Идеальный процессор
PC Magazine/RE logo
©СК Пресс 10/96
PC Magazine, July, 1996, p.134

Идеальные компоненты


Теперь, когда вы в общих чертах познакомились с идеальными ПК, настало время подробнее рассмотреть компоненты, из которых эти системы состоят. Здесь мы анализируем почти все основные компоненты современных компьютеров, описываем скрывающуюся за ними технологию и выполняем непосредственное сравнительное тестирование конкурирующих устройств, чтобы узнать, какие из них соответствуют обещаниям своих рекламных проспектов.

Рассмотрение мы начинаем с основных компонентов - идеальных процессора, памяти и системной платы. В разделе, посвященном памяти, приводятся результаты тестирования наиболее распространенных типов как основной памяти, так и кэш-памяти процессора; испытани провела лаборатория PC Labs для выявления таких сочетаний этих компонентов, которые дают наилучшую системную производительность в расчете на 1 долл. Мы анализируем также идеальные шины периферийных устройств - от Enhanced IDE (EIDE) и SCSI до перспективных технологий, в том числе Universal Serial Bus (USB, Универсальная последовательная шина) и IEEE 1394 (с условным названием FireWare).

Мы рассмотрим идеальный графический акселератор и монитор, а также идеальный накопитель CD-ROM, кратко оценивая устройства с 4-, 6- и 8-кратной скоростью дл интерфейсов ATAPI и SCSI. Затем мы переносимся в область массовой памяти, к обсуждению НЖМД, а также различных типов памяти на съемном носителе, включа накопители CD-R, магнитооптические устройства и устройства резервного копирования на магнитной ленте. Завершается эта подборка статей рассмотрением идеальных динамиков и звуковых плат, которые помогут вам скомпоновать мультимедиа-систему с идеальным звучанием.


Идеальный процессор
Ричард Фиско

Процессор - это сердце персонального компьютера. Без него все остальные части компьютера вы сможете использовать лишь как дорогое пресс-папье. Процессоры, которые вы можете выбрать сегодня, предоставляют более широкие возможности для реализации игровых программ, электронных таблиц, трехмерных графических приложений и даже видеоклипов.

Для многих пользователей в настоящее время наилучшим выбором служит процессор класса Pentium. Ни один процессор класса 486 не обеспечивает такой производительности, которая могла бы оправдать его приобретение, независимо от присущей ему дешевизны. Процессор Pentium Pro может оказаться хорошим выбором на будущее - он обеспечивает оптимальную производительность при работе с 32-разрядными операционными системами и приложениями, однако при работе с 16-разрядными ОС и приложениями он обладает производительностью примерно такой же, как и Pentium. В этом разделе мы обсудим достоинства и недостатки современных процессоров, а также постараемся заглянуть в будущее.

Intel - нынешний король микропроцессоров

Сегодня ведущим поставщиком микропроцессоров, намного опережающим других, является Intel. Доля продаж этого поставщика, производственные возможности и превосходные разработки делают фирму Intel бесспорным лидером. Но даже при таком значительном преимуществе Intel не сидит сложа руки и продолжает активные разработки изделий. Процессоры новых моделей Intel появляются примерно каждые 18 месяцев, а в промежутке между их выпусками эта фирма продолжает улучшать производительность существующих микросхем, уменьша размеры кристаллов и повышая тактовую частоту.

Pentium, процессор пятого поколения фирмы Intel, в настоящее время лидирует на рынке сбыта для настольных и блокнотных ПК массового выпуска. Высока производительность Pentium обеспечивается такими средствами, как суперскалярная обработка, реализованный на кристалле блок операций с плавающей точкой и 64-разрядная системная шина. Для укрепления своих позиций на рынке Intel изготавливает также наборы микросхем обрамления памяти (core-logic) и системные платы.

Лидером производительности является Pentium Pro - процессор шестого поколения фирмы Intel. Архитектура этого микропроцессора значительно отличается от архитектуры Pentium. Для повышения производительности в Pentium Pro использована суперконвейерность (его конвейеры имеют большую глубину и много ступеней) и реализовано так называемое динамическое исполнение команд (исполнение по предположению с изменением последовательности). Pentium Pro содержит такой же внутренний кэш первого уровня (L1), что и Pentium, т.е. 8-Кбайт кэш команд и 8-Кбайт кэш данных, однако только в Pentium Pro кэш второго уровня (L2) располагается в самом процессоре. Pentium Pro выпускается с 256- или 512-Кбайт четырехканальным, множественно-ассоциативным кэшем уровня L2. Поскольку этот кэш расположен на том же кристалле, он работает с тактовой частотой процессора и производительность значительно повышаетс по сравнению с использованием внешнего кэша.

Структура Pentium Pro обеспечивает ему по сравнению с Pentium почти вдвое более высокую производительность при работе на той же тактовой частоте и выполнении 32-разрядных приложений под управлением 32-разрядной ОС. Однако при работе с 16-разрядными приложениями и ОС процессор Pentium Pro обладает лишь примерно равной с Pentium производительностью при одинаковых тактовых частотах. Это вызвано тем, что некоторые команды вызывают останов конвейера Pentium Pro на один или несколько тактов. Некоторые компиляторы позволяют избегать таких ситуаций, но при наличии программного кода на ассемблере, составленного вручную (как некоторые компоненты Windows 95), приостановы возникают достаточно часто. Результат? Pentium Pro лучше всего работает с полностью 32-разрядными ОС, например Windows NT или OS/2 Warp, а не с Windows 95.

Cyrix - серьезный соперник

Intel может властвовать на рынке продаж процессоров для ПК, но в ее броне имеется трещина. Компания Cyrix разработала свой процессор 6x86 (прежнее условное название M1), совместимый по выводам с Pentium; это новое название подчеркивает его принадлежность к микропроцессорам шестого поколения, подобным Pentium Pro. По результатам наших испытаний процессор Cyrix может претендовать на корону по производительности дл Windows 95, но не может составить серьезной конкуренции Pentium Pro.

При подготовке нашего недавнего обзора первых ПК на базе процессоров Cyrix 6x86 ("Конкуренты Pentium" , PC Magazine, RE, 9/96) компьютер 6x86 P166+ показал наивысшую производительность среди процессоров x86 при работе под управлением Windows 95. Но когда мы стали выполнять 32-разрядные приложения в среде Windows NT и OS/2, результаты оказались прямо противоположными - 6x86 обладал примерно одинаковой производительностью с Pentium на тестах целочисленных операций, но Pentium превосходил 6x86 на тестах операций с плавающей точкой.

В 6x86 принят более прямой подход к реализации операций, чем в других процессорах. 6x86 не преобразует операторы программы во внутренние RISC-подобные команды, а непосредственно выполняет команды различных форматов x86 (в "родном" режиме x86) с большей эффективностью, чем другие процессоры. Высока производительность 6x86 обеспечивается суперконвейерной архитектурой, переименованием регистров, устранением зависимости по данным, прогнозированием условных переходов и исполнением команд по предположению.

Действительно, 6x86 работает на меньшей тактовой частоте, чем Pentium с соответствующей производительностью - Cyrix 6x86 работает на частоте 133 МГц, но носит название P166+. Эти соглашения о названиях послужили ответом на дилемму, с которой столкнулись Cyrix и конкурирующая с ней фирма AMD, - обе они предлагают в настоящее время микропроцессоры, обеспечивающие одинаковый уровень производительности с Pentium, но работающие на меньших тактовых частотах. Достижения этих фирм сделали бессмысленной оценку производительности значением тактовой частоты, но как донести это до конечного пользователя? AMD, Cyrix, IBM и SGS-Thomson ответили на этот вопрос объединением усилий с целью создания спецификации P-Rating Specification. Эта спецификация предусматривает измерения производительности их процессоров по отношению к производительности Pentium.

Для получения показателя P-rating изготовители процессоров выполняют в среде Windows 95 тестовую программу Winstone 96 лаборатории Ziff-Davis. Они выполняют тест Winstone 96 на ПК с одинаковыми конфигурациями (разумеется, за исключением ЦП) и сравнивают результаты. Если показатель процессора- конкурента находится в пределах 1,5% от соответствующего показателя для Pentium, то он получает обозначение (рейтинг), аналогичное Pentium.

Поскольку Cyrix не имеет собственного завода по изготовлению микросхем, эта фирма полагается на других изготовителей микросхем с избыточными производственными мощностями. В настоящее время для производства 6x86 фирма Cyrix заключила контракты с IBM и SGS-Thomson. Соглашение предоставляет обеим компаниям право на продажу части производимых ими 6x86 с собственными фирменными знаками IBM и SGS.

AMD - в погоне за лидерами

AMD также претендует на кусок микропроцессорного пирога. Изготовитель поспешил анонсировать свой эквивалентный Pentium микропроцессор (под условным названием K5), но начало выпуска микропроцессора было отложено, поскольку производительность его не соответствовала тому уровню, который устраивал бы AMD. Фирма обнаружила, что некоторые команды из набора x86 используются чаще, чем предполагалось, а K5 не был оптимизирован для их выполнения, что снижало производительность процессора. Такая ситуация позволила фирме Cyrix получить преимущество над AMD.

В настоящее время AMD начала выпуск K5, назвав его AMD5K86. В этом микропроцессоре использованы общие с Pentium Pro архитектурные решения - он преобразует команды набора x86 во внутренние RISC-подобные команды, которые фирма AMD называет ROP (RISC операции). Благодаря таким другим особенностям, как суперскалярна обработка, исполнение команд по предположению с изменением последовательности, динамический кэш, предсказание ветвлений для конвейерной обработки, 16-Кбайт кэш команд и 8-Кбайт кэш данных, процессор 5K86 выглядит жизнеспособным конкурентом Pentium. Однако до настоящего времени это остается лишь предположением, поскольку редакции PC Magazine еще только предстоит протестировать ПК, оборудованные процессором 5K86.

Первые процессоры 5K86 будут работать с тактовой частотой на уровне 75 и 90 МГц и обладать производительностью, сопоставимой с производительностью Pentium при той же тактовой частоте. Они будут также совместимы с Pentium по выводам. К III кварталу 1996 г. AMD начнет предлагать 5K86, работающие на частоте 100 МГц и выше и не содержащие недостатков, ограничивающих производительность процессоров первых выпусков. Предполагается, что значения показателей P-rating у этих микропроцессоров будут выше номинальной тактовой частоты.

Здесь мог бы появиться еще один конкурент - фирма NexGen, но она недавно была приобретена фирмой AMD и производство микропроцессоров NexGen было прекращено. NexGen могла бы составить действительную конкуренцию Pentium своим процессором Nx586, но для этого потребовалось бы преодолеть множество препятствий - Nx586 не был совместим по выводам с Pentium (поэтому потребовались бы специальные системные платы и наборы микросхем), в нем отсутствовал внутрикристальный блок операций с плавающей точкой (FPU), а наборы микросхем для работы с шиной PCI слишком поздно поступили на рынок.

Расширения мультимедиа

Ожидаемые расширения мультимедиа радикальным образом изменят архитектуру x86. Фирма Intel уже реализовала мультимедиа-расширения (MMX) к системе команд x86, что стало первым значительным изменением системы команд после появления процессора 386. MMX приведет к повышению производительности для многих аудио-, видеоприложений и программ для обработки изображений. Intel включит MMX в следующую модель процессора Pentium (с условным обозначением P55C), а выпуск первых систем, использующих этот процессор, ожидается в конце 1996 г.

Для повышения производительности P55C фирма Intel увеличит емкость кэша уровня L1 (16-Кбайт кэш команд, 16-Кбайт кэш данных). Напряжение питания микросхемы составит 2,5 вместо 3,3 В для современных моделей Pentium. Меньшее напряжение питания и более высока производительность делают P55C идеальным как дл блокнотных, так и для настольных ПК.

Безусловно, AMD и Cyrix не намерены сидеть сложа руки. AMD недавно заключила с Intel пятилетнее соглашение о взаимном лицензировании, предусматривающее право на использование технологии MMX (а также набора команд Intel). Следует ожидать, что AMD реализует технологию MMX в своем процессоре следующего поколени K6. От Cyrix также можно ожидать реализации расширений мультимедиа (которые должны быть совместимы с MMX фирмы Intel) в ее микропроцессоре следующего поколения M2.

Микропроцессоры будущего

У Intel есть два варианта развития Pentium Pro - Klamath и Deschutes (условные обозначения). По слухам, процессор Klamath будет иметь кэш L1 большей емкости, чем у Pentium Pro, но не будет содержать кэша L2. Как и во всех остальных вновь разрабатываемых микропроцессорах Intel, в нем будет реализована технология MMX. Устранение кэша несколько удешевит изготовление микросхемы и предоставит поставщикам более универсальные возможности проектирования систем/кэша. Deschutes по всей видимости будет вариантом Klamath, выполненным по 0,25-мкм технологии и рассчитанным на меньшее напряжение питания, что делает его привлекательным для портативных компьютеров.

Следующим процессором Cyrix станет M2, который получит, вероятно, название 7x86. Построенный на основе M1, процессор M2 будет работать на более высокой тактовой частоте и в нем будут реализованы мультимедиа-расширения. Первые образцы этих микропроцессоров Cyrix, по-видимому, представит в конце 1996 г., а к их серийному производству приступит в начале 1997 г.

Очевидно, что AMD приобрела NexGen по двум причинам - из-за разработки NexGen 686 (который теперь получит название AMD K6) и из-за опытной группы разработчиков микропроцессоров NexGen. Некоторые усовершенствования, вносимые в K6 для повышения быстродействия, в том числе улучшенное исполнение команд с изменением последовательности, интегрированный блок операций с плавающей точкой (FPU) с малыми задержками и совместимые с Intel мультимедиа- расширения, могут сделать этот микропроцессор первым серьезным конкурентом для Pentium Pro. AMD планирует приступить к выпуску этих процессоров в начале 1997 г.

Как принять решение

Чтобы решить, какой процессор подходит для ваших целей, нужно задать два вопроса - что вы хотите делать на вашем ПК сегодня и в каком направлении вы собираетесь развивать свои работы в ближайшие два-пять лет? Лидирует на рынке фирмы Intel Pentium, но если вы работаете только в среде Windows 95, то в настоящее время Cyrix 6x86 способен обеспечить несколько более высокую производительность. Безусловно, такое положение меняется при переходе к Windows NT, где наибольшую производительность обеспечивает Pentium Pro. Улучшить производительность Pentium Pro предполагается лишь после планируемого добавления средств MMX. В настоящее время только Intel предоставляет процессоры дл высокопроизводительных ПК класса рабочих станций на базе x86, работающих под управлением Windows NT.

Не имея проверенных компонентов, трудно утверждать с уверенностью, но создается впечатление, что в 1997 г. появятся P55C и Klamath фирмы Intel, K6 фирмы AMD и M2 фирмы Cyrix. Внимательно следите за конкуренцией, но можете быть уверены, что в обозримом будущем Intel сохранит свои ведущие позиции.

Хронология ЦП


Март 1992 г.
+ 100-МГц MIPS R4000
Сентябрь 1992 г.
+ 150-МГц Digital Alpha 21064
Октябрь 1992 г.
+ 50-МГц Sun MicroSPARC
Февраль 1993 г.
+ 50-МГц Sun SuperSPARC
Март 1993 г.
* 60-, 66-МГц Pentium
Июнь 1993 г.
+ 150-МГц MIPS R4400
Июль 1993 г.
+ 200-МГц Digital Alpha 21064
Август 1993 г.
+ 60-МГц Sun SuperSPARC
Октябрь 1993 г.
+ 50-, 66-, 80-МГц IBM PowerPC
+ 85-, 110-МГц Sun MicroSPARC II

Март 1994 г.
* 90-, 100-МГц Pentium
** 60-, 66-МГц NexGen Nx586
+ 66-МГц Digital Alpha 21068
+ 166-МГц Digital Alpha 21066
+ 100-МГц MIPS R4600
Июнь 1994 г.
+ 75-МГц MIPS R8000
+ 133-МГц MIPS R4600
+ 200-МГц MIPS R4400
Июль 1994 г.
+ 225-МГц Digital Alpha 21064A
+ 275-МГц Digital Alpha 21064A
Сентябрь 1994 г.
* 70-, 75-, 84-, 93-МГц NexGen Nx586
Октябрь 1994 г.
+ 75-МГц Pentium
+ 100-МГц IBM PowerPC601

Январь 1995 г.
+ 85-МГц Sun SuperSPARC II
+ 266-МГц Digital Alpha 21164
Март 1995 г.
* 120-МГц Pentium
+ 200-МГц Sun UltraSPARC I
+ 166-, 233-МГц Digital Alpha 21066A
+ 300-МГц Digital Alpha 21164
Апрель 1995 г.
+ 110-МГц IBM PowerPC601
Май 1995 г.
+ 90-МГц MIPS R8000
Июнь 1995 г.
+ 100-, 120-, 133-МГц IBM PowerPC604
* 133-МГц Pentium
Июль 1995 г.
* 100-МГц Cyrix CX5x86
+ 250-МГц MIPS R4400
Октябрь 1995 г.
* 100-МГц Cyrix CX6x86 (P120+)
+ 143-, 167-МГц Sun UltraSPARC I
+ 150-МГц IBM PowerPC604
Ноябрь 1995 г.
* 150-МГц Pentium Pro
* 120-МГц Cyrix CX5x86 (P90+)
+ 133-МГц AMD5K86 (P75)
* 120-, 133-МГц NexGen Nx586 (P120 и P133)
+ 120-МГц IBM PowerPC601
Декабрь 1995 г.
+ 300-МГц Digital Alpha 21064A
+ 333-МГц Digital Alpha 21164

Январь 1996 г.
* 150-, 166-МГц Pentium
Февраль 1996 г.
* 166-, 180-, 200-МГц Pentium Pro
* 110-, 120-, 133-МГц Cyrix CX6x86 (P133+, P150+, P166+)
+ 200-МГц MIPS R5000
Март 1996 г.
+ 75-, 90-МГц AMD5K86
+ 200-МГц MIPS R10000
Апрель 1996 г.
+ 166-, 180-МГц IBM PowerPC604
Июнь 1996 г.
* 200-МГц Pentium
+ 366-, 400-МГц Digital Alpha 21164
II квартал 1996 г.
+ 100-МГц AMD5K86 (P100); Ожидается, что фирма AMD начнет поставки процессоров с более высокими значениями параметра P-rating к концу 1996 г.
III квартал 1996 г.
+ 250-МГц Sun UltraSPARC II
+ 300-МГц Sun UltraSPARC II
+ IBM PowerPC 620
К концу 1996 г.
+ 120-, 133-МГц AMD5K86 (P150)
+ 150-МГц Cyrix CX6x86 (P200+)
+ Intel P55C с мультимедиа расширениями системы команд (MMX)

Первая половина 1997 г.
+ Intel Klamath (Pentium Pro)
+ Cyrix M2
+ AMD K6

+ Поставки начаты
* Анонсирован
** Анонсирован, но поставки не начаты.