Když se na začátku léta začaly objevovat informace, že Intel vydá 2,8 GHz Pentium 4 mnohem dříve, než se předpokládalo, bylo jasné, že AMD nemůže Intelu konkurovat Athlonem XP 2200+ s reálnou frekvencí 1,8 GHz. Proto se AMD vzchopilo a těsně před uvedením nového Pentia 4 2,8 GHz předvedlo svůj nový Athlon XP 2600+ v nové revizi B, který má mnohem větší frekvenční rezervu než předcházející Throughbred rev. A. Dokáže se upravený Athlon XP "Thoroughbred" 2600+ vyrovnat novému Pentiu 4 2,8 GHz? Jak bude probíhat souboj AMD vs. Intel do konce tohoto roku, když jsou všechny trumfy na stole?
Pentium 4 - nová revize C1
Není tajemstvím, že čas od času se mění revize (stepping) procesoru, aby se opravily chyby a pomohlo se čip více vyladit pro dosažení vyšších frekvencí. Jak jsme již informovali zde, Pentium 4 na 2.8 GHz používá nový stepping C1. Ten je oproti původnímu (resp. dvěma původním) zásadnějším krokem vpřed.
Původní Pentia 4 Northwood používají stepping B0. Čip v tomto případě měří 146 mm2 a opravuje některé chyby typické pro Willamette. V průběhu léta Intel začal postupně převádět výrobu některých čipů na stepping B0 die shrink, což zmenšilo plochu na 131 mm2. Funkčně se nic nezměnilo, pouze díky menší ploše se zvýšila výtěžnost a pravděpodobnost dosažení vyšších frekvencí při přetaktování.
15 kondenzátorů na pouzdru FCPGA2 je pro stepping B0 charakteristické
Nyní přichází na scénu stepping C1. Od staršího B0 ho na první pohled odlišuje menší počet kondenzátorů, konkrétně 12. Další změnou je o něco vyšší maximální napětí, které nyní činí 1,525V. To zvyšuje spotřebu a tepelný výkon u jednotlivých modelů o zhruba 3W.
Samozřejmostí je oprava chybek známých jako erratum. To by jistě nebylo nic neobvyklého, kdyby... no kdyby zde nebyl značný nárůst výkonu! Pravda je bohužel taková, že Pentium 4 již od dob prvních čipů Willamette trpí několika chybami v cache druhé úrovně, které si v jednom případě vyžádaly určité zásahy BIOSu do chodu procesoru. O co jde?
Známý "šťoural" mezi informačními servery, The Inquirer, informoval, že Pentium 4 mělo problémy s cache, konkrétně se jednalo o chyby označené jako erratum N53 a N62.
Zatímco pro erratum N53 neexistuje oprava v podobě microcode update...
... u N62 Intel celou situaci vyřešil pomocí zásahu BIOSu.
V této dokumentaci se už ale nemluví o tom, jaký že to konkrétně je zásah a nakolik to může snížit výkon. Po zjištění těchto fakt se okamžitě začalo spekulovat o tom, zda se nejedná o obdobný problém jako v případě procesorů Xeon MP. Ty, přestože mají kromě 256 kByte L2 cache až 1MB integrované cache L3, jsou často výkonově horší než klasické Xeony bez L3 cache. Důvod? Jedna z "chybiček" Xeonu MP (konkrétně erratum O37) v prefetch mechanismu způsobuje, že se z paměti mohou načíst data dřív, než se do ní zapíší data modifikovaná. V praxi to znamená, že prefetch mechanismus načte z paměti data, která by již měla být pozměněny, ať už jiným procesorem nebo oním samým. Do procesoru se tak dostanou data, která už fakticky nemají existovat a to může vést k nepředpovídatelnému chování (unpredictable program execution).
Protože erratum N62 v procesorech Pentium 4 má taktéž co dočinění se stale data (jak se nazývají tato "zastaralá" data) a protože v případě Xeonu MP se celá věc řeší vypnutím prefetch mechanismu (proto ten nízký výkon), je otázkou, jak se to řeší v případě Pentia 4. Intel řešení skrývá za větou o zásahu BIOSu, v praxi se tak čtenář nedozví nic.
Co je však jisté, stepping C1 má již obě chyby opravené, tj. žádné řešení pomocí zásahů BIOSu není nutné. Jak se podařilo The Inquirer zjistit, to může mít v některých případech nezanedbatelný vliv na výkon. Server konkrétně uváděl urychlení výpočtů v testu SuperPI o deset vteřin! Protože my také používáme test SuperPI, přesvědčili jsme se o celé záležitosti sami.
Zde můžete vidět, že Pentium 4 na 2.8 GHz je díky novému stepping C1 rychlejší o zhruba pět vteřin, než by teoreticky mělo být, budeme-li uvažovat lineární zvyšování výkonu. Nenechte se zmást přechodem mezi 2.2 a 2.4 GHz modely. Vyšší hodnota u 2.2 GHz (a tudíž větší strmost křivky) je dána faktem, že 2.2 GHz Pentium 4 pracuje s frekvencí sběrnice 400 MHz, zatímco ostatní procesory v grafu s 533 MHz.
