深度分析 揭示800MHz双通道平台的真正性能

编者按:Intel自从发布了800MHz前端总线的处理器后,民用级CPU向前踏了一大步,G级FSB的处理器相信在不久的将来就能进入市场,配合廉价而又能提供高带宽的双通道内存技术,仿佛在一夜之间,主流PC的技术指标发生了翻天覆地的变化。处理器的前端总线从33MHz到133MHz,业界花了整整六年;而从133MHz到800MHz,其时间跨度不足三年。在内存带宽方面,传统的SDRAM以及曲高和寡的RDRAM都已经被双通道DDR技术取代……

技术与市场从来都是一对说不清的复杂的朋友,好的技术并不一定能取得好的市场,同样,占有广泛市场的产品并不一定拥有很好的技术和性能。相信大家都知道,现在Intel主推的800MHz前端总线C系列处理器、865/875主板、双通道DDR400内存是现在比较“经典”的配置,不少人可能有这样的感觉:“800MHz”是“400MHz”的两倍,“双通道”是“单通道”的两倍,865/875芯片组主板更是845的指定接班人,其经典程度可能不亚于当年的BX芯片组主板……这一切的一切,都是其成功占领市场的重要因素!但是我们也清楚,市场是充满着商业运作气息的,笔者也经常被一些朋友们问起:“怎么觉得800MHz双通道平台比我以前的机子快不了多少”这样的话。当然,这些主观的“快与慢”很大程度上取决于运行环境的,例如,如果你只是用来编辑普通文档、运行简单的应用程序的话,再好性能的平台也无法发挥它的威力。所以今天我们就来探讨一下,这样的“绝配”的平台,其性能究竟可以去到什么程度,看看是否和你心目中认为的性能一样?

一、800MHz前端总线的价值

1.你必须了解--前端总线概念分析

前端总线(Front Speed Bus)这一概念相信大家耳熟能详了,但是不少人却将其与外频混为一谈(就连很多媒体杂志也经常这样)。很多读者也经常发信来问这个问题,今天在这里很有必要详细地说明一下。先说外频:CPU的主频随着技术进步和市场需求的提升而不断提高,但外部设备所能承受的频率极限与CPU核心无法相提并论,于是外频的概念产生了。一般说来,我们现在能见到的标准外频有100MHz、133MHz、166MHz和现在炙手可热的200MHz。CPU的工作频率(主频)包括两部分:外频与倍频,两者的乘积就是主频。而外频与前端总线之间也有着密切的关系,甚至可以说前端总线由外频来决定。

简单而言,前端总线就是CPU与内存之间的信息通道。对于以往的CPU架构而言,甚至还存在后端总线(Back Speed Bus)的概念。以第一代Athlon处理器为例,当时二级缓存因为制作工艺限制而无法集成于CPU内部核心,因此只能通过一根独立的数据管道来连接Die和二级缓存,而这根数据管道的带宽就是后端总线。

从CPU的工作原理来看,后端总线的重要性高于前端总线。未来的新一代处理器很可能像K6-3那样集成三级缓存,此时其后端总线的作用将更为突出。当CPU接收到指令后,它会最先向CPU中的一级缓存(L1 Cache)去寻找相关的数据,虽然一级缓存是与CPU同频运行的,但是由于容量较小,所以不可能每次都命中。这时CPU会继续向下一级的二级缓存(L2 Cache)寻找,同样的道理,当所需要的数据在二级缓存中也没有的话,会继续转向L3 Cache(如果有的话,如K6-2+和K6-3)、内存和硬盘。

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CPU的工作原理示意图

由于CPU缓存始终位于内存的前方,因此后端总线更为重要。然而在如今处理器核心普遍内置全速二级缓存的今天,后端总线的概念基本上已经不存在,因此前端总线成为厂商们比拼的重点。也不用说什么厂商们了,其实就是Intel和AMD两者之间的较量。相信AMD在前端总线这个概念上和Intel的较量中真可谓是吃了大亏,直到最近推出的Barton核心处理器也只达到400MHz的前端总线。

对于Pentium 4来说,其前端总线采用Quad Pump技术,每一时钟周期发送4次新型快速执行引擎(Rapid—Execution Engine),可以达到四倍于处理器外频的效果。现在所推出的Northwood具有200MHz外频,就用Quad Pump技术而达到800MHz的前端总线。或者很多人会产生疑问,AMD相对于Intel的处理器,前端总线相差了一倍,AMD还有能力和Intel相抗衡吗?前端总线对CPU的性能影响究竟有多深呢?

2.事实胜于雄辩--800MHz前端总线实效分析

800MHz前端总线究竟有多大的威力?这是很多用户十分关心的问题。为此,我们选择了三款频率都是2.4GHz的Pentium4处理器,在保证其它测试条件完全相同的前提下,我们可以将前端总线的作用看得更加清楚。

Pentium4 2.4A Pentium4 2.4B Pentium4 2.4C
前端总线 400MHz 533MHz 800MHz
外频 100MHz 133MHz 200MHz
内存 双通道DDR266 双通道DDR333 双通道DDR400
芯片组 I865PE I865PE I865PE
显卡 Geforce4 Ti4200 Geforce4 Ti4200 Geforce4 Ti4200

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在3Dmark2001测试中,我们明显地看出区别,更高的前端总线确实让Pentium4受益非浅,即便是在主频相同的情况下。

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相对而言,Quake3测试对CPU性能的依赖程度要远高于3Dmark2001,因此具有800MHz前端总线的Pentium4 2.4C表现出更大的优势。

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除了3D性能方面的优势,800MHz前端总线对于多媒体应用也有很大的好处。8%以上的优势应该能够让很多用户感到满意。

3.在性能背后--究竟是谁的功劳?

尽管800MHz前端总线表现出令人折服的性能优势,但是最终起作用的还是外频。所谓的前端总线只不过是一件美丽的外衣。对比Barton核心的AMD AthlonXP处理器,一旦使用200MHz外频(400MHz前端总线),此时与800MHz前端总线的Pentium4几乎可以打成平手,两者之间的性能差距微乎其微。

从技术上分析也的确如此。CPU的主频决定它各个周边设备的数据交换速度,而对于存在等效概念的前端总线而言,此时无论是2倍或者4倍,都不会存在真正的以倍数为比例的性能区别。唯一需要注意的是,更高的前端总线需要与更高的内存带宽配合工作,而且这还涉及到CPU本身的分支预测结构。因此,我们建议大家更加看重CPU的外频,这才是导致性能提升的关键原因。或许这样对AMD也更加公平一些,因为两大厂商同时做到了200MHz外频,这也是具有划时代意义的技术。

二、800MHz前端总线的最佳拍档——双通道DDR技术

1.双通道DDR技术的魅力所在

严格说来,双通道DDR并不能算是内存技术,而是芯片组中的内存控制器技术。GPU业界的老大nVIDIA早在一年前就为我们带来了一款AMD平台的双通道DDR芯片组。不过,由于AMD处理器对于内存带宽的需求并不像Intel Pentium4那样渴望,因此当时双通道DDR并未引起人们足够的重视。

不过,随着Intel和SiS推出Pentium4平台的双通道DDR芯片组,这项技术终于迎来了属于它的春天。在双通道内存技术中,两个独立的64位内存控制器分别对应一条内存通道。事实上,这项技术在显卡上早就已经被采用。nVIDIA的Geforce3的闪电显存架构中可谓与此有异曲同工之妙。通过交叉式数据分配技术,两个内存控制器可以完美地协同工作,保证不出现互相等待的局面。

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SiS推出Pentium4平台的双通道DDR芯片组

当然,双通道内存技术并不是简单地整合两个内存控制器,如果不能使之协调工作的话,性能非但不会提升,还会有所损失。nVIDIA的第一代nForce就犯下类似的错误,当时价格不菲的nForce居然还不如KT266A,甚至SiS 735,使之完全失去了市场。

直到nVIDIA改进算法,最优化内存存取动作,并推出效率更高的DASP(动态自适应预测预处理器,Dynamic Adaptive

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