Ретроклокинг: Socket 8 – на пределе возможностей22.08.2020 09:34

Оглавление

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. Мы опять поговорим о Socket 8, есть что-то магическое в этом конструктиве. На первый взгляд уже все было сказано, но в рамках данной статьи вы узнаете, какая конфигурация ПК является поистине самой быстрой на Socket 8, хотя она никогда не существовала в реальности.

Я лишь дал этой платформе то, чего у нее никогда не было; это как предоставить сегодня первым представителям процессорной архитектуры Skylake, увидевшим свет в далеком 2015 году, оперативную память DDR5 и PCI-Express 4.0.

Перед тем как начать, приведу ссылки на свои статьи, касающиеся тематики Socket 8 и тех процессоров, которые туда устанавливались:

Даты публикаций рядом с названиями указаны специально, ведь мое близкое знакомство с этим сокетом состоялось уже давно и за прошедшие четыре года с лишним мы уже подружились. И вроде бы все процессоры в исполнении Socket 8 были изучены и протестированы в различных конфигурациях, включая сумасшедшую сборку из шести ЦП в таком монстре, как ALR Revolution 6×6.

Но совсем недавно ко мне в руки попала одна материнская плата производства ASUS, которая дала возможность по-новому взглянуть на применение процессоров и ту производительность, которую они в состоянии дать.

Что же это за плата и на каком она чипсете? Прежде чем назвать героиню сегодняшней статьи, остановлюсь вначале на основных чипсетах для процессоров в конструктиве Socket 8.

Немного истории

Первые чипсеты для процессоров Intel Pentium Pro появились в ноябре 1995 года или 25 лет назад. Уже в то время понимали, что будущее за параллельным исполнением разнообразных задач. Для рабочих станций был представлен набор микросхем Intel 450KX с кодовым именем «Mars», для серверов — Intel 450GX «Orion».

«Марс» позволял создавать двухпроцессорные конфигурации, а старший «Орион» официально поддерживал до четырех физических процессоров. Хотя на примере супер-сервера ALR Revolution 6×6, в основе которого лежит именно Intel 450GX, видно, что количество процессоров могло быть больше и могло запросто превышать официальную цифру в два раза.

Сейчас термин «Чипсет» зачастую ассоциируется с одной-единственной микросхемой, расположенной на материнской плате, но применительно к первым чипсетам для процессоров Intel Pentium Pro мы имеем дело с физическими семью микросхемами, из которых и состоял «chipset» (или «набор микросхем»).

Данные наборы логики поддерживали медленную оперативную память стандарта FPM DRAM, но зато старший чипсет мог оперировать объемом такой памяти равным 4 Гбайт, а младший «довольствовался» поддержкой 1 Гбайт. По меркам второй половины 1990-х годов прошлого века это были космические объемы.

В мае 1996 года появился более прогрессивный чипсет — Intel 440FX «Natoma», который начал быстро вытеснять устаревшие наборы системной логики. Сам Intel 440FX уже состоял из пары микросхем, была заявлена поддержка SMP, более скоростных типов памяти EDO/BEDO DRAM наряду с устаревшей FPM DRAM, новая версия (2.1) стандарта шины PCI, а также поддержка процессоров Intel Pentium-II.

Большинство материнских плат, основанных на чипсете Intel 440FX «Natoma», предлагали физическое исполнение в виде Socket для процессора, но были и исключения с разъемом Slot 1, куда устанавливались первые Pentium-II и Pentium Pro через специальные слоткет-адаптеры. Хорошим примером может послужить материнская плата ASUS KN97-X с прилагающимся к ней Socket 8-Slot1 адаптером ASUS C-P6S1.

Каждый производитель таких слотовых материнских плат производил свои слоткет-адаптеры, но из-за небольших тиражей найти их сейчас проблематично. Процессоры в исполнении Socket 8 хорошо себя чувствуют в таких адаптерах, и более современная инфраструктура таких материнских плат явным образом способствует увеличению производительности.

Впрочем, Intel после выпуска чипсета Intel 440FX решила прекратить дальнейшую поддержку процессоров в конструктиве Socket 8, хотя реально могла продлить им жизненный цикл.

В 2016 году мне удалось вначале «подружить» Pentium Pro и следующий набор логики Intel для процессоров Pentium-II — Intel 440LX «Balboa», который был представлен в августе 1997 года.

Чипсет 440LX «Balboa» коренным образом отличался от всех предыдущих наборов микросхем Intel. Появилась поддержка скоростной SDRAM памяти, интегрированный IDE-контроллер с поддержкой Ultra DMA-33 и, что самое главное, поддержка высокоскоростного графического интерфейса — AGP, который работал в режиме 2х.

Но заставить работать Pentium Pro на той же слотовой ASUS KN97-X непросто, нужна специальная версия BIOS для Pentium Pro, поскольку материнские платы были рассчитаны в основном на процессоры Intel Pentium-II.

И каждый раз меняя поколение процессоров пользователю приходилось устанавливать новую микросхему BIOS, иначе дальше экрана POST на прошивке BIOS, предназначенной для Pentium-II, ничего не увидеть.

Далее была освоена совместимость и с народным чипсетом Intel 440BX «Seattle», появившимся в апреле 1998 года, который на долгое время прописался в компьютерах миллионов пользователей. Главной фишкой этого чипсета стала поддержка 100 МГц системной шины и возможность комфортного разгона слотовых процессоров. Стандарт протокола обмена данными Ultra DMA-33 сохранился, но скорость дисковой системы увеличилась минимум в два раза (по сравнению с режимом PIO на первых чипсетах для Pentium Pro).

Производители материнских плат пошли дальше: для ряда продвинутых моделей появилась возможность устанавливать частоту FSB вплоть до 155 МГц и в исключительных случаях даже до 200 МГц (ABIT BE6-II).

Частота FSB у всех Pentium Pro и Intel Pentium II Overdrive 333 МГц равна 66 МГц. Кэш-память второго уровня работает на частоте ядра, в отличие от Pentium-II, где внешний L2 кэш работает только на половине скорости ядра CPU. А объемы L2 кэша у моделей Pentium Pro ой какие «вкусные» =) Сама мысль, что производительность ретро-системы мечты с процессором, размером с компактный HDD, может быть еще выше, заставляет меня применить все возможные усилия по ее реализации.

Свободный множитель процессоров Intel Pentium Pro позволяет использовать не только стандартную конфигурацию (системная шина х множитель CPU) 66 МГц х3, но и 100 МГц х2, таким образом увеличивая скорость обмена данными всех компонентов ПК, а если к контроллеру Ultra DMA-33 добавить скоростной SSD, то отзывчивость ретро-системы заметно увеличивается!

А установка AGP видеокарты и современных дискретных контроллеров с помощью PCI плат расширения делают такую систему недосягаемой в плане производительности по отношению к «референсу» из середины 1990-х. Видимо, именно это чувство сделать еще лучше, удобнее и быстрее движет энтузиастами.

Казалось бы, куда уж быстрее, чем Intel 440BX? Ан нет, есть альтернатива в виде VIA Technologies и ее чипсета для материнских плат Slot 1 под процессоры Intel — VIA Apollo Pro133A. Данный чипсет появился на компьютерном рынке гораздо позже Intel 440BX, поэтому он сразу же дал новым пользователем преимущества по сравнению с материнскими платами, основанными на чипсете Intel 440BX.

В два раза ускорилась работа дисковой подсистемы благодаря родной поддержке протокола Ultra DMA-66, в два раза выросла скорость обмена с графическим ускорителем за счет возможности работы AGP интерфейса в режиме 4х. Стоит отметить, что материнские платы на чипсете VIA поддерживают правильный делитель частоты шины AGP при использовании системной шины 133 МГц и выше.

В многочисленных сравнениях и обзорах тех лет эти два чипсета, несмотря на разницу появления на рынке более чем в один год, показывали практически идентичную производительность, но в некоторых тестах оставляли друг друга позади на величину до 5%. Но за чипсетом VIA было технологическое превосходство.

Помимо всего вышесказанного, чипсет VIA Apollo Pro133A поддерживал до 1.5 Гбайт оперативной памяти (против одного гигабайта у Intel 440BX) и эта память функционировала асинхронно по отношению к системной шине. К тому же частота оперативной памяти была на 33 МГц выше, чем частота FSB. В последующих чипсетах VIA для платформы Socket 462 и процессоров AMD Athlon данное решение с асинхронной работой шин продолжало применяться.

Помимо указанных основных отличий, была еще и поддержка аппаратного мониторинга, и удвоенное количество поддерживаемых портов USB, а также наличие AC'97 кодека.

Что получится, если все эти технологии поместить в материнскую плату ASUS? Ответ — ASUS P3V4X.

Итак, что же собой представляет материнская плата ASUS P3V4X? Она поддерживает процессоры Intel Pentium II/III, четыре слота оперативной памяти делают возможным использование двух (!) гигабайт оперативной памяти SDRAM стандарта PC133, а также Virtual Channel Memory. Системная плата несет на борту универсальный AGP 4х слот, благодаря чему в нее можно установить самый быстрый видеоускоритель Nvidia — GeForce седьмой серии.

А шесть слотов PCI и один слот ISA сделают возможным подключение любых внешних карт расширения, включая тандем из пары 3Dfx Voodoo2, работающих в режиме SLi. ASUS решила использовать на своей плате южный мост 596B, а не 686A, в результате чего P3V4X лишена AC'97 звукового контроллера и слота AMR, но это в данном случае к лучшему, свой звук (например, Creative) можно добавить по вкусу.

С оверклокерской точки зрения это отличная системная плата, позволяющая повышать FSB до 166 МГц, как с помощью dip-переключателей, так и непосредственно из BIOS. Есть и возможность выбора таймингов для оперативной памяти, и повышение напряжения на процессор.

Выбор асинхронного режима работы оперативной памяти наглядно демонстрирует фото данной опции в BIOS материнской платы ASUS P3V4X.

Интересно, что произойдет, когда в материнскую плату 2000 года, поддерживающую процессоры Intel Pentium III Coppermine, установить Pentium Pro из 1995 года и Pentium II Overdrive? Все ответы на эти вопросы и не только вы получите, дочитав до конца статью.

Тестовый стенд, ПО и старт

Тестовая конфигурация помимо Slocket 8 адаптера ASUS C-P6S1 будет включать:

• Процессоры:
  • Pentium Pro 200 МГц, L2=1024 Кбайт;
  • Pentium II Overdrive 333 МГц, L2=512 Кбайт;
  • Intel Pentium II 333 МГц, «Deschutes»;
  • Intel Pentium IIIE 667 МГц, FSB = 133 МГц, «Coppermine»;
• Материнская плата: ASUS P3V4X чипсет «VIA Apollo Pro133A » (Slot 1);
• Оперативная память: 256 Мбайт SDRAM PC133 (CL2);
• Видеокарта: Gainward Bliss 7800GS 512 Мбайт, AGP@4x (Forceware 169.21);
• SSD: Kingston SSDNow V300 (60 Гбайт).

Тестирование производительности проводилось в Windows XP Service Pack 3 с помощью следующего ПО:

• Super Pi mod. 1.5XS (задача 1M);
• PiFast v. 4.1;
• wPrime v. 1.43;
• WinRAR x86 v. 5.40;
• AIDA64 5.50.3600;
• Cinebench 2003;
• 3DMark 2000;
• 3DMark 2001 SE;
• PCMark 2004.

А теперь немного о том — что, как и с чем будет сравниваться. Для начала посмотрим, какие результаты получатся на прогрессивном чипсете VIA Apollo Pro133A в режиме работы процессора/оперативная память в соотношении 66/66, 66/100, 100/133 МГц и при дальнейшем разгоне. И что даст асинхронный механизм работы оперативной памяти по отношению к системной шине для процессоров Intel Pentium Pro и Pentium II Overdrive.

Затем полученные результаты будут сопоставлены с эталонными платформами своего времени; в качестве соперников будет выступать классический Intel Pentium II, работающий на аналогичной тактовой частоте с Pentium II Overdrive, L2 кэш которого работает на половине частоты ядра процессора. К этой группе добавим Intel Pentium IIIE 667 МГц с ядром «Coppermine», который получил такой же множитель (х5), как и Intel Pentium II Overdrive, чтобы сравнить оба процессора на одной тактовой частоте и равнозначной частоте FSB.

Настало время посмотреть, что же в итоге получилось. Эх, какой могла бы быть история у этих процессоров, если бы Intel дала пользователям чуть больше свободы…

Результаты тестирования

Super Pi mod. 1.5XS

Первое, что можно констатировать — разница в работе оперативной памяти с увеличенной тактовой частотой по отношению к системной шине есть! Это видно на примере Pentium Pro. Отчетлива видна и разница от перехода со «старых» чипсетов Intel 440GX на новые. В тесте, который занимается вычислением значения числа Пи с миллионом знаков после запятой и длится на классической платформе 9 минут и 3 секунды, на платформе VIA этот же процессор экономит более одной минуты времени, выполняя ту же задачу за 8 минут и 2 секунды при использовании частотной FSB/DRAM формулы 66/100 МГц.

При переводе или разгоне частоты FSB процессора на 100 МГц производительность еще больше увеличивается. Надо отметить, что емкий L2 кэш объемом 1 Мбайт отлично функционирует на данной частоте, и его предел стабильной работы находится в диапазоне 110–112 МГц по FSB.

Аналогичная картина вырисовывается и с Intel Pentium II Overdrive. От перехода с Intel 440GX на VIA получаем всю ту же минуту экономии времени при расчетах. На частоте 500 МГц преимущество Pentium II Overdrive неоспоримо, он вне конкуренции и лишь Pentium III с ядром «Coppermine» способен превзойти результат лидера. Но между этими процессорами лежит технологическая пропасть.

PiFast v. 4.1

В данном тесте сохраняется прежняя динамика роста производительности, хотя больший упор идет на процессорные возможности системы (и меньший — на оперативную память). Отсюда интересный результат быстродействия разогнанного до 220 МГц Pentium Pro, который обходит Pentium II с частотой 266 МГц на чипсете i440LX.

На фоне всего этого смешно смотрится результат обычного Intel Pentium MMX 200 МГц на Socket 7, а платформа Socket 8 — прямо настоящий современный аналог HEDT Intel.

wPrime v. 1.43

wPrime еще раз показывает, что ситуация не меняется и прирост производительности у платформы VIA достаточно весомый. В данном тесте разогнанному до 500 МГц Intel Pentium II Overdrive удалось обогнать равночастотный Intel Pentium III. Видимо, увеличенный вдвое кэш второго уровня сыграл свою роль.

WinRAR x86 v. 5.40

WinRAR, как и любой архиватор, очень любит, чтобы канал связи между процессором и оперативной памятью был как можно шире. Отсюда: чем выше частота FSB, тем лучше результат. Конечно, не последнюю роль играет частота работы оперативной памяти и самого процессора.

Из всех полученных значений выделяется результат Intel Pentium III с частотой 333 МГц, при котором частота системной шины равнялась скромным 66 МГц, а оперативная память работала на частоте 100 МГц. И при таких условиях Pentium III обошел даже Pentium Pro, работающий на 220 МГЦ с частотой FSB 110 МГц и 146 МГц для оперативной памяти. Можно констатировать, что Intel очень хорошо переработала ядро Pentium III по сравнению с предыдущими поколениями ЦП, прирост производительности получился впечатляющим.

На фоне всего этого четыре Pentium II OverDrive 333 МГц в системе на базе чипсета i450GX выдают скорость чуть выше, чем один Intel Pentium III с частотой 500 МГц.

AIDA64 5.50.3600

Вот так «заряженные» процессоры идентифицируется AIDA64 и CPU-Z:

Для пущей уверенности приведу валидацию CPU-Z процессора Pentium II OverDrive, разогнанного до 525 МГц. На этой частоте CPU уже не был на 100% полностью стабилен, но некоторый запас прочности у него еще есть, это в первую очередь заслуга материнской платы ASUS P3V4X.

CPU Queen:

FPU Julia:

Но, наверное, самое интересное — посмотреть на результаты подтеста Cache & Memory Benchmark, где на одной частоте видно, насколько ушел в отрыв VIA Apollo Pro133A от Intel 440FX, а также на коренной пересмотр алгоритма работы ядра и кэш-памяти Pentium II и Pentium III.

Cinebench 2003

В рендеринге на одном ядре при равной частоте процессора и различных комбинациях работы подсистемы памяти разницы нет. Pentium III, как всегда, одержал победу среди всех участников тестирования.

Единственное замечание связано с результатом Pentium II 333 МГц, который уступил остальным соперникам с такой же тактовой частотой. И виноват в поражении кэш второго уровня, работающий на вдвое меньшей тактовой частоте, чем у конкурентов.

3DMark 2000

Отсутствие результатов процессоров Intel Pentium Pro объясняется отсутствием у оных инструкций MMX, без которых данный бенчмарк работать не может. Но в «измерителе 3D попугаев» образца 2001 года такого ограничения уже нет. Даже несмотря на это, видно, что прирост производительности от перехода к более скоростному режиму работы оперативной памяти все же есть.

На частоте 333 МГц Pentium II, как и положено, проиграл Pentium II Overdrive, а вот Pentium III ушел в недосягаемый отрыв.

Аналогичная картина наблюдается в подтесте производительности CPU.

3DMark 2001 SE

Вот тут все уже в сборе: интерактивный график покажет процентное соотношение в борьбе за лидерство и работу Socket 8 на пределе возможностей. Жаль, невозможно установить в материнскую плату на чипсете Intel 440FX мощный AGP ускоритель, но в любом случае такая комбинация все равно оказалась бы в проигрыше.

PCMark 2004

Последний тест в рамках данной статьи показывает, что система на Socket 8 в связке с чипсетом VIA Apollo Pro133A является бескомпромиссным решением в плане построения ретро-системы и возможности ее дальнейшего расширения.

Заключение

Данный эксперимент показал, что невозможное иногда возможно. Зачастую производители процессоров или системных плат искусственно не обеспечивают возможность дальнейшей работы своих комплектующих на протяжении длительного срока времени по экономическим причинам.

Такие технические преграды устраняются либо обновлением BIOS материнской платы, либо небольшим вмешательством в схемотехнику, либо вообще заменой системы охлаждения. И пример этого мы наблюдали совсем недавно в виде возможности запуска на материнских платах, основанных на самом первом чипсете для CPU с микроархитектурой Skylake (Intel Z170), процессоров, которых он не поддерживает официально. И такие случаи не единичны.

Проводить такие эксперименты хорошо, пока платформа остается актуальной, но даже по прошествии пары десятков лет можно понять, почему так происходило «тогда».

В конфигурации система на Socket 8 в связке с чипсетом VIA Apollo Pro133A обеспечивает самую наивысшую производительность, когда-либо полученную для процессоров в исполнении Socket 8. А возможность использования асинхронного механизма работы оперативной памяти, когда ее частота выше, чем частота системной шины, является положительным решением.

На первый взгляд точка в этой истории поставлена, но, как всегда, есть одно (да именно одно) исключение — это материнская плата производства компании ABIT (модель SH6 с чипсетом i815E и с интерфейсом Slot1).

Я ищу эту плату уже много лет, и пока мне не удалось ее найти, но очень интересно было бы попробовать осуществить на ней запуск процессоров в исполнении Socket 8 и сравнить результаты, полученные на платформе VIA.

Процессоры в конструктиве Socket 8 получились очень удачными и универсальными, их единственным минусом была стоимость. Но и сегодня цена владения HEDT системой превышает стоимость обычных десктопных решений.

Хотя, как показывает практика на примере платформ Socket LGA 1366 и LGA 2066, пользователь, потративший на первоначальном этапе больше, в дальнейшем останется в плюсе, ведь ему не придется менять каждый раз материнскую плату в угоду маркетологам, а функциональность данных платформ намного шире. И те, кто приобрел такую систему на заре первых Skylake, переживут и нынешний разъем LGA 1200, и последующий LGA 1700.

Подводя черту данного эксперимента замечу, что точку в экспериментах с Socket 8 я еще не ставлю, еще здесь увидимся.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru