, это были те же Willamette с 256 Кбайт кэша и частотами от 1.4 до 1.7 ГГц (позднее добавилась 2 ГГц модель), но с поддержкой двухпроцессорных конфигураций и выполненные в конструктиве Socket 603.

В феврале 2002 года, их сменили процессоры на ядре Prestonia аналоге Northwood. Помимо удвоенного кэша, эти процессоры получили поддержку технологии Hyper-Threading, которая в десктопных процессорах появится только к концу года. Первые модели работали на частоте от 1.8 до 2.2 ГГц (шина 400 МГц), в дальнейшем частоты достигли 3.0 (шина 400 МГц) и 3.06 ГГц (шина 533 МГц), также были выпущены процессоры Xeon LV со сниженным энергопотреблением с частотой от 1.6 до 2.4 ГГц. Процессоры с 533 МГц шиной получили новый Socket 604, в него можно было установить старые процессоры, но не наоборот.

Но эти процессоры были заменой лишь Pentium III и Pentium III Xeon с 256 Кбайт кэша (для двухпроцессорных решений), но не полноценным Cascades с 2 Мбайт кэша (последние из которых вышли на рынок уже в 2001 году). Только в марте 2002 года появились их преемники, это были процессоры Xeon MP (Foster MP), поддерживающие до 4 процессоров в одной системе и имеющие расположенный на кристалле кэш третьего уровня объемом 512 или 1024 Кбайт.

Так как у процессоров Intel инклюзивная архитектура кэширования (каждый уровень кэширует предыдущий), то эффективный объем кэша равен не сумме кэшей, а объему наибольшего из них. Процессоры Foster MP также имели поддержку Hyper-Threading. Было выпущено всего три модели 1.4, 1.5 и 1.6 ГГц.

Уже в конце 2002 года, на смену Foster MP пришли процессоры Gallatin. Они также использовали три уровня кэширования с объемом кэша от 1 до 4 Мбайт. Частоты от 1.5 до 3.2 ГГц. Большая часть этих процессоров продавались как Xeon MP (они использовали шину 400 МГц), но были модели и с шиной 533 МГц для двухпроцессорных систем (Xeon DP).

Foster и ранние Prestonia работали в платах на базе чипсета Intel 860 Colusa, по сути это аналог настольного 850, но с поддержкой двухпроцессорных систем и возможностью установки дополнительных микросхем MRH-R, удваивающих число банков памяти на каждом из каналов таким образом, чипсет поддерживает до 8 слотов и до 4 Гбайт оперативной памяти. Поддерживается возможность установки моста P64H, добавляющего возможность работы с шиной PCI64 или двумя дополнительными шинами PCI32. Чипсет работает только с 400 МГц шиной, и использует южный мост ICH3, отличающийся от ICH2 поддержкой до 6 портов USB версии 1.1. Версия для 533 МГц шины представлена не была.

А вот с DDR-чипсетами для рабочих станций и серверов Intel явно попыталась компенсировать задержку, случившуюся на десктопном рынке! Разнообразие просто удивительное:

  • E7500 Plumas (2-4 процессора, шина 400 МГц, двухканальная регистровая DDR200)
  • E7501 Plumas (2-4 процессора, шина 533 МГц, двухканальная регистровая DDR266)
  • E7505 Placer (2 процессора, шина 533 МГц, двухканальная регистровая DDR266, поддержка AGP)
  • E7205 Granite Bay (1 процессор, шина 533 МГц, двухканальная DDR266, поддержка AGP 8x)

Блок-схема чипсета Intel E7505 Источник

Обратите внимание, все чипсеты используют двухканальный контроллер памяти, работающий в синхронном с шиной процессора режиме. В результате, задержки получаются минимальными, а пропускная способность памяти идеально соответствует потребностям процессорной шины. E7500/01/05 также поддерживают 64-битную версию шины PCI через опциональный мост, которые технически можно прикрутить и к E7205 и даже к настольным чипсетам, как покажет время. И пусть это будет спойлером второй части Granite Bay, заменив Intel 850E, даст начала новым чипсетам для Pentium 4, после выхода которых от неудачной репутации ранних процессоров не останется и следа.

Блок-схема чипсета Grand Champion HE на примере сервера HP ProLiant ML530 Источник

Конкуренцию Intel все также составляли чипсеты компании ServerWorks, актуальная серия называлась Grand Champion. Особенно популярен чипсет был в версии для четырехпроцессорных систем, хотя были версии и для более простых одно и двухпроцессорных машин. Причем в основе лежал по сути один и тот же набор микросхем, дополняя или упрощая который можно было получить систему требуемого уровня. И снова даже сама Intel выпускала платы и серверные платформы на основе этих наборов микросхем. К сожалению, Grand Champion стал последним чипсетом ServerWorks, вскоре она была куплена гигантом Broadcom и по непонятным причинам ушла с рынка.

Существовали и проприетарные решения, например XA-32 и EXA от IBM, но за пределами серверов этого производителя, они не применялись. Это решения более высокого уровня, чем предложения Intel и ServerWorks до 8 процессоров в стандартной конфигурации, и до 16 с использованием NUMA. Чипсет также предоставляет кэш четвертого уровня.

В эпоху Netburst активно развиваются технологии обеспечения отказоустойчивости и доступности (RAS Reliability, availability and serviceability) RAID массивы с дисками горячей замены из атрибутов серверов высшего класса проникают повсеместно, появляются технологии горячей замены, а иногда и добавления памяти (Chipkill), не говоря уже замене плат расширения. В это же время упадок RISC достигает своего апогея старые архитектуры уходят одна за другой, новые зависают между жизнью и смертью. Хорошо чувствует себя только IBM Power и пока еще незаметный, но уже вездесущий ARM.

В коллекции Digital Vintage этот период представлен двумя интересными системами собственной сборки:


SERVERGHOST Constellation X7/TE рабочая станция на базе двух процессоров Xeon 2.0 ГГц (Prestonia). Построена на основе системной платы Tyan Thunder i860 формата EATX. Интересной особенностью является размещение слотов памяти на отдельной карте расширения, что позволило оборудовать систему 8 слотами RIMM, вместо 4 на большинстве других плат. Для этого, на плате расширения установлены два чипа MRH-R. Также плата оборудована двухканальным контроллером Ultra160 SCSI. Объем ОЗУ 2 Гбайт (максимально до 4 Гбайт). Жесткий диск 36 Гбайт, 10000 rpm с интерфейсом SCSI. Видеоадаптер Matrox Millennium G450 Dual Head.




SERVERGHOST Spectre X7/TE двухпроцессорный 1U сервер на базе платформы Gigabyte GS-SR125E. Оснащен процессорами Xeon 3.0 ГГц (Prestonia) и 6 Гбайт оперативной памяти. Оборудован корзиной с тремя дисками горячей замены на 36 Гбайт и контроллером SCSI RAID. Системная плата на основе чипсета Intel E7501 с мостом P64H для поддержки 64-битной PCI-шины.

AMD наступает


История NetBurst это история соперничества с AMD. Нос к носу шли компании в гонке за первый гигагерц, но судьба была на стороне AMD. Второй раз допустить этого Intel не могла и второй гигагерц был взят ею. За третьи AMD угнаться уже не могла, но не это не значит, что она оставила борьбу. Рейтинг производительности мера, первое время вызывавшая смех.

Один из самых популярных Athlon XP модель 2500+ на ядре Barton на самом деле работала на 1833 МГц. Но шутки кончились, когда стало понятно, что этот процессор на равных тягается с Pentium 4 2400-2600 МГц. Последняя же модель Athlon XP 3200+ отставала от рейтинга уже на целый гигагерц, но не отставала от заявленного конкурента!

Но тягаться не равных не значит победить. Хотя в то время AMD занимала до 30% рынка процессоров для PC, нужен был ответ куда более серьезный. Да и в других сегментах AMD не выглядела убедительно в ноутбуках ее процессоры применялись нечасто, да и серверный Athlon MP имел крайне ограниченную популярность, несмотря на свои преимущества.

Ответ был дан в апреле 2003 года и прозвучал громогласно. K8 64-битный процессор со встроенным двухканальным контроллером памяти, с частотой до 2.4 ГГц, поддерживающий работу в восьмипроцессорных системах первой вышла именно серверная версия, получившая маркетинговое имя Opteron. Чуть позже, осенью, вышли и настольные K8 Athlon 64. Даже на частотах менее 2 ГГц, они обходили 3 ГГц Pentium 4 с запасом

To be continued


Intel, зная о грядущем анонсе тоже подготовилась, незадолго до выхода Opteron выпустив обновленные Pentium 4 с частотой шины 800 МГц и анонсировала дальнейшие обновления. Следующие два года принесли немало революционных изменений, многими из которых мы пользуемся до сих пор.

Оставайтесь с нами во второй части вас ждет продолжение истории:

  • Из серверов на стол
  • Замедлим, чтобы ускорить
  • Давайте отрежем процессору ноги
  • Новая шина на века
  • Наполеоновские планы
  • Два в одном!
  • Смена курса

Подробнее..

Век революций. История процессоров с архитектурой Intel NetBurst. Часть 2

15.05.2021 12:11:56 | Автор: admin

В первой части статьи мы остановились на интересном месте: перед анонсом обновленных Northwood с 800 МГц системной шиной. С момента выхода первых Pentium 4 Willamette прошло уже два с половиной года. Успело смениться два полноценных поколения платформы, два сокета, два ядра и три типа памяти.

Несмотря на не самый удачный старт, к четвертому пню пришел не только коммерческий успех, но и народное признание. Новая микроархитектура проникла во все сегменты рынка от бюджетных ПК до многопроцессорных серверов. Не складывались только отношения с ноутбуками Pentium 4m оказался слишком горячим для компактных компьютеров, не говоря уже о субноутбуках. Зато в сегменте замены десктопа все шло как по маслу.

Rambus попытка номер 3


Вечный аутсайдер SiS наслаждался успехом именно его чипсеты устанавливались в большинство настольных ноутбуков и недорогих компьютеров. Денег прибавилось, прибавилось и амбиций SiS замахнулась на лавры Самого Продвинутого Чипсета Для Энтузиастов да, именно так, с большой буквы. В конце 2002 года, когда Intel уже выпустила свой E7205 (чипсет с поддержкой двухканальной DDR266), пропускная способность которой идеально соответствовала потребностям процессора, в преддверии анонса процессоров с 800 МГц шиной, компания выпускает SiS R658 чипсет с поддержкой двухканальной RDRAM PC4200/4800

Блок-схема чипсета SiS R658 Источник
Это был первый чипсет с поддержкой Rambus не от Intel для x86 процессоров. Он выгодно отличался от уходящего i850E поддержкой AGP 8x и USB 2.0 (который, впрочем, поддерживался в связке i850E+ICH4), а также не очень актуальных UDMA/133 и FireWire400 (IEEE1394). Но оказался совершенно никому не нужен из-за применения редкой и до сих пор (!) дорогой памяти.

В отличие от прежних вариантов RIMM PC600/700/800, новые варианты PC4200/PC4800 использовали 32-битную шину и по сути представляли собой модули, работающие сразу с двумя прежними 16-битными каналами Rambus одновременно. Впервые такие модули начинали использоваться в некоторых платах на i850E (Asus P4T533), но большого распространения не получили, зато платы с ними получили лишь два слота для памяти и ограничение объема до 2 Гбайт против 4 Гбайт в Е7205, в котором присутствовали также и USB 2.0, и AGP 8x.

Результат: только один производитель выпустил плату на R658. Это был Abit IS7/IS7-G, отличавшиеся только моделью интегрированного сетевого контроллера на 100 Мбит/с или 1 Гбит/с соответственно. Как ни странно, некоторое время спустя SiS сделал еще одну, последнюю, попытку создать Hi-End чипсет R659. Он получил поддержку актуальной 800 МГц шины и четырехканальной (!) памяти RDRAM.

Единственная (опять!) анонсированная, но так и не вышедшая на рынок плата Asus P4S13G (при этом в Asus заявляли, что не имели отношения к разработке этой платы!), имела все так же два слота памяти. Для нее потребовались бы новые, теперь уже 64-битные (4 канала, 16 бит) модули RIMM, но этому свершиться было уже не суждено: память RDRAM, спустя почти пять лет страданий, окончательно ушла с рынка.

Из серверов на стол


Если для последовательного интерфейса Rambus многоканальность была чем-то самим собой разумеющимся и планировалась с самого начала (i840), то двухканальная DDR, впервые появившаяся в серверных чипсетах, на пользовательский рынок шла долго. E7205 Granite Bay был первой ласточкой, но и его сложно назвать массовым это скорее чипсет для рабочих станций, нежели для персональных компьютеров, пусть и высокого класса.

Действительно массовыми стали лишь чипсеты семейства i865 Springdale и i875P Canterwood. Они получили поддержку 800 МГц шины (кроме дефорсированного i865P, который официально мог только 533 МГц) и двухканальной памяти DDR400, AGP 8x, USB2.0, нового интерфейса жестких дисков SATA, который дожил до наших дней. Топовые платы комплектовались южным мостом ICH5R, поддерживающим SATA RAID пока только 0 и 1 уровней, с полупрограммной реализацией.

Для интеграции гигабитных сетевых контроллеров была предусмотрена выделенная шина CSA Communication Streaming Architecture, иначе узким местом становилась уже PCI, пропускную способность которой пришлось бы делить на всех. Интересно, что более скоростные версии шины на десктопах так и не прижились, хотя классической 33 МГц 32-битной версии было недостаточно.

Блок-схема чипсета Intel 875P Источник
Intel 875P позиционировался как замена Granite Bay и поддерживал также ECC и некую PAT Performance Acceleration Technology, фактически несколько уменьшающую задержки в контроллере памяти. С ней вышел небольшой скандал очень быстро стало известно, что ее можно включить и на чипсетах серии i865, даже на интегрированных версиях главное, чтобы не было активным встроенное видео.

Большинство производителей материнских плат оперативно добавили поддержку этой фичи, благо, включалась она программно. Intel была в бешенстве! Но, фактически, это привело лишь к переименованию соответствующего пункта в меню BIOS так на многих платах появились фирменные улучшайзеры якобы от производителя. На популярности i875 это не сказалось те, кому были нужны его функции, его и так покупали.

Новым чипсетам сопутствовали и новые процессоры с частотами от 2.4 до 3.2 ГГц, 800 МГц системной шиной, ради которой и создавались новые чипсеты, Hyper-Threading и прежним ядром Northwood.

В коллекции Digital Vintage не так много экспонатов этого периода. Однако без системы на основе чипсета Intel 875P обойтись решительно невозможно. Встречайте SERVERGHOST Catalina P7/3 SE по прозвищу Blackie. В этой машине так совпало, что практически все ее компоненты черного (ну почти) цвета.


В качестве системной платы использована модель для энтузиастов Intel D875PBZ Bonanza, интересная отсутствием встроенного звука компьютер высшего уровня должен иметь отдельную звуковую карту. Также эта плата поддерживает разгон, в огромных пределах по мнению Intel, и очень скромный на самом деле +4% :)

Комплектация:

  • Материнская плата Intel D875PBZ
  • Процессор Intel Pentium 4 3.2 ГГц
  • 3 Гбайт ОЗУ DDR-400, два канала (чипсет поддерживает до 4 Гбайт, но область выше 3328 Мбайт занимает адресное пространство PCI шины)
  • Видеокарта ATi Radeon 9600XT 128 Мбайт
  • Звуковая карта Creative Audigy SE
  • 250 Гбайт жесткий диск с интерфейсом SATA
  • ОС Windows XP Professional SP2

Удар под дых


Несмотря ни на что, Intel была сильна и практически не встречала конкуренции в средних сегментах. Сверху давление ослабевало начался упадок RISC, не снискал успеха даже Itanium, детище самой Intel. А вот снизу поджимала AMD. Athlon XP почти на равных сражался с Pentium 4, он даже первым получил массовый двухканальный чипсет NVIDIA nForce 2 Ultra.

Athlon XP 2500+ считался тогда оптимальным выбором энтузиаста, первое время связка из Pentium 4 2.4E (этой буквой обозначались процессоры с 800 МГц шиной и HT) и платы на i865PE стоила значительно дороже Athlon и платы на nForce 2 Ultra.

Но основной удар AMD нанесла в 2003 году с выпуском 64-битных процессоров K8. Компания разработала 64-разрядное расширение архитектуры еще в 2000 году и три года готовилась к выпуску первых процессоров. AMD посягнула не только на настольный рынок (Athlon 64 Socket 754, позднее 939), но и на серверный (Opteron Socket 940), причем от начального уровня до самого топа сразу были анонсированы процессоры для одно-, двух- и восьмипроцессорных серверов.

Автору довелось побывать на российской презентации Opteron летом 2003 это был оглушительный успех. На пике AMD удалось занять 10 % серверного рынка и около трети настольного. Intel пришлось наращивать темпы развития!

Основным отличием ранних настольных Athlon 64 был одноканальный контроллер памяти. С ним процессоры обеспечивали достаточную производительность, чтобы на равных соперничать с Intel, но AMD было необходимо продемонстрировать не равный, а превосходящий уровень. Так появились процессоры Athlon FX (Socket 940), с двухканальным контроллером памяти.

Они были предназначены для энтузиастов и предоставляли бескомпромиссный уровень производительности. Как и серверные собратья по сокету, они требовали регистровую память, что несколько удорожало систему, но и без нее цены были на весьма высоком уровне на массовый рынок они и не были рассчитаны.

Ответ Intel не заставил долго себя ждать так появились процессоры Pentium 4 Extreme Edition. Как и в случае с конкурентом, они были близкими родственниками серверных решений в данном случае Xeon Gallatin с 2 Мбайт кэша третьего уровня. Частота первой модели составила 3.2 ГГц, как и у старшего на тот момент Northwood. Не обошлось без поддержки 800 МГц шины и Hyper-Threading. Главной особенностью его стала цена $999 в партиях от 1000 штук, на тот момент это был самый дорогой настольный процессор.

Замедлим, чтобы ускорить


Последней моделью Northwood стала версия на 3.4 ГГц, новые надежды возлагались на грядущее 90-нм ядро Prescott. В некоторых источниках даже называли их Pentium 5, но новинка вышла 1 февраля 2004 года под прежним наименованием. Отличий было и в самом деле немало: еще более длинный конвейер, 31 стадия вместо 20, а также удвоенный кэш второго уровня (1 Мбайт) и улучшенный блок предсказания ветвлений для компенсации спорного нововведения.

Частоты начинались с 2.8 ГГц и первое время достигали лишь 3.2 ГГц, на 200 МГц меньше предшественника, впрочем 3.4 ГГц версия не заставила себя долго ждать. 2.8 ГГц модель вышла в двух версиях с 800 МГц шиной и Hyper-Threading и 553 МГц шиной и без виртуальной многопроцессорности. Модели от 3.0 ГГц также впервые получили поддержку IEST (Intel Enhanced Speedstep), при невысокой нагрузке частота их снижалась до 2.8 ГГц, что положительно сказывалось на тепловом режиме процессора.

А с тепловыделением как раз были проблемы: TDP старших моделей достигло 103 Вт виной тому стали, предположительно, высокие токи утечки, свойственные интеловскому 90-нм техпроцессу.

С производительностью тоже было не очень гладко. Кратко прироста практически не было. Более того, в части тестов Prescott выступал на равных или немного отставал от Northwood не спасал даже удвоенный кэш. Intel апеллировала к заметно лучшему частотному потенциалу Prescott, но в рамках платформы Socket 478 старшей моделью так и осталась версия на 3.4 ГГц. На этой же частоте работал второй (и последний для Socket 478) Pentium 4 Extreme Edition, унаследовавший ядро Gallatin от предшественника.

Новая шина на века или давайте отрежем процессору ноги


Совсем скоро, летом 2004 года произошла очередная спланированная Intel революция. Выход новых чипсетов серии Intel 915/925X ознаменовал значительные изменения:

  • PCI Express (PCI-E) новая последовательная шина для устройств расширения.
  • HD Audio (HDA, Azalia) новый стандарт для подключения аудиокодеков, призванный заменить устаревший AC97.
  • DDR2 новый стандарт оперативной памяти.
  • LGA775 новый сокет.

Самым важным из этих изменений стала, конечно, новая шина PCI-E, обеспечивающая пропускную способность 250 Мбайт/сек на одну линию (Lane) и способная объединить линии вплоть до x16 каналов для обеспечения потребностей видеокарт и мощных дисковых контроллеров. В стандарт была заложена возможность построения х32 каналов, но так и не была практически реализована.

Первыми на новую шину как раз переехали видеокарты и гигабитные сетевые адаптеры, чуть позже RAID-контроллеры. А вот остальные устройства переезжали на новую шину очень медленно: прошло несколько лет, прежде чем ТВ-тюнеры и звуковые карты PCI-E стали распространены.

Модифицированная PCI-E x4 под названием DMI использовалась и для связи северного и южного мостов (простите, хабов!). Северный мост обеспечивал 16 линий PCI-E для видеокарты, если 4 линии предоставлял южный мост.

От новых звуковых кодеков пользователи ожидали прорыва в качестве звука, ведь на бумаге все выглядело очень достойно 24-битный 7.1 канальный звук с частотой дискретизации до 96 КГц и даже до 192 КГц и 32 бит в 2.0 (стерео) режиме. Фактически же на большинстве плат использовались дешевые кодеки с гораздо более скромными параметрами, хотя на топовых платах выстроенный звук действительно подтянулся по качеству к отдельным звуковым картам.

К сожалению, эта инициатива пагубно сказалась на развитии технологии позиционирования источников звука EAX от Creative, а отказ Microsoft в 2006 году от ее поддержки в Windows Vista добил окончательно.

Неоднозначное восприятие получила и DDR2 новая память лишь немного (533 МГц против 400) увеличила пропускную способность, но практически удвоила задержки. Только начиная со следующей итерации 667 МГц, преимущество стало действительно заметным. Впрочем, платы на Intel 915 выпускались как с поддержкой DDR2, так и обычной DDR, встречались и комбинированные модели.

Ампутация поначалу была принята не просто прохладно, но весьма критически. Переезд ножек с процессора в сокет испугал многих энтузиастов, многие из них боялись, что ножки в сокете будут очень нежными и не будут выдерживать периодической замены процессора. Intel еще и подлила масла в огонь, заявив, что ресурс сокета составит 10-15 замен процессора и будет достаточен для большинства пользователей.

К счастью, эти прогнозы не оправдались контакты в LGA775 при корректной замене процессора повреждались крайне редко и даже в более новых версиях сокета с большей плотностью контактов поломки возникают не от износа, а лишь при неаккуратных действиях с платой.

Блок-схема чипсета Intel 925X/XE Источник
Как и многие революционные продукты, первое поколение PCI Express чипсетов от Intel не снискало ожидаемой популярности. Очень многим не хотелось расставаться с уже купленной памятью и, особенно, видеокартами. Долгое время продолжали выпускаться платы на основе Intel 865PE и 865G, оснащенные новым сокетом.

Были выпущены и пара моделей на 875P. Более того, чипсеты 865 серии значительно пережили 915/925 и даже 945 серии уже во времена господства Intel 965 выпускались платы на их основе с поддержкой Core 2 Duo и даже Quad! Самая известная из них ASRock ConRoe865PE, полноразмерная АТХ плата, выпущенная аффилированной с Asus компанией, куда, судя по всему, головное предприятие отправляло своих самых изобретательных инженеров.

В отличие от Intel 915/925, старый чипсет отлично разгонялся и, как в свое время 440BX, без проблем работал с повышенной частотой шины. 1066 МГц против штатных 800 не были пределом в большинстве случаев платы достигали 1200 МГц по шине и только появление процессоров с 1333 МГц шиной ознаменовало уход этих трудяг на заслуженную пенсию.

Известны и обратные случаи с Socket 478 выпускались платы на чипсетах серии 915 и более поздних. Последний известный пример плата Biostar G31-M4, основанная на чипсете-наследнике 965 серии G31. Другой пример занятных симбиозов появление AGP слота на платах с чипсетами, его не поддерживающими. Это было возможно благодаря тому, что сам AGP является расширенной версий PCI. Но при этом, и пропускная способность падает до уровня PCI, с 2133 Мбайт/сек (AGP 8x) до 133 Мбайт/сек, которые приходилось делить с остальными устройствами на шине.

Понятное дело, что говорить о мало-мальски приемлемой производительности таких решений бессмысленно. Самым тяжелым случаем были платы на 915GV/GL, чипсетах без поддержки внешнего разъема PCI-E x16 для видеокарты, оснащенные одновременно таким квази-AGP и заодно квази-x16 слотом для видеокарты, фактически располагающим лишь 4 линиями PCI-E.

В это же время начали сокращаться линейки чипсетов сторонних производителей. Платы с ними становились все более редкими и уходили в самые бюджетные сегменты рынка. SiS очень долго держался за AGP и DDR1 в своих SiS 661/662 практически аналогах i865G и только в SiS 671/672 перешел на PCI-E и DDR2. Попытка выпустить чипсет более высокого уровня, SiS 656FX с поддержкой современных технологий, не увенчалась особыми успехами платы на нем можно пересчитать по пальцам. В итоге SiS 672FX и предназначенный для AMD K8 SiS 771 стали последними чипсетами компании.

VIA тоже переживала не лучшие времена и в основном сконцентрировалась на решениях для собственных процессоров. Тем не менее, список выпущенных ею новинок довольно длинный. Но, так или иначе, все они отличаются друг от друга незначительно. Достойны внимания PT880, первый двухканальный чипсет VIA, в поздних версиях (PT880 Pro/Ultra) поддерживающий DDR2 и PT900, первый PCI-E чипсет. Остальные модели либо интегрированные версии, либо отличаются в основном поддерживаемыми частотами.

Серию довольно интересных интегрированных чипсетов с весьма производительными по меркам этого класса видеорешениями представила ATI. Это серия RS400/RC400 с видеоядром класса Radeon X300 и RS600 с Radeon X700. Эти чипсеты позволяли объединять мощности встроенного и дискретного видеоадаптера (для нескольких моделей бюджетного сегмента).

Технология называлась CrossFire Hybrid. Также, на волне популярности систем с двумя видеокартами, был выпущен чипсет RD600 c поддержкой обычного CrossFire из двух идентичных видеокарт. После приобретения ATi компанией AMD все работы по чипсетам для Intel были свернуты, а чипсеты ATi (теперь уже AMD) стали родными чипсетами для процессоров компании.

Блок-схема чипсета NVIDIA nForce 4 SLI (Intel Edition) Источник
Коротким, но ярким феноменом стала популярность чипсетов nForce от NVIDIA. В эпоху увлечения SLI и CrossFire, nForce 4 был единственным официальным способом построить систему с парой GeForce в режиме SLI. В случае платформы Intel, изначально нацелевшись на верхний сегмент, nVidia добилась немалых успехов в среде энтузиастов, оверклокеров и просто обеспеченных пользователей. Вплоть до последних Core 2 чипсеты nForce были достойными конкурентами наборов от Intel, но, к сожалению, с выходом следующего поколения Core, NVIDIA ушла из чипсетного бизнеса.

Расширенная память или 64-битные вычисления?


Первое время после выхода процессоров с архитектурой AMD64 Intel заявляла, что не считает это расширение x86 полноценной 64-битной архитектурой. Но время распорядилось иначе, и Intel пришлось выпустить свои процессоры, совместимые с AMD64. Первыми стали Xeon на ядре Nocona, выпущенные летом 2004 года. 64-разрядные расширения в терминологии Intel стали называться Extended Memory 64 Technology (EM64T), демонстрируя главную, по мнению создателей, пользу от обновления увеличение объемов адресуемой напрямую памяти.

При этом первая реализация от Intel не была полностью совместима с версией от AMD не поддерживалась команда XD (NX, EDB, Execute Disable Bit). Ее поддержка была добавлена в степпинге E ядра Nocona и в 32-битных Prescott с литерой J в обозначении. Еще спустя немного времени появились Prescott 5x1 с полноценной поддержкой 64-битных вычислений.

Так история повернула ситуацию на 180 градусов раньше AMD выпускала процессоры с архитектурой Intel x86/IA-32, а теперь Intel выпускает процессоры, архитектура которых официально называется AMD64, хотя во многих источниках упоминается и нейтральное наименование x86-64 или x64.

В коллекции Digital Vintage это поколение представлено компактным компьютером IBM ThinkCenter M51 SFF. Очень небольшой системный блок с серьезной для своего времени начинкой, единственный компромисс встроенное видеорешение.

Комплектация:

  • Pentium 4 541 (3.2 ГГц, 1 Мбайт кэша)
  • 2 Гбайт ОЗУ DDR2-533
  • 160 Гбайт жесткий диск SATA
  • Чипсет Intel 915G
  • ОС Ubuntu 6.06 LTS

Наполеоновские планы


Первое время после выхода Prescott Intel планировала быстро достичь частот 4 ГГц и даже 5 ГГц. В дальнейшем планировались к выходу новые процессоры Jayhawk и Tejas, которые должны были достичь отметки 10 ГГц.

Новые модели действительно появлялись, но в большей степени это касалось новых версий и расширения модельного ряда вниз появились Pentium 4 с частотой 2.4 ГГц и Celeron D от 2.13 до 3.33 ГГц (кэш L2 имел объем 256 Кбайт). Более высокочастотные же версии практически не появлялись. Вышли лишь 3.6 и 3.8 ГГц модели. В спецификациях Intel до сих упоминается 4.0 ГГц модель, но она так и не была выпущена в свободную продажу.

Только спустя почти 10 лет, в 2013 году, Intel удалось взять 4 ГГц рубеж с Core i7-4770K (мы говорим о базовой частоте). Tejas и Jayhawk были отменены. Так закончилась великая Гонка Частот, а Intel была вынуждена ввести модельные номера вместо обозначения частоты процессора.

Выходили и новые Pentium 4 Extreme Edition сначала 3.46 ГГц модель, получившая шину с частотой 1066 МГц, специально для этого процессора был выпущен чипсет Intel 925XE. Потом 3.73 ГГц на ядре Prescott 2M с 2 Мбайт кэшем. Но от основной линейки он теперь отличался лишь частотой шины, удвоенный кэш достался и ей (модели Pentium 4 6x0).

Два в одном!


Тем временем, в начале 2005 года, AMD выпускает и первые двухъядерные модели, имеющие на одном кристалле два полноценных вычислительных ядра. Intel с почти полугодовой задержкой отвечает процессором Pentium D, представляющим собой два кристалла Prescott в одном корпусе. Двухчиповая компоновка применена впервые со времен Pentium Pro!

Новые процессоры работали на частотах от 2.8 до 3.2 ГГц с шиной 800 МГц. Hyper-Threading не поддерживалась, а объем кэша вернулся к значению 1 Мбайт на ядро эти ограничения диктовал ужасный аппетит, Pentium D выделял 130 Вт тепла. Лишь 2.8 ГГц модель удалось уместить в рамки 95 Вт теплового пакета.

Позже добавилась модель Pentium D 805 на 2.66 ГГц с шиной 533 МГц этот процессор стал первым бюджетным двухъядерным процессором. Параллельно появился и свой Extreme Edition, разделивший модельный номер 840 с самым быстрым представителем основной линейки. Единственным отличием от него была поддержка Hyper-Threading.

Блок-схема чипсета Intel 955X Источник
Двухъядерным процессорам сопутствовали новые чипсеты Intel 945/955X, принесшие поддержку более быстрой памяти DDR2-667, NCQ/AHCI и полупрограммного RAID5 в версиях с южным мостом ICH7R. Платы с Intel 915/925 не получили поддержку новых процессоров, а вот на базе Intel 865 опять было выпущено несколько интересных моделей.

Территория динозавров


В сегменте серьезной техники все шло своим чередом. Двухканальная память пришла именно отсюда. Здесь к месту пришлась и шина PCI Express какой сервер не будет рад возросшей пропускной способности. Что было революцией среди десктопов, у серверов было лишь необходимостью.

Как SATA сменил IDE, также на смену SCSI пришел SAS Serial Attached SCSI, разделяя общий физический уровень с SATA, но используя расширенный набор команд SCSI. И наоборот из SCSI в SATA пришел набор команд для управления очередями, NCQ (Native Command Queuing), часть программного интерфейса AHCI.

Но вернемся в 2003 год. Xeon по-прежнему использовали 533 МГц шину и чипсеты серии E7501/7505. Это были довольно сложные и дорогие чипсеты, но Asus дал Xeon дорогу в недорогие рабочие станции. Плата Asus PC-DL на основе чипсета Intel 875P работала с двумя Xeon Prestonia/Gallatin, а стоила лишь на 10% дороже однопроцессорной платы Asus P4C800-E Deluxe.

Блок-схема чипсета Intel E7525 Источник
В 2004, с приходом Nocona, основными стали чипсеты Е7520/Е7525 с PCI-E в качестве основной шины и поддержкой 800 МГц процессорной шины. Именно в системах с E7525 тестировалась технология nVidia SLI (Scalable Link Interface), объединяющая две видеокарты в одной системе для увеличения производительности в 3D.

Как и в случае с Prescott, вскоре вышло обновление с удвоенным объемом кэша Irwindale. А для серверов с числом процессоров 4 и более появились Cranford и Potomac, оба под именем Xeon MP. Первый был функциональным аналогом Prescott c 1 Мбайт кэша L2, второй же получил 4 или 8 Мбайт кэша L3 в зависимости от модели.

Оба варианта Xeon MP использовали все тот же Socket 604 и шину с частотой 667 МГц (этот вариант частоты шины десктопные процессоры не использовали). Для таких систем предназначался чипсет Intel E8500 с поддержкой двух независимых процессорных шин, убирающих еще одно бутылочное горлышко архитектуры общую шину для всех CPU в системе.

Блок-схема чипсета Intel E8501 Источник
Первые двухъядерные Xeon, Paxville DP, появились осенью 2005 года. В отличии от десктопных собратьев им не потребовался даже новый чипсет. Не говоря уже о старом добром сокете 604. Его собрат из семейства Xeon 7000 Paxville MP новый чипсет все же получил, E8501 отличался поддержкой шины 800 МГц.

Оба Paxville в целом были аналогичны Pentium D Smithfield, но в старших версиях имели 2х2 Мбайт кэша и невероятный TDP 165 Вт. Именно по этой причине Paxville MP не получил версии с кэшем L3, тепловыделение вышло бы за все разумные рамки.

Последними Xeon с микроархитектурой Netburst, стали Dempsey (Xeon 5000 для двухпроцессорных систем) и Tulsa (Xeon 7100), выпущенный по 65-нм техпроцессу. Первый традиционно соответствовал настольному Presler, а второй получил до 16 Мбайт кэша L3 и чуть меньший TDP, чем у предшественника, до 150 Вт.

Один из интереснейших экспонатов Digital Vintage четырехпроцессорный сервер HP ProLiant DL580 G4. Он построен на базе процессоров Xeon 7030 с частотой 2.8 ГГц и поддерживает обновление до процессоров серии Xeon 7100.


Его необычной особенностью являются платы памяти с горячей заменой (до 4 плат по 4 модуля DDR2-400 Reg. ECC) и съемная процессорная плата. Этот сервер рассчитан на работу в качестве сервера баз данных с высочайшими нагрузками и даже сегодня, спустя более 15 лет с момента выпуска может быть использован как сервер начального уровня!


Комплектация:

  • 4 процессора Intel Xeon 7030 (2.8 ГГц, 4 Мбайт кэша)
  • 12 Гбайт ОЗУ
  • 2 SAS диска по 146 Гбайт (2.5 10k rpm)
  • 2 блока питания по 1500 Вт

Смена курса


В начале 2006 года появились первые 65-нм процессоры Cedar Mill (одноядерные) / Presler (двухъядерные). Тепловыделение снизилось до 65 и 95 Вт соответственно, лишь топовые модели и Extreme Edition получили разрешение выделять в атмосферу до 130 Вт тепла.

Улучшился разгонный потенциал, все версии процессоров получили 2 Мбайт кэша на ядро, в некоторых версиях уже присутствовала поддержка технологии VT. Но частоты не росли. Да, двухъядерные модели почти сравнялись с одноядерными, но в абсолютном выражении это были лишь 3.6 ГГц для основной линейки и 3.73 для Extreme Edition. Время Pentium прошло.

Иногда они уходят


С именем Pentium связано многое, с ним знакомы даже очень далекие от IT люди. Но бывает момент, когда славное имя должно уйти на покой. После фиаско в Гонке Частот его должен был сменить новый герой. И имя его уже тогда было известно Intel Core. Одновременно с Presler и Cedar Mill, под этим именем появились мобильные процессоры Yonah, двухъядерные наследники Pentium M, историю которого вы узнаете из следующей статьи, последней из цикла об истории Pentium.

Несмотря на довольно бесславный финал, и эти процессоры достойны теплых слов. Долгое время они были на острие прогресса и, несмотря на спорные решения, заслуженно оставались популярны. В качестве же предметов коллекционирования их популярность еще впереди. К примеру, представители следующего поколения до сих пор трудятся в компьютерах непритязательных пользователей и серверах с небольшой нагрузкой.

Подробнее..

Горячий Pentium 4 и народная любовь

17.12.2020 22:12:36 | Автор: admin
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.


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: \_()_/.



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.



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 мае 2003 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 этого 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.



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.



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.



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:



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".



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.



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.



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.



Посмотрим, что процессоры покажут в бенчмарках:

Pentium 4 3.4 Prescott:


Pentium 4 3.2 Cedar Mill:


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:



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.



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.
Подробнее..

Новогодний ретрокомпьютер на базе Pentium 4

31.12.2020 04:15:41 | Автор: admin

Этот проект я могу описать тремя ключевыми словами: релакс, топчик и Windows 98. Релакс - это потому, что хотелось построить ретрокомпьютер без надрыва и долгостроя, как я это продолжаю делать со своим 386-м. Относительно дешевые запчасти, большой выбор, без напряга. Топчик: ну понятно, если уж строишь компьютер с опозданием на пятнадцать лет, то хочется сделать чуть элитнее, чем сделал бы тогда. А Windows 98 тут причем? С этого на самом деле все и началсь: помимо всех прочих интересных особенностей Pentium 4 (своя архитектура, горяч, много мегагерц), это последняя платформа Intel, совместимая с Windows 9x. Более того, только на железе этой эпохи можно собрать компьютер, на котором "взлетят" все ОС Microsoft - от MS-DOS до Windows 10. Challenge accepted.

Практически ничего из железа для предыдущей статьи я не использовал. То был калибровочный шоппинг, включить и понять, что тебе на самом деле нужно. Я купил новую матплату, другую видеокарту, новую оперативную память. В итоге, собрал пусть и не самый мощный ПК с процессором на архитектуре NetBurst, но представителя позднего поколения, компьютер мечты примерно на начало 2005 года. Сегодня расскажу про весь набор железок, но начну с размышлений про три четыре оттенка совместимости.

Дневник коллекционера старых железок я веду в Телеграмме.

Про совместимость

Сразу скажу, что я не являюсь поклонником строительства period-correct систем и не стесняюсь вставлять в ретробилд современное железо, если так получается интереснее. И критику по этому поводу не принимаю, уж извините. Если более строго относиться к этому вопросу, то Pentium 4 - это эпоха Windows XP, а вовсе не Windows 98. Для последней куда лучше подойдет Pentium 2 или Pentium 3, с ассорти из карт расширения PCI и ISA, 32-64 мегабайтами памяти и прочим. Мой проект - этот попытка натянуть устаревшую ОСь на слишком быстрое для нее железо, но так, чтобы все работало без грандиозных страданий. Как определить грандиозность? Для этого хочется поговорить про оттенки совместимости. Их бывает четыре:

  • Совместимость полная. Начинается с официального релиза операционной системы, и продолжается вплоть до выпуска следующей ОС. Начало определено точно: 25 июня 1998 года. Окончание более размытое: 19 июня 2000 года была выпущена Windows Millenium, но пользователи ее не особо приняли. Параллельно с Windows 9x существовала линейка Windows NT, и выпущенная в феврале 2000 года Windows 2000 стала первой мейнстримной "профессиональной" ОС, которую все чаще можно было обнаружить на обычных пользовательских ПК. У тех, кто мог ее позволить, конечно: тут уже 32 мегабайтами RAM не обойдешься, крайне желательно 128 и больше. Поэтому допущу, что окончанием эпохи Windows 98 стал выпуск Windows XP в октябре 2001 года. Для меня это стало поворотным моментом, когда я перестал пользоваться Windows 98 повседневно. С 1998 по 2001 год практически все компьютеры были совместимы с Windows 98 полностью. Я имею в виду, что большинство железа тестировалось для работы с этой операционной системой. Любая техника за эти четыре года будет работать под Windows 98 максимально стабильно. Самый простой критерий: пока компьютеры с Windows 98 на борту стоят новыми на полках магазинов, совместимость обеспечивается.

  • Совместимость "задним числом". Новые компьютеры уже какое-то время продаются в комплекте с более современными ОС. Совместимость потихоньку деградирует, но зачастую производители прикладывают к своей продукции драйверы для этой системы: вдруг пользователь решит поставить новую железку в старый компьютер, или ему требуется именно эта ОС для каких-то задач. Вместе с тем, при тестировании большее внимание уделяется Windows 2000 и Windows XP, на Windows 98 то фирменного софта не хватает, то какие-то глюки вылезают, ранее совершенно неприемлимые. Эта эпоха продолжается с конца 2001 года по 2003-2004 годы.

  • Совместимость на последнем издыхании. Это как раз мой случай. Последние версии драйверов с поддержкой Windows 98, поддержка еще официальная, но требует креативного подхода к строительству. Уже сильно заметен возраст ОС, вылезают ранее незаметные ограничения то по памяти, то по объему жесткого диска. Это конец 2004 и начало 2005 года.

  • Несовместимость. Официальной поддержки больше нет, но путем относительно сложных фокусов можно заставить старую ОС работать на новом железе. Приведу здесь ссылку на видео с канала Phil's Computer Lab, где Фил собирает систему на Windows 98 с процессором Intel Core 2 Quad. Чтобы оно хоть как-то работало, Фил отказывается от видеокарты стандарта PCI Express, и строит довольно странную комбинацию из мощного процессора (у которого используется только одно ядро) и дохлой (в сравнении) видеокарты. Так тоже можно, но я себе поставил задачу сделать ПК с производительным и официально совместимым железом. Да, без многочисленных видео Фила эта статья не получилась бы, за что заочно выражаю ему большую благодарность: он исследовал этот вопрос досконально в десятке видеороликов, может быть не самых увлекательных на Ютюбе, но очень полезных.

Про материнскую плату

Понятно, что процессору без разницы какой код выполнять. Совместимость обеспечивают три вида устройств: чипсет на материнской плате, видеокарта и звук. Чипсет - самый важный ингридиент: если есть драйверы к нему, это автоматически гарантирует работоспособность большого количества периферии, от портов USB до сети и контроллеров IDE/SATA. Последний чипсет Intel с официальными драйверами под Windows 98 - это Intel 915 и 925. На 915-м материнская плата у меня уже была, но хотелось что-то покруче. Чипсет Intel 925X - это решение для энтузиастов и у него довольно много отличий от более бюджетного варианта, включая поддержку памяти стандарта DDR2. Где-то в Италии я добываю отличную материнскую плату Asus P5AD2 Deluxe.

Эта материнская плата оснащена современным сокетом 775, но поддерживает только процессоры Intel Pentium 4. Pentium D, а тем более Intel Core 2 требуют более "свежих" чипсетов и других матплат, но там уже не будет поддержки Windows 98. Давайте рассмотрим плату подробнее, она стоит того. У меня никогда такой не было: 15 лет назад, за свои, я бы никогда такое не купил. Всегда был выбор между "процессор чуть помощнее" и "матплата подороже", и он всегда разрешался в пользу процессора, или видеокарты, или жесткого диска потолще. Недорогая матплата и так будет работать, особенно если не требуется разгон.

Теперь я вижу, что упускал за счет такой экономии. На плате реализовано два контроллера SATA1 по 4 порта каждый, два контроллера IDE (всего три канала, до шести устройств), то есть всего к компьютеру можно подключить до 14 жестких дисков и/или оптических приводов. IDE и SATA контроллеры поддерживают различные режимы RAID.

Идем дальше: два гигабитных сетевых контроллера, отдельный модуль WiFi 802.11b/g, реализованный прямо на плате, сейчас, увы, достаточно бесполезный. 8 портов USB 2.0, 3 порта FireWire 400 и 800. К сожалению, до меня не дожили многочисленные аксессуары к этой плате, включая ассортимент планок для вывода дополнительных портов. В том числе вот такая интересная планка с разъемом Ethernet:

На плате относительно немного слотов под карты расширения: один PCI Express x16 под видеокарту (развлечения с SLI начались примерно в это же время, но не на платформе Intel), три слота PCI, два PCI Express x1. Плюс: восьмиканальное аудио с оптическим и коаксиальным цифровыми выходами, параллельный порт, разъем GAME/MIDI. Есть три разъема для подключения вентиляторов, на процессоре и на корпусе. В этом плане за 15 лет произошел большой прогресс, вентиляторов в современных компьютерах стало заметно больше.

Из софтовых фишек: многочисленные настройки напряжения процессора, памяти и чипсета, возможность менять частоту системной шины в широких пределах. Пара режимов "оверклокинга" для ленивых, когда задается только динамическое повышение частоты в моменты пиковой нагрузки. Восстановление после неудачного оверклокинга без сброса параметров BIOS, голосовые (в том числе кастомные!) сообщения о неисправностях, возможность поменять стартовую картинку. Важной особенностью чипсета Intel 925X является поддержка всех двух процессоров Pentium 4 с частотой системной шины 266 Мгц (1066 эффективная). Найти такие будет нелегко, и вместе с платой в комплекте шел Pentium 4 Prescott с частотой 3,4 Ггц и "стандартной" частотой FSB 200/800 Мгц. Он умудрялся перегреваться и уходить в троттлинг со штатным кулером без всякого разгона, поэтому я поменял его на более поздний Pentium 4 Cedar Mill с частотой 3,2 Ггц. Скорее всего это временный вариант, но такой, более холодный процессор, можно и разогнать, пользуясь возможностями материнской платы. Увы, во всех этих процессорах заблокирован множитель, а воспользоваться "лайфхаком" по уменьшению множителя за счет настроек энергосбережения, плата не дает. Общий вывод: это очень крутая плата для поздних Pentium 4. Для Windows 98 это слегка перебор: Socket 478, чипсет Intel 875, видеокарта с интерфейсом AGP - это куда более подходящая конфигурация. Но работать будет!

Про корпус

В 2005 году распространяется мода на Barebone, годом ранее я тестирую компактный компьютер Shuttle XPS с процессором Pentium 4 и единственным слотом расширения "под видеокарту". Это довольно ограниченный вариант, и я ищу что-то более традиционное. Тогда же становятся известными корпуса компании Lian Li: достаточно дорогие, но очень качественные, полностью из алюминия, с минимумом пластмассовых деталей. Я добываю модель Lian Li PC7 - впервые этот корпус появился в продаже в 2006 году.

К корпусу "бесплатно" прилагался полноценный компьютер (все кроме жесткого диска): более поздняя сборка на Intel Core 2 Quad примерно 2008 года. Для меня это приятный бонус, и кое-что я использую в своем ретробилде. Прежде всего, башенный кулер Thermalright.

Два привода DVD-RW с интерфейсом SATA. Помимо прочего, этот компьютер я планирую использовать для чтения и записи на различного рода болванки. Оба привода спрятаны под откидными декоративными панелями на корпусе:

Характерный для середины нулевых аксессуар: универсальный кард-ридер с другими дополнительными разъемами, заменивший трехдюймовый дисковод.

Дисковод тоже хочется вернуть, для совместимости с более древними ПК. Покупаю недорогой экземпляр с черной передней панелью. По факту, он оказался скорее серым. Судя по расположению разъемов для наушников, и внешних портов USB/Firewire, корпус предназначен для установки на стол, чтобы было красиво. На полу этот закрывающийся крышкой отсек будет в самом неудобном месте:

Для своего 2008 года это был недешевый компьютер, но у него есть еще одна уникальная особенность: он создан с прицелом на максимальную тишину. Корпус изнутри обит звукопоглощающим материалом.

Вентиляторы на корпусе и кулере не прикручены, а на стяжках поставлены под углом. Выглядит очень странно, предположу, что это было сделано сборщиком для минимизации шума.

Блок питания выдает достойные для тех лет 600 ватт, но я его поменяю на современный 650-ваттный Seasonic с отстегивающимися проводами. Так приятнее и тише: большую часть времени вентилятор этого БП выключен.

Про видеокарту Для экспериментов в предыдущей статье я приобрел видеокарту GeForce 6800 с 128 МБ видеопамяти, третью по производительности в этом поколении видеокарт Nvidia, после модификаций Ultra и GT. GeForce 6 - последняя серия видеокарт с поддержкой Windows 98. Для подавляющего большинства игр под эту ОС любой ускоритель 2004 года будет оверкиллом, но было два повода поискать иное решение. Во-первых "простой 6800" - это не "топчик", а видеокарты 6800 Ultra довольно редкие и довольно дорогие. Мне хотелось, чтобы и актуальные для 2005 года игры работали нормально. Во-вторых, есть известные проблемы с совместимостью 6ххх со старыми играми. Обратил внимание на продукцию конкурента: там поддержка Windows 98 продолжалась вплоть до поколения Radeon R400 2004-2005 годов. Самая производительная видеокарта этой серии - Radeon X850XT c 256 мегабайтами RAM.

Точнее, была версия X850XT PE с небольшим разгоном частот процессора и памяти относительно оригинала, но этого можно потом добиться программными методами. На видеокарту установлен нештатный кулер Zalman VF700, выпускающийся и по сей день. На чипы видеопамяти предыдущий владелец наклеил индивидуальные радиаторы. По сравнению с GeForce 6800 и ее злым 40-миллиметровым вентилятором, это очень тихая видеокарта.

В отличие от GeForce 6800, видеокарта требует дополнительного питания с помощью шестиконтактного разъема. Преимуществом этих видеокарт для старых игр является наличие разъема DVI - повышает качество изображения на современных мониторах, упрощает захват видео. Для совместимости со старыми ТВ есть комбинированный разъем с выходами S-Video и компонентным.

Про звуковую карту Вопрос совместимости звуковых карт в Windows 98 и MS-DOS подробно исследовал тот же Фил из Phil's Computer Lab. Его рекомендации: либо ESS Solo-1, либо Creative Sound Blaster Live 5.1 (желательно в Retail-версии SB0010, а не как на фото):

Либо звук серии Audigy:

Останавливаюсь на последней: у этой модели красивый текстолит радикально-черного цвета, позолоченные разъемы, бонусный порт FireWire, но отсутствует порт Game/Midi (точнее, для него требуется отдельная планка).

У карты большой ассортимент разъемов, есть возможность подключения к CD-ROM через цифровой интерфейс, для совместимости со старыми играми. Еще одно небольшое дополнение: планка от матплаты Asus P4PE, добавляющая к звуковой карте цифровые выходы, оптический и коаксиальный.

Интегрированным на материнскую плату звуком мы пользоваться не будем. Во-первых, наш вариант лучше, во-вторых, отсутствуют драйверы. Для Audigy есть официальные "дрова" под Windows 98, имеется эмуляция SoundBlaster 16 для старых DOS-игр. А для новых - аппаратные звуковые эффекты Creative EAX, еще один феномен своей эпохи, который, на мой взгляд, обязательно должен быть реализован в старом компьютере. Ах да, есть табличный синтез, с возможностью смены наборов сэмплов, но только под Windows (под DOS доступен только штатный набор). Более "элитный" вариант звука под Windows 98 - звуковые платы Aureal Vortex и собственным процессором эффектов.

Про хранение данных Здесь никакого ретро: два новых SSD, Samsung 860 EVO на 500 гигабайт для Windows XP и Crucial BX500 на 240 гигабайт для Windows 98. Любые накопители с объемом более 137 гигабайт под Win98 нужно использовать осторожно, подробнее об этом я напишу в следующей части данного эпоса.

Интерфейс SATA1 не полностью раскрывает потенциал этих современных накопителей. Да и для 2005 года SSD - это все же анахронизм, производительным вариантом тех времен был бы RAID-массив из жестких дисков на 10 тысяч оборотов в минуту. Но это громоздко и громко. Помимо SSD, будет установлен один жесткий диск IDE на 320 гигабайт (Windows 7). Пока не определился, как реализовать накопитель под DOS: в виде традиционного НЖМД или в виде флешки в адаптере CF-IDE.

Про память Пока - два модуля Hynix DDR2 объемом 512 мегабайт каждый. Для совместимости, в Windows 98 лучше не использовать более гигабайта RAM, точнее другие объемы потребуют подготовительной работы.

Сборка Прошла без происшествий.

Жесткие диски и SSD (всего 4 накопителя) я разместил в отдельной корзине, также обработанной звукопоглощающим материалом. Внутренние разъемы USB на плате ушли на карт-ридер и внешние порты на корпусе. Укладка кабелей, ну скажем так, "удовлетворительная". На перспективу хочется поменять один из приводов на BluRay - в середине нулевых это было модно. Желательно с возможностью записи, в идеале - с поддержкой более современных дисков BDXL.

Система получилась очень тихая, тише, чем мой "полусовременный" десктоп - там довольно сильно шумит видеокарта с единственным вентилятором. Здесь же умеренный шум четырех кулеров (по одному на процессоре и видеокарте, два на корпусе). Корпусные кулеры подключены к штатным разъемам материнской платы и управляются через настройки BIOS. Пройдемся по современным и ретробенчмаркам.

Geekbench4 под Windows 7:

3DMark 2001 под Windows 98:

3DMark 2005 под Windows XP:

С такой производительностью получаются уверенные 50-60 кадров в секунду в первом Far Cry с высокими настройками качества изображения и "нормальным" для тех времен разрешением 1024x768. Это, пожалуй, верхний предел для игр, которые на этом компьютере планируется запускать. Все остальное время было потрачено на прохождение игры Need for Speed Underground 2003 года: на таком железе, под Windows 98, игра работает стабильно, с максимальными настройками графики.

Готово!

А нет, подождите, самое главное забыл, наклейки!

Вот теперь готово! С наступающим Новым Годом! В следующем году расскажу про умеренные страдания при установке Windows 98SE на этом железе, а также пройдусь по теме оверклокинга.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru