Pop Chart: Procesory

Nově jsem v tomto článku použil místo dřívějšího, poměrně neobjektivního procentuelního hodnocení hodnocení slovní. Jsem si jistý, že většina z vás si ještě pamatuje na povinnou školní docházku a snadno se tak zorientuje. Pro ty, co si opravdu již nepamatují, pouze připomínám:

Čím vyšší známka, tím horší (to je ale jasné). Za výborný považuji to, když systém pracuje naprosto plynule a ve srovnání jinými procesory nabízí vysoký výkon. Naopak jako nedostatečný je ohodnocen procesor s velice slabým výkonem, který se dá porovnat snad jen s minulou generací. Kancelářské aplikace zastupují klasické, výkonově relativně nenáročné programy jako Windows, Office atd. Prakticky všechny dnešní procesory jsou v této oblasti výborné a svým výkonem plně uspokojí uživatele. Hry velice zatěžují celý systém, především paměť, čipovou sadu a u procesoru FPU. Do stejné kategorie patří také přehrává videa apod. Tyto typy programů nejsou až tak náročné na výpočty, ale očekávají velice rychlý přísun informací. Rychlost komunikace s ostatními součástkami tady hraje velice důležitou roli. Profesionální aplikace (AutoCad, 3DStudio, RC5... ) jsou naopak velice náročné na výpočty. Rychlý přísun dat zde nehraje takovou roli. Obvykle velice zatěžují ALU i FPU. Navíc se poměrně těžko dají přizpůsobovat konkrétnímu procesoru a tak se tady naplno projeví skutečný výkon jádra.

Jako budoucnost řešení je zde chápána doba, po kterou se dá očekávat vývoj čipových sad a nových základních desek. V žádném případě tím není myšleno, jak dlouho bude ten který procesor dostačovat výkonem - odhadnout něco podobného je totiž skoro nemožné.

Pokusil jsem se být objektivní, ale je jasné, že výkony procesorů jsou v každé aplikaci jiné. Proto když napíšu, že ten a ten procesor má ve hrách známku "dobrý", tak to neznamená, že bude právě ve všech hrách horší než procesor se známkou "chvalitebný".

Procesory AMD - původní řada...

A je v abecedě na prvním místě, a proto začneme právě u firmy AMD. Texaská firma AMD (Advanced Micro Devices) byla vždy považována za dvojku v oblasti výroby a vývoje procesorů pro "PC trh". Dříve byla známa jako výrobce 486-tek a velice opožděné reakce na Pentium - řady K5 (ale to jsou v oblasti HW už věky...). Později se stala známou zejména díky vynikajícím procesorům K6, které se vyrábějí dodnes a jsou rozvinutím původní koncepce Socketu 7 s level 2 cache na základní desce.

Firma vždy vynikala kvalitním vývojovým týmem, ale její výrobní zařízení a tržní síla byla vždy zlomkem síly vedoucí firmy - Intelu. V určitou dobu byla např. těžce poškozena neschopností dodávat dostatečné množství procesorů K6 (dnes je to již minulost - Durony a Athlony naleznete v každém „krámu“). Tyto problémy vedly v roce 1998 téměř k zániků firmy a její akcie velice klesly. Firma AMD se znovu vzchopila a vsadila nejen na to, co umí (a tím je design kvalitních procesorů), ale i na to, aby byla schopna krýt velkou poprávku. V současné době jeden z nejmodernějších závodů na výrobu CPU, závod FAB 30 (ta třicítka znamená "věk" celé AMD!) v německých Drážďanech (ano, to je to město v "bývalé NDR" kousek od hranic), rozjíždí svou výrobu naplno. Výrobní linky pracují již na bázi moderních měděných spojů v polovodičovém substrátu, šířka polovodičové technologie je 0,18µm.

Původní sídlo firmy a závod FAB 25 je postaven v Texaském Austinu...

AMD K6™

Procesor K6 původněvyvinula firma NexGen. Poté, co AMD tuto firmu koupila, dále pokračovala ve vývoji a k původnímu návrhu přibyly (mimojiné) instrukce MMX. Jak jsem již zmínil, tato řada je pokračováním a rozvinutím původní řady procesorů pro Socket 7 (spíš než k Pentiu se ale K6-ka svou architekturou blíží k P6). Tato platforma se vyznačuje externí cache umístěnou na základní desce a to někdy až do velikosti 1MB! Tehdejší licenční dohody umožnily AMD vyrábět procesory kompatibilní s kódem x86 pro tuto patici. Procesory K6 se na této platformě vyznačují vysokým výkonem ALU a zejména poměrně příznivou cenou. Firma AMD procesory zdokonalovala i po té, co samotný Intel v roce 1997 svou původní platformu Socket 7 opustil a přešel na Pentia II a Slot 1. To ovšem také znamenalo, že Intel ukončil vývoj čipových sad pro Socket 7. Posledním čipsetem byl i430TX optimalizovaný pro Pentium MMX, který ovšem oficiálně podporuje pouze 66MHz FSB. Hlavní úloha v tomto segmentu tedy zbyla na konkurenci - zejména na VIA a ALI. Tyto čipové sady dnes nabízejí nejen podporu AGP, ale také rychlosti FSB přes 100MHz. Tato zdokonalená platforma byla nazvána Super Socket 7. Dnešním problémem této platformy je již její morální zastaralost a v neposlední řadě také diskutabilní kompatibilita čipových sad a to zejména ve spojení s AGP grafickými kartami.

Procesor K6 se začal vyrábět na jaře 1997 technologií 0,35µm (model 6) a poté přešel na 0,25µm (model 7). Velice brzy se objevil K6-2, který není nic jiného než původní K6 (model 7) s instrukcemi 3Dnow!. Poměrně krátkou dobu se vyráběl také procesor K6-III, který se však kvůli své vysoké ceně neprosadil. Na něm je zajímavé, že integruje level 2 cache přímo do jádra a cache na základní desce využívá jako level 3. I tak má ale tato L3 cache nezanedbatelný vliv na výkon celého systému.

Za zmínku ještěstojí K6-II+ a K6-III+ (modely D), které se vyrábějí pouze pro mobilní počítače a to technologií 0,18µm. Oba mají v sobě integrovanou L2 cache o velikosti 128, resp. 256 KB. Proto je K6-II+ podstatně rychlejší než K6-2.

Maximální frekvencí K6-tek je dnes 550MHz. Největší nevýhodou je nižší výkon interní jednotky FPU (Floating Point Unit) a to i v porovnání s Pentiem MMX (P55C). Výkon ve hrách (ale i jiných FPU náročných aplikacích) je proto výrazně nižší než u stejně taktovaného procesoru architektury P6 nebo K7. Pro kancelářské aplikace je však procesor zcela dostačující.

PCtuning komentuje: Tato řada procesoru sice poskytuje dobrý výkon (zejména v kancelářském nasazení), je však vázána na již zastaralou platformu. Problémem zde bývá nedostatek kvalitních a stabilních desek. Není proto vhodné pořizovat si PC s K6-kou jako nový stroj. Záhy zde bude doba, kdy pro tuto platformu nekoupíte prakticky nic :-((.

• Klady: Levný procesor do starších základních desek. Vhodné při použití v kanceláři. Malá spotřeba proudu. Dobrý výkon ALU.
• Zápory: Dnes již zastaralý. Malý výběr vhodných základních desek. Cache L2 na desce je pomalá. Někdy problematická kompatibilita čipových sad. Slabý výkon FPU.
• Overclocking: Umožňuje měnit násobič FSB a to bez zásahu do procesoru. Dá se přetaktovat minimálně o jeden stupeň (tj. z 200 na 233 MHz).

AMD Athlon™

Athlon, vyvíjený ve spolupráci s tvůrci výkonného RISC procesoru Alpha (po tom "podědil" np. novou sběrnici EV6), předvedl své kvality záhy po uvedení na trh. Firma AMD se tímto procesorem dostala do výkonové špičky v oboru procesorů x86, a od té doby až dodnes soutěží s Intelem o prvenství v této oblasti. Athlon tehdy získal mnoho prestižních ocenění a stal se bezesporu překvapením roku 1999 (škoda jen, že tehdejší nabídka desek pro nový "top-end" procesor byla téměř nulová). Vzhledem k patentové ochraně Slotu 1 Intelu využívá Athlon nový, "AMD only" Slot A. Jedná se o platformu, která není zaměnitelná se Slotem 1 Intelu (tj. nejsou navzájem zaměnitelné desky ani procesory)...

Ve spojení s novou vnitřní koncepcí (superskalární jádro je zcela odlišné od původních K6tek), zdokonalenou jednotkou FPU a vylepšenými instrukcemi enhanced 3Dnow! přináší Athlon vysoký výkon. Testy dokazují, že ten je zcela srovnatelný s procesory Pentium III (jádro Katmai - viz. dále) a v naprosté většině případů je jeho výkon vyšší.

AMD Athlon je vybaven velkou " mezipamětí" cache: L1 má 128KB (64KB data + 64KB instrukce), L2 je externí, umístěná v oddělených čipech a má velikost 512KB (stejně tak je tomu i u Pentia II a Pentii III "Katmai" pro Slot 1). Novější verze (jádro K75 - model 2) jsou vyráběny již 0,18µm technologií, pomalejší (jádro K7 - model 1) původní technologii 0,25 mikronu. Model 1 je dostupný v rychlostech 500-700 MHz a model 2 v 550-1000 MHz.

Bohužel ani "klasický" Athlon se nevyhnul chybám. Brzdou je především frekvence externí L2 cache. U pomalejších verzí je taktovaná na 1/2 rychlosti procesoru (stejně jako u Pentia II a Pentia III "Katmai"). U 800MHz verze jsou to však už jen 2/5 a u 1GHz verze pouhá třetina frekvence procesoru. Důvod je jasný - na trhu nejsou k dispozici dostatečně rychlé čipy pro externí cache. V praxi to znamená, že nárůst výkonu mezi 900MHz a 1GHz je menší něž mezi 500MHz a 600MHz. Dalším problémem je obrovská spotřeba proudu a s ní i emitovaná energie v podobě tepla. Athlon 700 (model 1) vydá 50 Wattů, Athlon 700 (model 2) 39W a 1GHz varianta dokonce 65 Wattů (a to se jedná o destičku o ploše 102mm²). AMD proto jako požadavek pro správný chod vyšších modelů vyžaduje zdroj o výkonu nejméně 250W.

• Klady: Velice pokročilé a výkonné jádro. Dobrá kompatibilita s programy. Vysoký výkon FPU. 100MHz DDR sběrnice s propustností 1,6GB/s.
• Zápory: Athlony nad 800MHz výrazně "brzdí" pomalejší externí cache. Velká spotřeba el. energie. Málo čipových sad. Nutnost komunikace s pamětí v asynchronním režimu. Menší podpora nových instrukcí 3DNow! v programech - ve srovnání s instrukcemi SSE Pentia III.
• Overclocking: Athlony opravdu topí. S kvalitním chlazením se dá poměrně slušně přetaktovat pomocí změny násobiče FSB (což však vyžaduje zásah do procesoru) a popřípadě i násobiče L2 cache.

PCtuning komentuje: Tato řada procesorů poskytuje výborný výkon a velmi dobrou kompatibilitu s programy pro platformu x86. V dnešní době se však upouští od provedení Slot A a přechází se na patice Socket A. Z tohoto hlediska se jedná (stejně tak jak i u Slotu 1 od Intelu) o pomalu končící platformu! Desky a procesory budou k dispozice pouze příští rok.