Ретроклокинг: Позывной – 370-й24.10.2023 12:16

Оглавление

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. За последние годы героями статей были процессоры Intel, начиная с i486 и до процессоров в исполнения LGA 775, но линейка ЦП Pentium III осталась неопробованной. А ведь абсолютно все модели Pentium III обладают хорошим разгонным потенциалом.

Настало время восполнить этот пробел, но начать я решил с конца, отобрав несколько экземпляров с процессорными ядрами Coppermine и Tualatin и добавив разных Celeron для десерта.

Начало эпохи Pentium III

Первые процессоры Pentium третьего поколения появились в продаже в конце февраля 1999 года. До этого момента самым быстрым ЦП Intel был Pentium II с тактовой частотой 450 МГц, производившийся согласно нормам 250 нм техпроцесса. 512 Кб кэш-памяти второго уровня работали на половине тактовой частоты ядра, а сам процессор был выполнен в виде картриджа, который устанавливался в разъем Slot 1. В таком исполнении модельный ряд CPU Pentium III начинался с 450 МГц и заканчивался 600 МГц вариантами.

Основу процессора составляло ядро с кодовым именем Katmai. Главным нововведением по сравнению с Pentium II был набор SIMD-инструкций SSE, а также немного расширили набор команд MMX и усовершенствовали механизм потокового доступа к памяти.

Немного позднее Intel добавила поддержку старшим моделям процессоров увеличенной частоты FSB, равной 133 МГц. Поэтому 533 и 600 мегагерцовые процессоры продавались в двух исполнениях: Pentium III 533/600 и Pentium III 533B/600B. Литера «B» в наименовании модели как раз отвечала за идентификацию поддержки процессором FSB = 133 МГц.

Надо отдать должное инженерам Intel, которые смогли вытянуть из 250 нм техпроцесса 600 МГц. Ранние инженерные образцы вообще работали на 400 МГц, на фото ниже один из них.

Перед нами образец Pentium III 400 МГц с маркировкой DC1EC501A400 KATMAI, выпущенный за 8 месяцев до релиза первых Pentium III, но на картридже красуется старый добрый Pentium II, что неудивительно, ведь картриджи у обоих поколений ЦП одинаковые.

Процессоры Pentium III на ядре Katmai можно назвать переходными моделями перед настоящими зрелыми Pentium III, которые появились с переходом на более тонкий 180 нм техпроцесс и сменили картриджное исполнение на привычный всем сокет.

В конце октября все того же 1999 года Intel вывела на рынок Pentium III, производившийся по 180 нм техпроцессу на ядре Coppermine. По сравнению с предыдущими Pentium III произошел значимый количественный и качественный скачок в развитии процессоров.

Стартовали новые модели с 500 МГц отметки, а закончили 1 ГГц отметкой для Slot 1 исполнения и 1133 МГц для Socket 370. Выпускались модели как с поддержкой 100, так и 133 МГц системной шины. Первые хорошо себя чувствовали в старых платах, основанных на популярном наборе системной логики intel 440BX, а для поддержки процессоров с FSB 133 МГц приходилось приобретать материнские платы на чипсете i815, либо от компаний-конкурентов. Хотя можно было разогнать плату на intel 440BX до 133 МГц по системной шине, но это было занятие для энтузиастов, которых было не так много, как сейчас.

Перечислю основные отличия ядра Katmai от Coppermine. Улучшение технологического процесса позволило перенести кэш-память второго уровня с текстолита картриджа на кристалл процессора, что дало в итоге возможность сравнять частоту работы L2 кэша до полной частоты процессорного ядра. Это, как говорят, была хорошая новость, а следом последовала плохая. Несмотря на уменьшенный техпроцесс, прежний объем кэша, равный 512 Кб, Intel сохранить не получилось, и он был урезан вдвое — до 256 Кбайт. Тем не менее, число транзисторов увеличилось с 9.5 млн до 28 млн, но львиная их часть как раз пошла на L2 кэш процессора.

И чтобы скомпенсировать двукратное уменьшение объема L2 кэша, помимо увеличения тактовой частоты кэша, равной частоте ядра, использовался 256-битный путь данных к кэшу, что было в 4 раза шире, чем у процессоров с ядром «Katmai». Кроме того, в новых Pentium III на ядре Coppermine была переделана система внутренней буферизации, позволяющая ускорить операции с кэшами и памятью, а также убрать узкие места при использовании 133-мегагерцовой системной шины процессора.

Не были обделены и процессоры семейства Celeron, которые основывались на ядре с кодовым именем Coppermine-128. Они также получили поддержку SIMD-инструкций SSE, но довольствовались уменьшенным в два раза объемом кэш-памяти второго уровня, равным 128 Кб. Первые модели стартовали с отметки в 533 МГц, а переход на 100 МГц системную шину случился только у модели с частотой 800 МГц, тогда как Pentium III выпускались уже в 533 МГц формате в двух исполнениях: с поддержкой 100 МГц и 133 МГц системной шины: модели — Pentium III 533E и 533EB.

Чтобы еще немного «притормозить» Celeron по отношению к Pentium III, L2 кэш первого имел более высокую латентность, что также негативно сказывалось на итоговой производительности. Но зато какой был простор для разгона Celeron благодаря высокому множителю!

Заложники маркетинга

Последнее поколение процессоров Pentium III увидело свет в конце июня 2001 года или спустя 2 года и 3 месяца с момента анонса процессоров с ядрами Coppermine. Для производства процессоров с ядрами Tualatin Intel перевела производственные мощности на 130 нм техпроцесс. Благодаря этому появились возможности и далее наращивать тактовые частоты Pentium III, и увеличить L2 кэш до 512 Кб.

Вся линейка новых процессоров разделилась на два направления: обычное десктопное, куда входили обычные процессоры Pentium III, и для серверов начального уровня и рабочих станций — Pentium III-S. У первых L2 кэш был объемом 256 Кб, у вторых — 512 Кб.

Тактовые частоты по сравнению с предыдущим поколением увеличились до внушительных 1400 МГц. В архитектурном плане ядро Tualatin мало чем отличалось от предшественника Coppermine, если не считать металлической теплораспределительной крышки и перехода на более тонкий техпроцесс, а также увеличение размера L2 кэша вдвое для моделей процессоров Pentium III-S.

Увеличение размера кэша второго уровня не повлекло за собой изменения его структуры, доступ к кэшу осуществлялся по прежней 256-битной шине, единственным отличием у процессора было наличие улучшенной технологии предсказаний — «Data Prefetch Logic», задача которой сводилась в предсказании того, какие данные могут потребоваться процессорному ядру впоследствии и их предварительная выборка из памяти в L2 кэш CPU.

Не отставали в частотном потенциале и процессоры Celeron, основанные на ядре Tualatin-256. Последняя выпущенная модель работала на частоте 1.4 ГГц, и в планах у Intel был выпуск 1.5 ГГц модели, но она так и не увидела свет. Отличия от Pentium III- non S, заключались в поддержке процессорами только 100 МГц системной шины и более высокой латентности L2 кэша. Новые модели ЦП во всем были хороши, но им не повезло с моментом выхода.

Дело в том, что в конце ноября 2000 года на рынке появилась первые Pentium IV в исполнении Socket 423, а новые Pentium III/III-S появилась в середине 2001 года. Развивать и поддерживать это направление было совсем невыгодно для Intel, поскольку нужно было продвигать более дорогие и перспективные Pentium IV, которые в большинстве частных сценариев на равных частотах проигрывали Pentium III. Поэтому флагманской линейкой модели процессоров Tualatin не стали.

Сама Intel в своих роадмапах уделяла процессорам Pentium III самый низший уровень, который они делили с младшей моделью Pentium IV с частотой 1.4 ГГц.

Усложнял ситуацию и тот факт, что для запуска процессоров с ядром Tualatin требовались новые материнские платы на базе системной логике i815 Step-B. От клана VIA поддержку новых процессоров обеспечивал только один чипсет — Apollo Pro 133A, а ведь была еще и платформа AMD с её Athlon и Duron процессорами, не говоря о модном Pentium IV, поэтому пользователю нужно было хорошенько подумать о выборе последнего Pentium III.

Конечно, можно было запустить Tualatin и на платах с набором логики i440BX, установив туда процессор через адаптер, например PowerLeap PL-iP3/T либо провести самостоятельную «доработку» системной платы, но на такое тогда решались далеко не все энтузиасты.

Усугубляло ситуацию ещё и то, что 130 нм производственные мощности, которые использовались для производства Tualatin, имели более перспективный статус, ведь в январе 2002 года вся линейка процессоров Pentium IV с ядром Northwood переводилась на этот техпроцесс, тогда как все Pentium IV Willamette в исполнении Socket 423/478 производились по «устаревшему» 180 нм техпроцессу, и производственные мощности необходимо было освобождать.

В результате стечения этих обстоятельств Tualatin стал заложником ситуации, в которой он оказался. Потерянное тогда время восполняется в наши дни, ведь именно Tualatin«ы так любят как энтузиасты для построения топовых ретро-сборок, так и ретроклокеры. Удовольствия от использования этих процессоров порой можно получить больше, чем от современных CPU.

Идея и подготовка тестового стенда

В начале статьи я упомянул что знакомство с Socket 370 начну с конца. Процессоры, построенные на ядрах Coppermine и Tualatin представляют больший интерес, ввиду обкатанности техпроцесса и большего частотного потенциала. Поэтому в основу идеи легли два параметра. Первый — процессоры с тактовой частотой ровно 1 ГГц и топовые представители Tualatin. В качестве бонуса я решил взять конкретную модель Pentium III 800EB на самом последнем степпинге D0 и разогнать ее до 1133 МГц.

1133 МГц были взяты неспроста, так как в тестировании будет принимать участие Pentium III-S с аналогичной тактовой частотой, и будет интересно сравнить их производительность. В результате сформировался следующий состав участников: Celeron 1000 МГц с FSB 100 МГц и объёмом L2 кэша 128 Кб, Pentium III 1000EB с FSB 133 МГц и L2 объёмом 256 Кб, Celeron 1000A на ядре Tualatin-256 с L2 кэшем 256 Кб и FSB = 100 МГц, Pentium III-S с частотой 1133 МГц, Pentium III-S с частотой 1400 МГц и Celeron с частотой 1400 МГц, принадлежащий к линейке Tualatin-256.

В качестве материнской платы использовалась бескомпромиссная и, можно сказать, народная модель ASUS TUSL2-C с набором системной логики 815EP Step-B. Данная плата позволяет повышать напряжение на чипсете, имеет понижающие делители FSB/AGP/DRAM и практические неограниченные возможности для разгона, благодаря чему есть возможность разогнать процессоры со стандартной частотой системной шины, равной 133 МГц до 200 МГц и даже выше.

А в качестве видеокарты решено было взять GeForce 6800 Ultra AGP 256 Мбайт, чтобы разогнанный процессор давал наибольший прирост в 3D нагрузке. Что касается оперативной памяти, то ее представила планка объемом 256 Мб с чипами Hynix — HY57V28820HCT-K, которая стабильно работает до 200 МГц, поэтому сдерживающим разгона фактором будет удачность самих процессоров.

Тестовый стенд и тесты

Конфигурация тестового стенда:

• Процессоры:
  • Pentium III 800EB, 800 МГц, Coppermine, L2 — 256 Кб;
  • Pentium III 1000EB, 1000 МГц, Coppermine, L2 — 256 Кб;
  • Celeron 1000, 1000 МГц, Coppermine-128, L2 — 128 Кб;
  • Celeron 1000A, 1000 МГц, Tualatin-256, L2 — 128 Кб;
  • Pentium III-S 1133, 1133МГц, Tualatin, L2 — 512 Кб;
  • Celeron 1400A, 1400 МГц, Tualatin-256, L2 — 128 Кб;
  • Pentium III-S 1400, 1400МГц, Tualatin, L2 — 512 Кб;
• Материнская плата: ASUS TUSL2-C, чипсет 815EP Step-B;
• Оперативная память: Hyundai, 256 Мб (PC-133) на чипах Hynix (HY57V28820HCT-K);
• Видеокарта: Gainward GeForce 6800 Ultra AGP 256 Мбайт (winXP — Forceware 81.85).

Тестирование проводилось в Windows XP Sp3×32 и Windows 7×64 Sp1 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;
• 3Dmark 2001 SE Pro b330;
• 3DMark 2003 v. 3.6.1;
• 3DMark 2005 v. 1.3.1;
• Doom III;
• Far Cry.

Разгон в Windows XP осуществлялся с помощью утилиты SetFSB 2.2.129.95, которая позволяет на лету изменять частоту системной шины материнской платы в Windows XP.

Результаты тестирования

Super Pi mod. 1.5XS

Самым слабым звеном оказался Celeron 1000 МГц на ядре Coppermine-128. Даже разгон до 1200 МГц не помог ему достичь показателей Pentium III 800EB, работающего на стоковой частоте. Не удалось одолеть Pentium III 800EB даже Celeron 1000А на ядре Tualatin-256.

Pentium III 1000EB оказался быстрее Celeron 1400A, хотя разница между ними не такая уж и большая. С разгоном до 1300 МГц Pentium III 1000EB оставил далеко позади Celeron 1400A, разогнанный до 1730 МГц — вот она, настоящая сила процессоров Pentium!

Разогнанный до 1133 МГц Pentium III 800EB, для чего потребовалось увеличить по FSB до 189 МГц или на 42%, обошёл-таки Pentium III-S, работающий по умолчанию на такой же частоте. Победителем же стал, хоть и с небольшим отрывом, Pentium III-S в девичестве 1133 МГц, разогнанный до 1582 МГц, для чего пришлось частоту системной шины увеличить до 186 МГц. Pentium III-S 1400, разогнанный до 1760 МГц (FSB=167 МГц), занял почетное второе место.

PiFast v. 4.1

В данном тесте ситуация несколько поменялась. Pentium III 800EB все еще быстрее Celeron 1000 МГц на ядре Coppermine-128, работающего по умолчанию и с разгоном до 1200 МГц, но Celeron 1000А на ядре Tualatin-256 все же быстрее.

Pentium III 1000EB проигрывает Celeron 1400A, с разгоном обоих процессоров Celeron 1400A на полкорпуса вырывается вперед и побеждает. Разогнанный Pentium III 800EB до 1133 МГц очень сильно отстает от Pentium III-S, работающий на такой же частоте. В лидерах же оказывается Pentium III-S 1400, разогнанный до 1760 МГц, второе место с минимальным отрывом занимает Pentium III-S 1133 МГц, работающий на 1582 МГц.

wPrime v. 1.43

Данный бенчмарк сильнее предыдущих зависит от тактовой частоты процессора, поэтому все участники выстроились лесенкой в ряд. Не помог ни размер кэша, ни смена процессорного ядра.

WinRAR x86 v. 5.40

Практически все модели Celeron оказались внизу таблицы. Если для процесса архивирования главную роль играет частота оперативной памяти, то с меньшей на 33% FSB (чем у любого Pentium) хороших результатов не получишь, добавив сюда вдвое меньший по объему L2 кэш с увеличенной латентностью, получаем закономерное поражение. Быстрее всех из клана Celeron оказался Celeron 1000A с ядром Tualatin-256, разогнанный до 1550 МГц или на 55% по FSB.

Cinebench 2003

Pentium III 800EB оказывается быстрее Celeron 1000 МГц на ядре Coppermine-128, а с разгоном до 1133 МГц не может дотянутся до производительности Pentium III-S, работающего на аналогичной частоте, хотя частота FSB и памяти у него запредельные для Socket 370. А далее все участники выстроились согласно их тактовым частотам.

PCMark 2004 v. 1.30

Троица Celeron, включая модель на ядре Tualatin-256, осталась не у дел. Между Pentium-3 800EB @1133 МГц и Pentium III-S 1133 МГц вклинился Celeron 1400 Tualatin-256. А топовый Pentium III-S 1400 МГц, работая на штатных настройках, обогнал все другие модели процессоров с разгоном, кроме себе подобных Pentium III-S с разгоном.

3DMark 2001 SE Pro b330

Для 3D игр процессоры Pentium III предпочтительнее Celeron. Второй тест подряд Celeron 1000A, разогнанный до 1550 МГц, оказывается быстрее Celeron 1400, разогнанного до 1730 МГц. Очевидно, большая частота FSB — 155.1 МГц дает более ощутимый прирост, нежели 123.5 МГц у разогнанного Celeron 1400. Недаром Intel разграничила Pentium III и Celeron по этой характеристике.

3DMark 2003 v. 3.6.1

Pentium III 800EB оказался быстрее Celeron 1000 МГц на ядре Coppermine-128 с разгоном последнего до 1200 МГц. С разгоном Pentium III 800EB утирает нос разогнанному Celeron 1400 МГц до 1730 МГц, за что можно этой модели процессора смело выдавать звание «Миллениумный выбор оверклокера». А на вершине пьедестала оказался Pentium III-S с большей частотой FSB, но меньшей результирующей тактовой частотой.

3DMark 2005 v. 1.3.1

Pentium III-S с большей результирующей тактовой частотой вернул себе лидерство.

Doom III

[023_doom.jpg]

В реальной игре очень неплохо выступил Celeron 1000А с разгоном до 1550 МГц, все остальные места достались представителям Pentium III.

Far Cry

И в Far Cry разогнанный до 1550 МГц Celeron 1000А показал достойный результат на фоне остальных представителей.

AIDA64 5.50.3600

По скорости чтения в лидерах Pentium-3 800EB, разогнанный до 1133 МГц, но по записи он не так хорош, как представители, изготовленные по более тонкому техпроцессу. Лидером по запиcи в память оказывается Celeron 1000A Tualatin-256, разогнанный на 55%, что и дало ему в итоге хорошую прибавку производительности во многих тестах.

Cache and Memory benchmark

Заключение

Первое знакомство с новым сокетом в рамках статей о ретроклокинге лично у меня оставило двоякое впечатление. Во-первых, Celeron Pentium«у — не товарищ! Во-вторых, разгон по FSB в ряде случаев более предпочтителен, чем итоговая тактовая частота, обусловленная большим множителем процессора.

Несмотря на то, что у Celeron c ядром Tualatin-256 такой же объем L2 кэша, как и у Pentium III на ядре Coppermine, более высокая латентность L2 кэша и на 30% меньшая частота FSB не делают его привлекательным для использования в ретро-сборках. Куда интереснее взять несколько экземпляров Pentium-3 800EB на самом последнем степпинге и найти экземпляр, способный работать на 200 МГц частоте системной шины.

Что касается топовой модели Pentium III-S с частотой 1400 МГц, то это очень достойный вариант для построения ретро-системы, который к тому же хорошо разгоняется. В форсированном режиме по сравнению с ним у ранних Pentium IV вообще нет шансов.

Но что касается получения приятных эмоций от процессоров в исполнении Socket 370 и материнской платы ASUS TUSL2-C, то нет лучше занятия, чем разгон младших CPU с ядром Coppermine на D0 степпинге. Пока я остановился на +64% к номинальной тактовой частоте, а есть экземпляры, которые разгоняются еще лучше. Во время процесса разгона, когда частота FSB переваливает за 190 МГц, начинается самое интересное, так что любителям ретро рекомендую попробовать. К сожалению, ни одна из имеющихся у меня SDRAM планок памяти не смогла стабильно работать на частоте 200 МГц и выше. Последнее максимальное значение находится в диапазоне 195–198 МГц, а значит, поиски продолжаются.

Пользуясь случаем, выражаю благодарность Артёму aka cyreex за предоставленный Pentium-3 800EB, гарантированно работающий на FSB 200+ МГц, и коробку ASUS TUSL2-C, которая использовалась для фото к статье.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru