Ретроклокинг: 60 оттенков текстолита процессоров AMD03.10.2025 10:03

Оглавление

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. Мне всегда казалось, что Socket 754 для процессоров AMD скучноват. Хотя он стал первым массовым и доступным сокетом для первых процессоров AMD Athlon 64. Параллельно с Socket 754 стартовал и Socket 940 с парой очень специфических и уникальных процессоров AMD Athlon 64 FX, которые уже рассматривались ранее в статьях:

По факту, вся линейка процессоров для Socket 754 ассоциировалась у меня с процессорами Intel Celeron, которые всегда были младшими по отношению к старшим Pentium, и были лишены некоторых преимуществ, отсутствие которых сильно сказывалось на производительности.

До начала эпохи 64-х битных процессоров AMD моей основной системой являлся ПК с процессором AMD Athlon на Socket 462 (или как его еще тогда называли — Socket A). И когда в прессу начали просачиваться первые новости о новой будущей 64-х битной архитектуре, о новом сокете и новых процессорах AMD, везде указывалось, что Socket 754 будет проходным и после него AMD имеет достоверно подтвержденные планы выпустить в массы новый Socket 939, который станет хорошей альтернативой топовым AMD Athlon 64 FX для Socket 940.

Этакий Socket 940, но для массового сегмента рынка с большой линейкой разнообразных процессоров, а не только пары AMD Athlon 64 FX. Собственно, в итоге все так и получилось, для Socket 939 компания AMD выпустила не один десяток моделей Sempron, Athlon 64. Не были забыты и состоятельные энтузиасты — на Socket 939 была перенесена с Socket 940 модель AMD Athlon 64 FX-53, а далее продолжился выпуск новых и более дорогих и высокопроизводительных Athlon 64 серии FX.

Немного истории

В свое время я «пересидел» Socket 754 на своем 32-х битном Athlon«e и с выходом Socket 939 осуществил очередной upgrade. Какое-то время Socket 754 и Socket 939 существовали и развивались параллельно, но разнообразие моделей и поддержка со стороны AMD все больше и больше сдвигались в сторону моделей Socket 939, и с выходом двухъядерных процессоров Athlon 64×2, Socket 754 окончательно ушел в небытие.

У меня в распоряжении была пара плат на Socket 754 и пара-тройка Athlon«oв и Sempron«ов, но приобретались и доставались они из коробок всего пару раз, для участия в некогда популярных соревнования «Old School is Best School» от оверклокерского портала HWBOT.org.

В остальное время у меня не возникало желания попробовать снова их в деле… Пока мое внимание не привлек процессор AMD Athlon 64 с коричневым цветом текстолита, который повстречался мне на одной из барахолок. Рассмотрев маркировку, я понял, что это Athlon 64 для Socket 754, основанный на самом первом ядре — ClawHammer.

Погрузившись в дальнейший поиск, стало очевидным, что именно процессоры на этом ядре имеют коричневый цвет текстолита. Однако проанализировав даты производства таких процессоров я пришел к выводу, что полная смена коричневого цвета на зеленый произошла где-то в середине 2004 года. По крайней мере у меня имеется пара Athlon 64 2800+ с датой производства 30 неделя 2004 года, а также аналогичные процессоры с более ранними датами производства, но уже на зеленом текстолите.

Сама платформа на Socket 754 была официально представлена 23 сентября 2003 года, одновременно с Socket 940. На презентации фигурировали два процессора: AMD Athlon 64 3200+ (Socket 754) и AMD Athlon 64 FX-51 (Socket 940). Стоимость новинок составляла $417 за Athlon 64 3200+ и $733 за Athlon 64 FX-51. Но подготовка к анонсу началась гораздо раньше, и ранние предсерийные экземпляры также были на коричневом текстолите. Так, например, процессор с маркировкой ADAAA2800ACN5 и индексом 2800+ был выпущен в декабре 2002 года, то есть за 10 месяцев до релиза.

Данный экземпляр работает на частоте 1.6 ГГц и имеет большой кэш второго уровня объёмом 1 Мбайт. Ритейловые модели процессора с идентичным индексом 2800+ работали на частоте 1.8 ГГц, при этом кэш второго уровня был урезан вдвое и его объем составлял 512 Кбайт.

Утилита CPU-Z для ADAAA2800ACN5 отображает в наименовании модели процессора: «AMD Athlon 64 Processor 2600+» что расходится с рейтингом 2800, написанным на теплораспределительной крышке. Возможно, это ошибка самой утилиты, так как она имеет относительно раннюю версию, либо же производительность предсерийного экземпляра была примерно на 5–12% ниже производительности серийных процессоров Athlon 64 2800, обусловленная ранней ревизией ядра — SH-B0. Первые серийные процессоры Athlon 64 имели ядро SH-C0, и, похоже, между ядрами B0 и C0 были различия, которые могли повлиять на итоговую производительность. Но если взять в качестве примера раннюю версию AMD Athlon 64 2800 с 1 Мбайт L2 (ClawHammer) и последнюю с ядром Vinice c L2 512 Кбайт, разница в тактовых частотах равна 400 МГц, что довольно существенно.

Однако не стоит забывать, что ядро Vinice поддерживает SSE3 инструкции, которых нет у ClawHammer, и имеет ряд других архитектурных улучшений, что может отразиться на итоговом рейтинге процессора.

Вернёмся обратно к цветовой палитре. Цвет текстолита подложки определяется типом и цветом полиимидной смолы, которая используется для пропитки стеклоткани и склеивания слоев подложки. В те годы наиболее отработанной, надежной и доступной технологией для производства многослойных подложек, требующих высокой точности и хороших электрических характеристик, была технология с использованием смолы коричневого (или зеленого) цвета.

Это был отраслевой стандарт для высококачественных печатных плат, включая процессорные подложки. Коричневый цвет — это «естественный» цвет базового материала (эпоксидной смолы), который не требовал дополнительного окрашивания. В результате производителям не было необходимости добавлять какие-либо дополнительные красители, что упрощало и удешевляло процесс производства.

Но у зеленого цвета были свои преимущества над коричневым, хотя производство требовало добавления красителя, чаще всего на основе хрома или более сложных органических соединений, который делал итоговый свет текстолита зеленым.

Во-первых, зеленый цвет обеспечивает лучший контраст для автоматических оптических систем инспекции (AOI), которые проверяют качество нанесения шариков припоя (BGA), точность позиционирования кристалла перед пайкой, контроль целостности дорожек и так далее. На коричневом фоне обнаружить мелкие дефекты было немного сложнее.

Во-вторых, зеленый цвет менее утомителен для глаз благодаря особенностям восприятия — зелёная часть спектра легче воспринимается глазом, снижая усталость при длительных проверках, а часть операций контроля качества все еще выполнялась человеком. Можете сами сравнить, какую маркировку читать легче, золотистую на коричневом фоне или на зеленом.

Были и другие факторы, которые подтолкнули индустрию к переходу на зеленый цвет текстолита. Так, к середине 2000-х годов производство стабильных и не влияющих на свойства смолы зеленых пигментов стало еще дешевле и доступнее, таким образом необходимость использовать «некрашеный» материал отпала.

В дополнение к этому военное ведомство США проводило тесты еще в прошлом веке и обнаружили, что зелёные платы лучше выдерживают экстремальные условия (температуру, влажность) и при этом легче проверяются визуально на предмет повреждений. Как результат, огромные военные заказы подтолкнули производителей к стандартизации и принятии именно зелёного цвета в качестве основного.

Сейчас ситуация изменилась, в моде черный цвет текстолита, который стал восприниматься как признак премиальности и качества, и белый, который задает основные тренды в последние несколько лет, а зеленые платы стали ассоциироваться с чем-то бюджетным и невыразительным.

С цветовыми предпочтениями процессоров AMD, думаю, разобрались, а ведь не стоит забывать, что до этого момента на Socket 940 все модели процессоров Athlon 64 FX имели керамический корпус с темно-фиолетовым цветом, что вместе с позолоченными ножками их делало очень визуально и тактильно привлекательными.

Так ли Socket 754 скучен, как может показаться на первый взгляд? Пока я вникал в химический состав и цвет текстолита процессоров AMD Athlon 64, параллельно раскрывалось все видовое разнообразие ЦП на новой микроархитектуре AMD K8.

Если взглянуть на предшественников, которые устанавливались в Socket 462, то помимо наличия новых 64-х битых инструкций, старые процессоры от новых отличались поддержкой SSE2 инструкций, встроенным в процессор контроллером памяти, появлением новой двунаправленной шины «HyperTransport» с пропускной способностью до 3.2 Гбайт в секунду в каждую сторону, улучшенными алгоритмами предсказаний и ветвлений, а также увеличенной длиной конвейера и соответственно ростом тактовых частот.

Флагман Socket A — AMD Athlon XP 3200+, в основе которого лежало ядро с кодовым именем «Barton», работал на частоте 2200 МГц (была еще версия с 2333 МГц, но меньшей частотой FSB) с частотой системной шины 400 МГц и обладал L2 кэшем 512 Кбайт. А как мы все сегодня знаем: кэш у процессоров AMD Ryzen X3D — решает или кэша мало не бывает. В связке такие процессоры с материнской платой, основанной на базе системной логике Nvidia nForce2 Ultra 400, позволяли использовать оперативную память в двухканальном режиме, чего был лишен Socket 754, что давало неплохую прибавку производительности. Поэтому отчасти Socket 754 воспринимался как нечто неполноценное, и что было исправлено позже в Socket 939.

Но несмотря на имеющиеся ограничения, на Socket 754 вышло не одно поколение процессоров с очень разнообразными характеристиками. За весь период жизнедеятельности этого сокета сменился техпроцесс с 130 до 90 нм. Количество процессоров Athlon 64 делилось в зависимости от объёма L2 кэша; существовали модели с 256, 512 и 1024 Кбайт, а модели Sempron дополняли эту картину еще более урезанным объемом, равным 128 Кбайт. Можно было легко встретить в продаже модели процессоров с одинаковым рейтингом, но разными комбинациями тактовых частот и объема L2 кэша. В дополнение к этому вышли три разных поколения процессоров с ядрами: «ClawHammer», «Newcastle» и «Venice», которые имели свои отличительные черты.

И вот со всем этим зоопарком я решил разобраться. Отмечу, что истинно коричневые процессоры можно встретить только на ядре «ClawHammer», но среди них может попасться и зеленый вариант. К тому же, несмотря на то, что первым процессорным ядром было ядро «ClawHammer», именно оно дало некоторым моделям процессоров Athlon 64 целый 1 Мбайт кэша второго уровня. В последующих моделях процессоров AMD для Socket 754 не выпускала новых моделей с таким емким объемом L2 кэша.

Для данного эксперимента я отобрал процессоры с одинаковой тактовой частотой, но разным объемом L2. Так как в эту выборку попала модель с рейтингом 3200+ в сравнение войдет и классический AMD Athlon XP 3200+ с сокетом «А».

Когда список участников был определен, настало время выбрать материнскую плату. Критерий выбора был простым, так как платформа у AMD Athlon XP 3200+ это классика в виде Abit NF7 второй ревизии на базе чипсета Nvidia nForce2 Ultra 400 с поддержкой двухканального режима работы оперативной памяти и поддержкой видеокарт с интерфейсом AGP, то и материнская плата на Socket 754 должна быть на базе набора системной логики от Nvidia c поддержкой AGP интерфейса.

У меня уже имелась материнская плата ASUS K8N-E на базе чипсета nForce3 250Gb с AGP интерфейсом. Однако выяснилось, что при установке двух модулей оперативной памяти стандарта PC3200 с частотой 400 МГц, материнская плата понижала частоту работы обоих модулей до 333 МГц. С одним модулем проблем в работе на 400 МГц у нее нет, но при установке пары — имеем такой неприятный нюанс, который был очень часто распространен во времена 754-го сокета.

Существовали списки совместимости плат, процессоров и наборов памяти, где перечислялись варианты работы или не работы пары планок в режиме DDR400. Хороший материал по данной тематике, для погружения в проблемы тех лет можно найти в статье: «Проблемы двух модулей памяти и Socket 754: проверка совместимости» от THG.RU. Я лишь приведу из статьи таблицу совместимости для демонстрации этой проблемы.

Естественно, такой вариант сравнения меня не устроил. Пришлось искать новую материнскую плату. На одной из барахолок я приобрел EPoX EP-8KDA3I, однако несмотря на описание, что плата должна находится полностью в рабочем состоянии, по факту плата оказалась нерабочей. Пришлось купить следующий вариант, которым стала плата от Gigabyte модель GA-K8NS второй ревизии. С точки зрения оверкловеского потенциала и совместимости платы Gigabyte меня радуют достаточно редко, но в этот раз эта модель меня приятно удивила!

Я проверил три комплекта разных модулей памяти и все они заработали на частоте 400 МГц. Но дальше я реально удивился, когда в BIOS материнской платы для процессоров c E6 степпингом я увидел дополнительные делители памяти свыше 400 МГц. Можно даже было выбрать режим работы DDR500.

Выше на скриншоте можно увидеть частоту оперативной памяти 245 МГц (DDR490), которая соответствует режиму работы DDR500, выбранному в BIOS. Но за счет механизма выбора делителей CPU: RAM реальные частоты не всегда соответствуют выбранным в BIOS платы.

В результат при определенных комбинациях, зависящих в большинстве случаев от интегрированного в процессор контроллера памяти, эта материнская плата с последней версией BIOS (F21A от 23 октября 2008 г.) способна работать с двумя платками с частотой 500 МГц. Такие делители памяти я в последний раз видел в материнских платах DFI серии Lanparty для Socket 939. Порадовал и разгон по FSB, который достиг 343.64 МГц в паре с коричневым AMD Athlon 64 с ядром «ClawHammer».

В итоге в качестве оперативной памяти решено было взять набор DDR500 от Patriot с суммарным объемом 1 Гб. Для AMD Athlon XP 3200+ в двухканальном режиме это будет его нормальным режимом работы, а Socket 754 будет довольствоваться одним гигабайтом в одноканальном режиме работы на частоте 400 МГц. При разгоне процессоров, такая оперативная память не будет являться сдерживающим фактором.

В ходе разгона возникли раз вопросов, связанных с совместимостью или конкретными образцами процессоров. Так Athlon 64 3200+ на базе самого последнего ядра Vinice практически полностью отказывался разгоняться, ни помогало ничего, включая поднятие напряжение на процессор, хотя по статистике такие процессоры должны разоняться лучше все остальных моделей.

Тестовый стенд

• AMD Athlon XP 3200+, Barton, 2200 МГц, L2=512 Кб, 130 нм, Socket 462;
• AMD Athlon 64 3200+, Vinice, 2200 МГц, L2=512 Кб, 90 нм, Socket 754;
• AMD Athlon 64 3200+, ClawHammer, 2000 МГц, L2=1024 Кб, 130 нм, Socket 754;
• AMD Athlon 64 2800+, ClawHammer, 1800 МГц, L2=512 Кб, 130 нм, Socket 754;
• AMD Sempron 3000+, Palermo, 1800 МГц, L2=128 Кб, 90 нм, Socket 754;

Материнская плата:

• Gigabyte модель GA-K8NS rev. 2.0, чипсет Nvidia nForce3 250Gb;
• Abit модель NF7 rev. 2.0, чипсет Nvidia nForce2 Ultra 400;

Оперативная память:

• Patriot EP PC4000/ DDR500 (3–4–4–8 / PEP5124000EL) 512 Мб x2;

Видеокарта:

• GeForce FX 5800 Ultra 128 Мб (Forceware 81.85).

Тестирование проводилось в Windows XP SP3 с помощью следующего ПО:

• Super Pi mod. 1.5XS (задача 1M);
• PiFast v. 4.1;
• wPrime v. 1.43;
• WinRAR x86 (v. 5.40);
• Cinebench 2003;
• PCMark 2004 v. 1.30;
• PCMark 2005 v. 1.20;
• 3DMark 2001SE Pro b330;
• 3DMark 2003 v. 3.6.0;
• 3DMark 2005 v. 1.3.0;
• AIDA64 5.50.3600.

Перед результатами тестов стоит упомянуть о предельных стабильных частотах, на которых процессоры были способны проходить все бенчмарки. Для обоих ClawHammer независимо от объема кэша максимально стабильная тактовая частота составила 2400 МГц при напряжении 1.7 В. Оперативная память для такого режима работала в режиме DDR480 с таймингами 3–4–4–7.

До аналогичной частоты разогнался и AMD Athlon XP 3200+ на ядре Barton, но напряжение для такой частоты было увеличено до 1.8 В. Оперативная память для такого режима работала на частоте 218 МГц, ровно на столько была поднята FSB, с таймингами 3–3–3–7 для двухканального режима.

Как уже было отмечено ранее, AMD Athlon 64 3200+ с ядром Vinice отказался разгонятся совсем, поднятие FSB даже на 5 МГц c увеличением напряжения приводило к ошибкам в тестах. Здесь либо какая-то несовместимость, либо процессор попросту «состарился» или деградировал.

Самым разгонибельным оказался AMD Sempron 3000+ на ядре Palermo или, по сути, тот же Vinice, с технологией производства 90 нм и L2 кэшем объемом 128 Кб. Стабильная частота оказалась в районе 2650 МГц, хотя 2D бенчмарки процессор был в состоянии проходить и на 2750 МГц, но 3Dmark часто вываливался в синий экран.

Оперативная память работала на аналогичной для обоих ClawHammer частоте 240 МГц или в режиме DDR480. Разгон для платформы Socket 754 осуществлялся с помощью утилиты ClockGen для nForce3, в которой на лету можно изменить частоту FSB и даже подаваемое на процессор напряжение.

Результаты тестирования

ClawHammer с 1 Мбайт кэшем уверенно обходит всех участников, но разогнанный Sempron, благодаря увеличенной на 260 МГц тактовой частоте и архитектурным отличиям, вклинивается между двумя ClawHammer. Очень хорошо выступил Vinice, чувствуется, что в нем заложен потенциал. Athlon XP 3200+ также показал, что его еще рано списывать со счетов, но разгон ему не принес такого прироста производительности, как всем представителям K8 архитектуры.

В PiFast ситуация аналогична предыдущему тесту, за исключением того, что Sempron потерял одну позицию и расположился позади обоих разогнанных ClawHammer.

В данном тесте Sempron занимает первое место благодаря своей тактовой частоте, и даже на низком старте, где на частотах по умолчанию оказывается быстрее обоих ClawHammer, которым не помог даже емкий кэш. Но данный тест ориентируется в первую очередь на частотные характеристики процессоров.

Для архивирования данных важна в первую очередь частота оперативной памяти и объем кэша процессора. Оба ClawHammer заняли первые места, а Sempron остался не у дел. Athlon XP 3200+ не смог противостоять новой архитектуре, не спас его даже двухканальный режим работы оперативной памяти.

Sempron начинает и завершает этот тест, выходя в лидеры. Athlon XP 3200+ хотя и обошел на старте своего коллегу ClawHammer с идентичным рейтингом, но в разгоне не смог занять лидирующих позиций, уступив место работающему на штатной частоте Vinice c аналогичным рейтингом.

Как ни странно, но результаты в этом тесте аналогичны Cinebench 2003. Более высокая тактовая частота и наличие SSE3 инструкций принесли победу разогнанному Sempron.

Картина повторяется и в PCMark 2005.

В лидерах оказывается ClawHammer в разгоне с 1 Мбайт кэшем второго уровня. Sempron занял третье место, и аккурат за ним расположился работающий на своей штатной частоте Vinice. Если сравнить результаты Vinice и Barton, то разница в архитектурах видна невооруженным глазом. Athlon XP 3200+ в разгоне, работая на пределе своих возможностей, практически догнал Sempron на штатных настройках.

В более современном 3DMark 2003 передовые технологии опять выводят разогнанный Sempron вперед, хотя отставание от разогнанного ClawHammer на грани погрешности измерений, можно сказать паритет! А вот неразогнанный Sempron обходит только работающий по умолчанию Athlon XP 3200+. Это наглядный пример подтверждения эффективности разгона практикой, сейчас же в моде у процессоров AMD, да и не только у них — downclocking.

Неожиданно в лидерах оказывается Athlon XP, хотя FPS в игровых тестах тут меньше десяти, но по каким-то алгоритмам 3DMark 2005 считает, что представитель поколения K7 лучше.

В этом тесте присутствует отдельно процессорный тест, где по количеству очков Athlon XP проигрывает всем участникам тестирования, но в первом игровом тесте у него FPS на одну десятую выше, чем у всех остальных, так что во внимание это поведение, думаю, брать не стоит. В остальном же в лидерах оказывается ClawHammer с 1 Мб L2.

Процессорный тест оставляет Athlon XP с разгоном и без далеко позади, а в лидерах оказывается все тот же ClawHammer с 1 Мбайт L2, хотя для процессорного теста разогнанный Sempron вклинивается между двумя заряженными ClawHammer, но на общий итоговый балл это практически не влияет.

И в завершении приведу тесты AIDA64 CPU Queen и Julia, и как этот тест видит производительность всех сравниваемых процессоров.

Cache and Memory benchmark

Заключение

Если вы относите себя к компьютерному энтузиасту ретро или коллекционеру и у вас нет коричневого экземпляра AMD Athlon 64, то есть повод задуматься, а все ли вы делали правильно до прочтения этой статьи? Но если у вас имеется коричневый ClawHammer да еще с мегабайтным L2 кэшем — вы явно времени не теряли и звание энтузиаста или коллекционера носите не зря. Эти процессоры можно без особого труда найти сейчас в продаже, так что ориентир положен.

Что касается производительности, то модели процессоров с 1 Мбайт имеют явное преимущество перед всеми остальными, пусть разгон по объективным причинам им дается труднее. После ядра ClawHammer AMD продолжила развивать линейку процессоров в форм-факторе Socket 754, но процессоров в десктопном сегменте с 1-мегабайтным кэшем уже не предлагала.

Глядя на разогнанный до 2400 МГц AMD Athlon XP становится понятно, что эра микроархитектуры K7 подошла к концу, достаточно было купить Sempron, применить навыки разгона и получить на выходе производительность былого флагмана.

Если присмотреться еще пристальнее к уже нескучному Socket 754, можно отыскать еще достойные экземпляры процессоров, заслуживающих отдельной истории, так что продолжу изыскания в этом направлении, в том числе и отличных от зеленого цвета текстолита процессоров.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru