31 июля 2012 в 12:41

Когда Atom быстрее чем Core?

• Блог компании Intel

Наглухо застряв в пробке за рулем машины, теоретически способной развивать скорость более 200 км\ч, и глядя, как меня обгоняют велосипедисты на трехколесных велосипедах, я задумалась… нет, не о том, как пересадить всех на велосипеды, и не о решении транспортных проблем человечества с помощью телепортации, а… о процессорах Intel Core и Intel Atom. А именно - Atom по сравнению с Core - это, фактически, мотороллер по сравнению с автомобилем. Он потребляет меньше топлива и стоит заметно дешевле. Но зато и скорость скутера столь же заметно уступает авто (несмотря даже на способы «разогнать» мотороллер выше заводских установок). Но, все же, в пробках или на узких улочках скутер оказывается быстрее. Недаром скутер получил свое название от английского «to scoot » - удирать, так как успешно использовался английскими подростками для спасения от полиции.
Теперь вернемся к CPU. Заменим «топливо» на «электричество», а «скорость» на «производительность», и получим полную аналогию поведения Inel Atom и Intel Core. Но тогда разумно предположить, что существуют такие «пробки»и «закоулки», в которых Atom обгонит Core. Давайте их поищем.

Итак, по всем общепринятым замерам производительности Intel Core существенно обгоняет Atom. В разделе «Производительность» статьи про Intel Atom в wikipedia читается суровый приговор: "примерно половина производительности процессора Pentium M той же частоты "
Если же сравнивать Atom именно с Core, то по данным тестов tomshardware Intel Core i3-530 побеждает Intel Atom D510 с разгромным счетом:


При этом, надо отметить, что tomshardware к Atom относится явно предвзято. Так, например, если время работы какой-то задачи на Core-i3 - 1:38, то именно так об этом и сообщается - «одна минута, 38 секунд». А если Atom исполняет что-то за 7:26, то это, по мнению авторов «около восьми минут». Но главное - сравнивать процессоры с разной тактовой частотой (2.93 GHz Core i3 и 1.66 GHz Atom) и не делать поправку на ветер непоказательно. То есть, результат Core надо поделить на 2.93/1.66~1.76, что дает итоговый результат проигрыша Atom от 2.15 до 2.6 раз.

Почему Atom медленнее?

Быстрый ответ: потому что дешевле и энергоэкономичнее, что несовместимо с высокой производительностью.
Правильный ответ: Во-первых, потому, что у Atom сохранилась шина FSB, в то время как Core i3 имеет интегрированный в CPU контроллер памяти, что ускоряет доступ к данным. Кроме того, у Atom в четыре раза меньше размер кэш-памяти, а если данные не умещаются в кэш, то более медленный доступ к памяти сказывается на производительности по полной программе.
А во-вторых, микроархитектура Atom - это не Core2, использованная в Core i3, а Bonnell. Вкратце, Bonnell -продолжатель идей Pentium, в нем имеется только 2 целочисленных ALU (против трех в Core), а главное, отсутствуют присущие Core изменение порядка инструкций (instruction reordering), переименование регистров (register renaming), а также спекулятивное исполнение (speculative execution).
Откуда понятно, что чтобы помочь Atom обогнать Core, надо:

1. Взять нанонабор небольшой набор данных, так, чтобы он помещался в кэш.
2. Попробовать использовать float данные, чтобы загружать не ALU, a FPU
3. По возможности, лишить Core преимуществ неупорядоченного исполнения.

Поскольку с первыми двумя пунктами все ясно, можно запустить первые тесты.
Они проводились на имеющемся у меня Intel Core i5 2.53 GHz и уже упомянутом Atom D510, и представляли собой набор вызовов математических функций для float данных со встроенной оценкой производительности «количество функций в секунду», т.е. чем больше - тем лучше.
Тесты включали расчет тригонометрических функций как напрямую (C runtime, тест «x87»), так и разложением в ряд; с использованием кода мат.библиотеки Cephes; а также векторную реализацию через SSE intrinsic функции (тесты с окончанием _ps). При этом, учитывая разницу тактовых частот, результаты масштабировались на 2.53/1.66~1.524
Тесты компилировались Microsoft Visual Studio 2008 с оптимизацией в release по умолчанию.


Полученные данные полностью подтверждают первое место Intel Atom с конца. То есть, цель не достигнута, переходим к следующему пункту - осложним работу Out-of-order CPU.

Усложняем задачу

Создадим искусственный тест, который будет содержать непредсказуемые ветвления, содержащие вычислительно тяжелые функции, так, чтобы результат спекулятивных вычислений Core постоянно отбрасывался, т.е. оказывался ненужной работой.
Примерно так:
int rnd= rand()/(RAND_MAX + 1.) * 3; if (rnd%3==0) fn0(); if (rnd%3==1) fn1(); if (rnd%3==2) fn2();

Более того, функции будут состоять из цепочечных вычислений, так чтобы Core не мог путем переупорядочивания инструкций и переименования регистров посчитать что-то из таких выражений заранее, «вне очереди». Вот простейший пример подобного кода
for (i=0; i < N; ++i) { y+=((x[i]*x[i]+ A)/B[i]*x[i]+C[i])*D[i]; }
Кстати, подобные функции и использованы в вышепоказанных тестах cephes_logf и cephes_expf, где преимущество Core минимально.
Но, несмотря на все препятствия, Core все равно оказался быстрее. Минимальный отрыв Core от Atom, который мне удалось получить различными комбинациями вычислений и случайностей - в целых два раза! То есть, Atom по-прежнему отстает.

Но если бы я на этом остановилась, то вы бы про это просто не узнали - пост бы не состоялся.
Следующим шагом была компиляция тестов с помощью Intel Compiler. Использовалась версия Composer XE 2011 update 9 (12.1) c настройками оптимизации Release по умолчанию - аналогично компилятору Microsoft.

На графике ниже приведены результаты работы вышеупомянутых тестов, включая добавленный мной rand, скомпилированные как VS2008, так и Intel Compiler.

Смотрите внимательно. Это - не обман зрения. Для четырех тестов точки зеленой линии, показывающие результат Atom для тестов, скомпилированных Intel Compiler, находится выше, чем точки бордовой - результат i5 для тестов, скомпилированных VS2008. То есть, Atom оказывается реально, более чем в два раза, быстрее на _том же коде_, что и Core i5.

Думаете, что это реклама компилятора Intel?
Абсолютно нет. Я не работаю ни в отделе рекламы, ни в компиляторной группе.
Это просто констатация того, что ваш оптимизированный код может выполняться на Atom гораздо быстрее, чем неоптимизированный на Core. Или - неоптимизированный на Core будет медленнее, чем оптимизированный на Atom.
Это - как раз те самые кочки и закоулки, которые мешают машине разогнаться.
Выводы можете сделать сами.

Год назад, на Форуме Intel для разработчиков, компания представила 45-нм процессор Atom под кодовым названием Silverthorne. Процессор Atom нельзя было купить отдельно, и до недавнего времени он был доступен только в качестве полного решения в ноутбуке или UMPC. Но ситуация изменилась, Intel теперь предлагает процессор Atom для встраиваемых или настольных платформ. Новое кодовое название - Diamondville.

Сам по себе процессор Atom с площадью кристалла всего 25 мм² кажется абсолютно крошечным по сравнению с 143 мм 2 у Core 2 Duo. И число транзисторов - 47 миллионов - тоже кажется очень маленьким по сравнению с Core 2 Duo, оснащённым 291 млн. Но только так процессор Atom смог поддерживать сенсационно низкое энергопотребление - всего 4 Вт. Благодаря крошечному размеру доля выхода годных чипов тоже весьма высокая; Intel теоретически может получать до 2500 процессоров Atom с одной 300-мм подложки.

Нажмите на картинку для увеличения.

Процессор Atom 230 (Diamondville) отличается от модели Silverthorne. Он использует не экономный мобильный чипсет, а менее дорогой настольный вариант. Впрочем, при этом мы получаем двухканальный контроллер памяти, что повышает производительность. Но Atom 230 придётся обходиться без энергосберегающей технологии SpeedStep - но это и не проблема процессора с низким энергопотреблением.

Мы протестировали встраиваемую материнскую плату ECS 945GCT-D с 1,60-ГГц процессором Atom 230. Энергопотребление всей системы составило всего 40,5 Вт, что поставило новый рекорд в нашей тестовой лаборатории. Производительность платформы Atom оказалось достаточной для просмотра Интернета и воспроизведения DVD, но вам нужно использовать правильные программы, чтобы всё было на должном уровне. Использование технологии Hyper-Threading приводит к тому, что производительность процессора Atom может быть увеличена с приростом до 37%.

Сегодня доступно три разных типа процессоров Atom: линейка Z5 для мобильных интернет-устройств (Mobile Internet Devices, MID), N270 для дешёвых ноутбуков (Netbooks) и 230 для встраиваемых настольных плат (Nettops).

Модели Intel Atom (Diamondville)
Модель	Тактовая частота	Кэш	FSB	Платформа
Atom 230	1,60 ГГц	512 кбайт	533 МГц	Nettops
Atom N270	1,60 ГГц	512 кбайт	533 МГц	Netbooks
Модели Intel Atom (Silverthorne)
Модель	Тактовая частота	Кэш	FSB	Платформа
Atom Z540	1,86 ГГц	512 кбайт	533 МГц	MID
Atom Z530	1,60 ГГц	512 кбайт	533 МГц	MID
Atom Z520	1,33 ГГц	512 кбайт	533 МГц	MID
Atom Z510	1,10 ГГц	512 кбайт	400 МГц	MID
Atom Z500	800 МГц	512 кбайт	400 МГц	MID

Ассортимент мобильных устройств на рынке постоянно увеличивается, но до сих пор большую часть на нём занимали модели на архитектуре ARM (RISC) - например, процессоры X-Scale, которые встречаются в КПК или в iPhone. Intel надеется, что процессор Atom на архитектуре x86 сможет отобрать долю у рынка ARM.

Нажмите на картинку для увеличения.

Процессор Atom использует так называемую "очередную микроархитектуру (in order micro-architecture)", а также способен запускать 32- и 64-битные приложения. Функция спекулятивного (внеочередного) выполнения не была реализована из-за большого числа транзисторов, которое она требует, и соответствующего увеличения энергопотребления. Поэтому процессор выполняет команды строго друг за другом, следовательно, коэффициент выполняемых инструкций за такт (IPC) не такой высокий. Кэш L1 тоже реализован по-другому: у микроархитектуры Conroe используются два 32-кбайт кэша, а у Atom - кэш инструкций на 32 кбайт и кэш данных 24 кбайт.

Процессор Atom имеет всего одно ядро, поэтому для оптимальной загрузки Intel пришлось вновь ввести технологию Hyper-Threading, которая превращает CPU в два виртуальных процессора. Так, в приложениях, оптимизированных под несколько потоков, вы можете получить более высокую производительность даже на одном физическом ядре. Да и операционные системы (такие как Windows XP или Vista) будут существенно быстрее реагировать на команды.

Микроархитектура Atom поддерживает практически все мультимедийные расширения: MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3. У некоторых моделей присутствует и поддержка технологий виртуализации.

Мы сравнили процессоры Atom с двуядерным Pentium и Celeron 220 на плате для встраиваемых решений D201GLY2. Плата выполнена в форм-факторе mini ITX и является техническим предшественником настольных решений на Atom.

Плата ECS 945GCT-D, которую мы использовали в тестах, уже поставляется с процессором Atom 230, работающем на частоте 1,60 ГГц.

Функциональное сравнение линеек CPU
Функция	Pentium Dual-Core	Celeron 220	Atom Z5	Atom N270	Atom 230
Ядро	Allendale	Conroe-L	Silverthorne	Diamondville	Diamondville
Техпроцесс	65 нм	65 нм	45 нм	45 нм	45 нм
Socket	775	479	441	437	437
Кэш L1	32 кбайт данные 32 кбайт инструкции	32 кбайт данные 32 кбайт инструкции	32 кбайт инструкции 24 кбайт данные	32 кбайт инструкции 24 кбайт данные	32 кбайт инструкции 24 кбайт данные
Кэш L2	1 Мбайт	512 кбайт	512 кбайт	512 кбайт	512 кбайт
FSB	200 МГц (800QDR)	133 МГц (533QDR)	100 МГц (400QDR), 133 МГц (533QDR)	133 МГц (533QDR)	133 Мгц (533QDR)
64-битные расширения	EM64T	EM64T	EM64T	EM64T	EM64T
Мультимедийные расширения	MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3	MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3	MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3	MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3	MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3
Hyper-Threading	-	-	Да	Да	Да
Виртуализация	VT	-	VT	-	-
Функции энергосбережения	C1E Speedstep	-	C1E Speedstep	C1E Speedstep	-
Thermal Monitor	TM1&2	TM1&2	TM1&2	TM1&2	TM1&2
Защита от вирусов	XD Bit	XD Bit	XD Bit	XD Bit	XD Bit

Утилита диагностики Everest правильно распознала процессор Atom на ядре Diamondville.

Материнская плата 945GCT-D имеет размеры 7,9" x 6,7" (20 x 17 см), что чуть больше традиционных моделей mini-IXT 6,7" x 6,7" (17 см x 17 см). Однако увеличение длины необходимо для установки второго слота памяти, слота PCI Express x1, а также звуковых разъёмов, которых нет у других плат ITX.

Нажмите на картинку для увеличения.

Технические спецификации платы ECS 945GCT-D
Компонент	Details
Видео	1x VGA
Накопители	2x SATA300, 1x IDE ATA100
USB	2x USB 2.0 (панель ввода/вывода) 4x USB 2.0 (на плате)
Последовательные порты	1x COM
PS2	Мышь, клавиатура
Разъёмы для карт расширения	1x PCI 33, 1x PCIe x1
	1x 100 Мбит/с (Atheros L2 Fast)
Звук	VIA VT1708B (каналы 5.1)
Подключение вентиляторов	2x 3-контактных
Габариты	20 x 17 см
ATX	24-pin ATX

Как можно видеть, у материнской платы нет разъёмов для подключения дисковода или параллельного порта.

Нажмите на картинку для увеличения.

Для подключения монитора доступен только один VGA-выход. Можно работать с разрешением 1280x1024, но, по сравнению с традиционной видеокартой, заметно небольшое размытие. В разрешении 1920x1200 размытие ощущается сильнее, поэтому такой формат вряд ли подходит для повседневной работы. Чипсет 945G оснащается графическим ядром GMA950, которое несколько устарело. Технически чипсет может предоставлять интерфейс DVI-D, однако ECS не установила его на плату.

Графическое ядро GMA950 поддерживает интерфейс Vista Aero и API DirectX 9. Однако для игр оно слишком слабое. Да и даже под Vista окна несколько медленно перерисовываются при их перетаскивании. Для встроенной графики можно выделять 8, 64 или 128 Мбайт памяти.

Нажмите на картинку для увеличения.

В отличие от решения Atom Notebook, настольная система на 945 оснащена двухканальным интерфейсом памяти. Однако не каждый производитель устанавливает на платы два слота DIMM. Память DDR2 ограничена частотами DDR2-400 и DDR2-533, хотя технически чип 945GC может поддерживать DDR2-667. В наших тестах мы выбрали тайминги CL 3,0-3-3-8 из-за низких тактовых частот памяти.

Двухканальный интерфейс даёт измеряемое преимущество по производительности, но оно слишком мало, чтобы пользователь заметил его на практике. Нажмите на картинку для увеличения.

Ещё одно преимущество двухканального интерфейса заключается в том, что можно использовать два модуля памяти, которые позволяют несколько сэкономить средства, поскольку, в зависимости от объёма, два модуля памяти могут стоит дешевле одного с равной суммарной ёмкостью. По информации Intel, чипсет 945GC может работать только с, максимум, 2 Гбайт памяти, хотя мы без проблем смогли оснастить плату 3 Гбайт.

Аудио

Добавление слота PCI Express привело к тому, что раскладка стала на 3 см длиннее. Нажмите на картинку для увеличения.

SATA 3 Гбит/с и IDE

Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.

ECS 945GCT-D позволяет вручную устанавливать в BIOS скорость FSB. Поскольку вы не сможете регулировать напряжение CPU, памяти и чипсета, то достичь высоких тактовых частот проблематично.

Частота FSB по умолчанию составляет 133 МГц; мы смогли запустить плату с Atom с частотой 144 МГц, но южный мост на этой частоте перестал работать. С данной материнской платой мы смогли выжать всего на 2 МГц больше по FSB без проблем.

Плата оснащена тактовым генератором 9LPRS437AFLF от ICS. Нажмите на картинку для увеличения.

Процессоры Silverthorne Atom для ноутбуков и UMPC поставляются вместе с мобильной версией чипсета 945G. Энергопотребление северного моста составляет 4 Вт, а южного моста ICH7M - 1,5 Вт. Поскольку встраиваемая материнская плата оснащена версий Diamondville Atom, ECS припаяла чипсет 945GC. Технически нет причин, почему бы не использовать экономичный чипсет 945; такое решение было бы практически идеальным, но и плата стоила бы ощутимо дороже.

Настольный чипсет 945GC имеет TDP 22,2 Вт, причём южный мост потребляет 3,3 Вт. По сравнению с процессором Atom 230, TDP которого составляет всего 4 Вт, а напряжение питания 1,088 В, разница ощутима.

Нажмите на картинку для увеличения.

Для питания процессора плата использует однофазный стабилизатор процессора. Плата ITX для Mobile Celeron 220, которую мы взяли для сравнения, тоже оснащена однофазным стабилизатором. Из-за относительно низкой цены процессора Atom ($29), он не поддерживает функций энергосбережения, таких как SpeedStep - процессор всегда работает на 1,60 ГГц. Мы замерили энергопотребление всей системы, включая блок питания и потери на нём - у нашего блока питания Coolermaster КПД составляет больше 80%.

В режиме бездействия система на Atom 230 поставила рекорд в нашей лаборатории - всего 40 Вт. Но если сравнить с платформой AMD 780G и процессором Sempron LE-1100, разница составляет всего 3,4 Вт - не впечатляет.

Под полной нагрузкой процессор Atom 230 потребляет на 11 Вт меньше, чем предшественник: плата ITX с процессором Mobile Celeron 220.

Теперь давайте посмотрим на увеличение энергопотребления систем между режимами бездействия и полной нагрузки.

При переходе от режима бездействия к полной нагрузке, плата Atom 230 продемонстрировала прирост 3,7 Вт, в то время как системе на Mobile Celeron 230 потребовалось на 10,5 Вт больше, а AMD Sempron LE-1100 увеличивает энергопотребление на 26,5 Вт.

Нажмите на картинку для увеличения.

Тестовая платформа для измерения энергопотребления
Процессор	Платформа
Athlon Sempron	AMD 780G Gigabyte GA-MA78GM-S2H
Pentium Dual-Core	Intel G33 Gigabyte GA-G33-DS3R
Celeron	SIS 662 Intel D201GLY2
Atom	Intel 945G ECS 945GCT-D
Жёсткий диск	Western Digital 3200AAJS 320 Гбайт, 7200 об/мин, SATA300

Нажмите на картинку для увеличения.
4-Вт процессору Atom 230 для охлаждения не требуется вентилятор. Нажмите на картинку для увеличения.

Даже после часа работы под полной нагрузкой процессор Atom 230 достиг максимальной температуры всего 83 °C. По спецификациям Intel, процессор Atom 230 способен выдержать температуру ядра до 99 °C. Впрочем, даже если процессор достигнет максимальной температуры из-за плохой вентиляции корпуса, например, он всё равно способен защитить себя благодаря технологии Thermal Monitor 2.

Южный мост ICH7 способен выдерживать температуру до 108 °C, и система даже близко не подошла к этому порогу. 22-Вт северный мост 945GC, по спецификациям, выдерживает температуру до 99 °C. В нашем случае радиатор северного моста достиг температуры 77 °C, то есть кристалл мог нагреться слишком сильно, превысив 99 °C.

Впрочем, через час работы под полной нагрузкой, плата не показывала признаков потери стабильности. Но, как нам кажется, для продления срока службы северного моста лучше использовать вентилятор.

Чтобы протестировать скорость работы в Интернете, мы загрузили сайт с интерактивными тестами CPU и замерили время полной загрузки и отображения. Результат зависит от используемой ОС и браузера.

Atom 220 оказался быстрее всего в паре с Windows XP и Firefox 3: эта комбинация потребовала всего девять секунд для открытия страницы. Однако если были открыты другие окна браузера, или в фоне работали какие-либо утилиты, то загрузка существенно замедлялась.

Мы не рекомендуем использовать Vista - процессор Atom 230 слишком медленный для этой системы. Процессор начинает реагировать примерно через минуту после загрузки настольного интерфейса Vista, и нагрузка на CPU очень часто бывает близка к 100%. Часто не замечаешь, что web-страница загрузилась не полностью, то есть навигация по ней ещё не работает. Если провести несколько кликов во время процесса загрузки, то процессор замрёт на некоторое время, сортируя задачи, и время загрузки может легко увеличится раза в четыре. Чтобы насладиться всем этим, вам, определённо, следует быть фанатом медленных систем.

Основываясь только на результатах тестов, сложно ответить на вопрос, что лучше, Vista или Windows XP. Чтобы выполнить такое же количество работы, Vista требуется большая производительность, которую Atom 230 обеспечить не способен. Впрочем, под Windows XP процессор тоже не блещет скоростью, хотя работать уже легче.

Разница в скорости между Atom 230 и обычными настольными процессорами просто пугает. Плата ITX с процессором Celeron 220 более, чем на 30% быстрее Atom 230.

CD в комплекте поставки содержит все драйверы под Vista и Windows XP, да и установка обеих операционных систем проходила быстро и без проблем. Все компоненты, такие как сеть, звук, графическое ядро и чипсет, работали безупречно, за что можно похвалить ECS. Как мы уже упоминали выше, мы рекомендуем устанавливать на систему Atom ОС Windows XP.

LAN, воспроизведение DVD и HD-видео

Плата ECS 945GCT-D оснащена адаптером LAN на 100 Мбит/с от Atheros. Если вы планируете использовать Linux в качестве ОС, то следует найти соответствующие драйверы - но в Интернете это сделать не так легко. Драйверы для Windows XP и Vista входят в комплект поставки и работают без проблем.

Когда данные передаются по сети, низкая производительность процессора приводит к тому, что нагрузка на CPU составляет от 15% до 19%, что весьма существенно.

Мы протестировали воспроизведение DVD с помощью PowerDVD 8 от Cyberlink. DVD-плеер просчитывает промежуточные кадры, что делает картинку более плавной, но и сильнее нагружает центральный процессор.

Atom 230 прекрасно справился с воспроизведением DVD, производительности вполне достаточно. Оба логических процессора нагружаются меньше 44%, рывков и артефактов при воспроизведении не возникает.

Плата Atom оснащена графическим ядром GMA950, которое не поддерживает аппаратное ускорение H.264. Поэтому за декодирование HD-видео отвечает сам CPU. Atom 230 оказался слишком слабым для этой задачи, нагрузка на процессор 100%.

Плавного воспроизведения HD-видео не получится.

Hyper-Threading: Atom 230 против Celeron 220

Производительность: прирост с технологией Hyper-Threading

Оснащение процессора Atom поддержкой технологии Hyper-Threading кажется нам разумным решением со стороны Intel. Процессор намного лучше подходит для потоковых приложений; он способен повышать свою производительность (по данным наших тестов) вплоть до 37%.

Intel Atom 230 Hyper-Threading
Тест
iTunes	25,1%
Lame	0,6%
AVG Antivirus	5,8%
WinRAR	1,9%
Cinema 4D Release 10	36,9%
Итого:	14,1%

Производительность: прирост Celeron 220 и Sempron 64 LE-1100 по сравнению с Atom 230

Atom 230 - 1,60 ГГц
Тест	Celeron 220 1,20 ГГц	Sempron 64 LE-1100 1,90 ГГц
iTunes	36,9%	57,5%
Lame	51,5%	61,1%
AVG Antivirus	17,3%	36,9%
WinRAR	11,1%	12,1%
Cinema 4D Release 10	56,5%	50,6%
Итого:	35,2%	43,7%

Здесь явно замедленная медленная очередная микроархитектура, которая обрабатывает команды одну за другой. Celeron на 1,20 ГГц на 35% быстрее, чем Atom на 1,60 ГГц, но Atom потребляет всего часть энергии Celeron. Система AMD Sempron, которая использует практически столько же энергии в режиме бездействия, что и система Atom, на 43% быстрее.

Аппаратное обеспечение
Компонент	Детали
Материнская плата AMD	ASUS M2N32-SLI Deluxe, Rev. 1.03G nVidia nForce5, BIOS: 1001 (03/13/2007)
Материнская плата AMD 780G	MSI K9A2GM-FD/FIH AMD 780G, BIOS: 1.4 (04/06/2008)
Материнская плата Intel	Gigabyte GA-EP35C-DS3R Rev. 2.1 Intel P35 BIOS: F3e (03/27/2008)
ITX Intel Celeron 220	Intel D201GLY2 SIS 662, BIOS: 0137 (01/04/2008)
	2x 1 Гбайт A-Data DDR2 1066+ Vitesta Extreme Edition TakeMS 1x 2GB
DVD-ROM	Samsung SH-D163A, SATA150
Видеокарта	Foxconn nVidia GeForce 8800 GTX GPU: 575 МГц, Shader: 1350 МГц, память: 768 Мбайт DDR4 (900 МГц, 384 битов)
Звуковая карта	Creative Labs Sound Blaster X-Fi XtremeGamer
Блок питания	Coolermaster RS850-EMBA, ATX 2.2, 850 Вт

Программное обеспечение и драйверы
Компонент	Детали
ОС	Windows Vista Enterprise Version 6.0 (Build 6000) Windows XP SP2 VL
DirectX 10	DirectX 10 (Vista Default)
DirectX 9	Версия: April 2007
Звуковая карта	Vista Driver 2.13.0012 (15.03.2007)
Звуковая карта Atom	Vista Driver VIA HD V5.30.32.080228
Графический драйвер	nVidia ForceWare Version 158.18 (32 Bit) WHQL
Чипсет Intel X38	Версия 8.1.1.1010 (21.11.2006)
Чипсет Intel Atom	Версия 8.2.0.1008
Драйвер чипсета nVidia	nForce Driver: 15.00 (02.02.2007) WHQL
82945G Express Atom	Версия 15.8.2.64.1461 (03.01.2008)
Intel G33 Express	Версия 15.9.0.1472
Java	Java Runtime Environment 6.0 Update 1

Тесты аудио и настройки
Тест	Настройки
iTunes 7.2	Version: 7.1.1.5 Audio CD (Terminator II SE), 53 min High Quality (160 kbps)
Lame MP3	Version 3.98 Beta 3 (05.22.2007) Audio CD Terminator II SE, 53 min wave to mp3 160 kbps
Тесты приложений и настройки
Тест	Настройки
Grisoft AVG Anti-Virus	Version: 7.5.467 Virus base: 269.6.1/776 Benchmark Scan: Vista Enterprise (Windows folder) 8 GB
WinRAR	Version 3.70 Beta 8 Compression = Best Dictionary = 4096 KB Benchmark: THG-Workload
Maxon Cinema 4D Release 10	Version 10.008 Rendering from a scene (Water drop at a rose) Resolution: 1280 x 1024 - 8 Bit (50 frames)
Deep Fritz 10	Version: Nov 16 2006
Синтетические тесты и настройки
Тест	Настройки
PCMark05 Pro	Version 1.2.0 CPU and Memory Tests Windows Media Player 10.00.00.3646 Windows Media Encoder 9.00.00.2980
SiSoftware Sandra XI SP1c	CPU Test = CPU Arithmetic / MultiMedia Memory Test = Bandwidth Benchmark

Результаты тестов

Заключение: Atom не подходит для офисных ПК

Очевидно, что материнская плата 945GTC-D от ECS с процессором Intel Atom 230 не подходит для офисного рабочего компьютера. Хотя интегрированной графики будет достаточно, производительность процессора Atom 230 слишком низка для повседневных настольных задач.

Конечно, с этим согласится не каждый пользователь. Если вы знаете точную нагрузку на систему и у вас достаточно опыта для оценки требуемого уровня производительности, то система на Atom может вполне подойти. Но всё же она хороша только для специфических сценариев.

Например, система прекрасно справится с просмотром web-страниц, если используется правильная операционная система (Windows XP или Linux). Если вы запускаете больше одного приложения одновременно, то система на Atom будет ощутимо замедляться.

Энергопотребление платы Atom в режиме бездействия и под нагрузкой поставило новые рекорды в тестовой лаборатории. Впрочем, незначительный отрыв от других платформ всё же разочаровывает. Так, система на AMD Sempron LE-1100 потребляла всего на 3 Вт больше в режиме бездействия. С другой стороны, под полной нагрузкой энергопотребление системы на Atom увеличивалось всего на несколько ватт, хотя другие настольные процессоры потребляли куда больше энергии.

Если вы планируете собрать систему, которая будет бездействовать большую часть времени, то особой разницы между энергопотреблением Atom и Sempron LE-1100 вы не почувствуете. Так происходит, например, если компьютер, в основном, используется для скачивания файлов.

Нажмите на картинку для увеличения.

Напоследок хочется поругать настольную версию чипсета, которая повинна в столь большом энергопотреблении. Поскольку система Diamondville Atom в настольном варианте сегодня доступна только в паре с прожорливым настольным чипсетом, преимущество Atom 230 по низкому энергопотреблению теряется. Возможно, это учтут производители материнских плат и предложат модели Diamondville с мобильным чипсетом.

Двухканальный интерфейс памяти не даёт ощутимого преимущества по производительности. Идея Intel добавить поддержку Hyper-Threading оказалась совершенно верной, поскольку в некоторых тестах Atom смог улучшить производительность до 37%. Однако процессор Atom обеспечивает существенно меньшую вычислительную мощность, чем современные платформы AMD и Intel. Мы рекомендуем сначала обратить внимание на последние, а уже потом пробовать настольную платформу Atom.

Разработкой семейства процессоров Atom фирма Intel расширяет свое присутствие на активно развивающемся рынке компонентов для портативных компьютеров и мобильных интернет-планшетов (англ. MID - Mobile Internet Devices). Какие же бывают процессоры Atom? Чем они отличаются друг от друга и какие у них конкуренты? Об этом, собственно, мы сейчас и поговорим.

Отдельные модели процессоров Atom предназначены для использования в сверхэкономичных бюджетных ноутбуках и настольных компьютерах. Такие компьютеры, обладая очень малым энергопотреблением и уменьшенными размерами при оптимальной стоимости, могут использоваться для просмотра видеофильмов и фотографий, общения в интернет, работы с электронной почтой, просмотра сайтов и в процессе обучения. Чтобы отличать такие устройства от традиционных настольных ПК и ноутбуков, называет их и nettops .

Архитектура процессора Atom

Семейство процессоров Intel Atom разработано на основе архитектуры х86, используемой во всех процессорах для IBM PC совместимых компьютеров. Однако новые процессоры Intel не являются дальнейшим развитием существующих серий. Процессоры Atom разработаны на основе технологии RISC (англ. Reduced Instruction Set Command), предполагающей использование сокращенного набора исполняемых команд (инструкций), в отличие от традиционных CISC-процессоров (англ. Сomplex Instruction Set Command), работающих с полным набором команд.

Совершенствование технологий производства и оптимизация внутренней структуры процессоров в рамках существующей архитектуры х86 позволили достичь впечатляющего уровня производительности даже для систем бюджетного уровня. Одно из направлений совершенствования процессоров - усложнение внутренней структуры, для возможности выполнения сложных действий в рамках одной команды. Однако для декодирования таких команд требуются значительные аппаратные ресурсы, возрастает число тактов, необходимое для их отработки, увеличивается энергопотребление.

С другой стороны такие команды в исполняемом коде встречаются не часто и далеко не в каждой программе. Идея RISC-технологии основана на использовании ограниченного набора команд с коротким циклом исполнения (в идеале за один такт синхронизации). Аппаратная реализация такой архитектуры позволяет выполнять программный код с минимальными временными затратами, в идеальном случае одну команду - за один такт синхронизации. В конечном результате сокращается энергопотребление, появляется возможность снижать рабочие частоты, уменьшать размеры процессоров.

Вместе с тем сохранена совместимость с программами для CISC-процессоров. Отсутствующие в наборе процессоров команды исполняются после предварительного программного перекодирования их в поддерживаемые RISC команды. Что вполне оправдано при незначительном присутствии сложных команд в исполняемом программном коде.

Возможности Atom

Итак, в основе идеологии разработки Atom лежит использование сокращенного набора команд, что позволило, отказавшись от размещения на кристалле чипа ряда регистров и других узлов, существенно сократить общее количество используемых транзисторов, значительно снизить энергопотребление. Процессор Atom в настоящее время является самым компактным и экономичным процессором компании Intel, производится на основе 45-нанометровой технологии под сокеты BGA и FCBGA. А в следующем году по заявлению руководителей компании процессор Intel Atom станет первым чипом, производимым с использованием техпроцесса в 32 нанометра.

В настоящее время Intel производит две серии процессоров Atom. Первая, основанная на ядре Silverthorne , называется Z (процессоры Z500-Z540) и предназначена для использования в мобильных устройствах с возможностью подключения к интернет (MID). Для совместного использования с этими процессорами разработаны чипсеты: UL11L, US15L, US15W.

Вторая серия на ядре Diamondville включает модели: Atom N270, Atom 230 и Atom 330, используется для разработки экономичных настольных систем (так называемых Nettop) и сверх экономичных бюджетных ноутбуков (Netbook). Большая часть процессоров (за исключением модели Atom 330) пока являются одноядерными.

В таблице представлены основные характеристики процессоров Intel Atom, все Atom имеют кэш-память L1 объемом 56 кбайт, из которых 32 кбайт отведено под кэш инструкций, а 24 кбайт для данных. Все процессоры Atom исполняют 32-битный код и поддерживают дополнительные наборы инструкций MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3, а также технологию Hyper-Threading, позволяющую исполнять два параллельных потока команд.

Номер модели	Частота, МГц	FSB, МГц	Кэш L2, Мбайт	TDP, Вт
Atom 230	1600	533	512	4
Atom 330	1600	533	1 000	8
Atom N270	1600	533	512	2,5
Atom Z500	800	400	512	0,65
Atom Z510	1100	400	512	2
Atom Z520	1333	533	512	2
Atom Z530	1600	533	512	2
Atom Z540	1866	533	512	2,4

Процессоры на ядре Diamondville , являясь 64-разрядными, поддерживают и 32-битный, и 64-битный код. Наиболее производительный на сегодня Atom 330 работает на частоте 1,6 ГГц (при частоте FSB - 533 МГц), на каждое из ядер приходится по 512 кбайт кэш-памяти L2. С целью снижения энергопотребления и увеличения времени автономной работы в процессорах использованы технологии Enhanced Deeper Sleep и Enhanced Intel SpeedStep. При отсутствии активности процессора Enhanced Deeper Sleep позволяет перемещать данные из кэш-памяти в системную.

Усовершенствованная технология Enhanced Intel SpeedStep использует несколько изменяемых значений тактовой частоты и напряжения питания ядра процессора. Таким образом, обеспечивается гибкость оптимизации энергопотребления и производительности. Процессоры Atom настолько экономичны, что большая часть общего энергопотребления компьютеров приходится на долю чипсета и прочих периферийных устройств. Поэтому оптимизация энергопотребления этих компонентов предстоящая задача для разработчиков Intel.

Intel, первой предложившая платформенный подход, предполагающий разработку полного комплекта компонентов для ноутбуков, придерживается этого принципа и для процессоров Atom. Серия процессоров для ноутбуков продвигается в рамках бренда Centrino . А существующий на сегодня набор компонентов для разработки MID и других портативных устройств объединен в платформе Menlow.

Конкуренты Atom

В настоящее время вполне успешными конкурентами для процессоров Atom могут быть чипы сразу от трех производителей. В сегменте бюджетных и энергоэкономичных ноутбуков достойным конкурентом выглядит процессор Isaya от корейской фирмы VIA . В июне 2008 года известнейший производитель графических процессоров фирма представила свой процессор для мобильных систем под названием Tegra . Процессор предназначен для использования в составе КПК, мобильных телефонов, игровых и GPS систем, заявленное энергопотребление Tegra ниже, чем у Atom.

Основной конкурент Intel - компания успешно развивает свою мобильную платформу на основе процессора Geode , оптимизированного для использования в экономичных бюджетных ноутбуках, ультрамобильных портативных компьютерах (UPMC).

Перспективы Atom

В начале следующего появится линейка процессоров Atom c улучшенными показателями. Еще более упрочить позиции Intel в соперничестве с конкурентами должна новая мобильная платформа под называнием Moorestown, в рамках которой уже в следующем году появится очередное поколение процессоров с целым рядом серьезных, усовершенствований. В состав процессора будет интегрировано графическое ядро и одноканальный контроллер памяти DDR2. На основе таких чипов можно будет создавать однокристальную компьютерную систему SOC (англ. system-on-chip).

Объединение функций сразу нескольких микросхем в одной позволит еще более снизить потребляемую мощность, которая станет на порядок меньше аналогичного параметра для платформы Intel Atom.

Любое современное устройство, способное производить различные вычисления, оснащается процессором. Их ассортимент на рынке настолько велик, что неподготовленному пользователю очень легко заблудиться среди множества характеристик производительности, сокетов и дополнительных инструкций. Как же из них выбрать надёжный процессор, который мог бы оперативно справляться с поставленными задачами и при этом гарантировал долгую и стабильную работу? Эта статья посвящена процессору Intel Atom CPU N450.

Процессоры

В английском IT-сегменте имеется определение CPU, что означает центральное обрабатывающее устройство. Оно отвечает за выполнение машинных инструкций и является самой главной частью персонального компьютера. От производительности процессора зависит мощность системы в целом.

Основные характеристики процессоров включают в себя:

• тактовую частоту;
• производительность;
• энергопотребление;
• тип технического процесса;
• архитектуру.

• Тактовая частота характеризует количество операций, которые способен выполнить процессор за один такт. Этот параметр используют наиболее часто при описании данного вида вычислительных устройств.
• Параметр производительности довольно спорный и иногда может отражать совокупность всех возможностей продукта, а иногда показывать конкретное значение, выраженное во флоп/с.
• Энергопотребление - один из ключевых параметров. Именно он как никто другой влияет на автономность работы. Чем меньше ноутбук или нетбук будет потреблять энергии, тем дольше сможет проработать. А это напрямую зависит от показателей процессора.
• Технический процесс. Никак напрямую не влияет на характеристики. Однако отражает то, каким образом произведён процессор. Уже на основе этого можно судить о том, как давно он был изготовлен. Фактически показывает, что на меньшей площади можно разместить большее количество электронных компонентов.
• Архитектура процессора. Для персональных компьютеров, в основном используется два вида - 32 и 64-битная. Большого прироста при переходе от меньшего значения к большему ожидать не стоит. Действительно что-то заметить можно только при работе с базами данных или средствами моделирования.

Линейка процессоров Atom

Семейство процессоров Atom, выпускаемое компанией Intel, создано с учётом эффективного энергопотребления. Данные модели ориентированы на портативные устройства, для которых затраты на энергию очень критичны. Яркий пример - новомодные нетбуки. Их удобно носить с собой, они имеют маленький размер экрана и оптимизированную систему энергоэффективности. На них можно производить простые работы, например набор текста или сёрфинг в Интернете.

С 2012 года компания Intel начала производство "Атомов" по однокристальной системе. То есть теперь контроллеры памяти и графические адаптеры размещаются на одном чипе. Это позволило значительно сократить расходы на установку отдельных компонентов. В результате произошло удешевление конечного продукта.

Процессор Atom N450: краткий обзор

Данный CPU стал продолжением серии N450 был выпущен в 2010 году. На одном чипе расположены контроллер DDR2 и встроенная видеокарта GMA 3150. Его мощности вполне достаточно, чтобы вести оптимальную вычислительную деятельность на неттопах и нетбуках. Имеющийся графический процессор неплохо справляется с просмотром видео в обычном формате, посещением веб-страниц и офисной работой. А вот с HD, редактированием графики и одновременным запуском нескольких программ могут возникнуть сложности. Одним из весомых преимуществ устройства N450 является очень низкое энергопотребление.

Характеристики Atom N450

Внутреннее кодовое название процессора - PineView. Его технология предполагает использование одного ядра с частотой в 1,66 ГГц. Зато это происходит с распределением задач на два потока. Atom N450 обладает кэшем второго уровня объёмом в 512 Кб. А расчётная мощность энергопотребления не превышает 5,5 Вт.

Процессор не может похвастать наличием технологии Turbo Boost, хотя она не так уж и необходима на портативных устройствах. Также отсутствует способность работать с виртуализацией по типу VT-x. Технология Hyper-Threading, как уже говорилось выше, реализует поддержку работы ядра с двумя потоками. Это будет актуально в приложениях, оптимизированных под многопоточность, количество которых с каждым годом все растёт. Возможна поддержка объема памяти больше 4 Гб за счёт реализации 64-битной архитектуры. Используемый при производстве техпроцесс составляет 45 Нм.

Тесты и сравнение с ближайшими аналогами

Наиболее близким по родству и характеристикам можно считать предшественника - Atom N270. При такой же частоте Atom N450 показывает себя более выгодно, но при этом он дороже и потребляет в два раза больше энергии. Но, как говорят тесты, у этого устройства соотношение ватт на производительность гораздо выше.

Интересно, что сравнение производительности с N2600, у которого для работы задействованы два ядра, показало значительный проигрыш у Atom N450. N2600 производится по 32 Нм технологии, а это значит, что на чипе можно расположить гораздо больше транзисторов. При этом количество потоков у него вообще 4, и кэш второго уровня в два раза больше Atom CPU N450. Но тесты есть тесты, и они отражают действительное положение вещей, в отрыве от заявленных характеристик.

Сравнение с продуктами от AMD

AMD и Intel постоянно ведут незримую войну за лояльность пользователей. Это выражается в соревновании по выпуску производительных изделий. Ближайшими по духу являются процессоры от AMD C60, C50 и A4 1200.

AMD C60

С60 имеет два ядра, в отличие от процессора N450. Его контроллер памяти способен действовать на частоте 1066 и имеет тип DDR3. Уровень кэша второго уровня в два раза выше. При этом частота немного ниже - от 1000 до 1333 Мгц в режиме "Турбо". При этом у Atom N450 - 1,66.

В итоге потенциальная частота, получаемая при разгоне Atom N450, выше, чем у С60, и может составлять 1,9 ГГц. В скорости же чтения данных Atom уступает аналогу от AMD - 38550 против 25700 МБ/с. N450 также не способен поддерживать виртуализацию, тогда как конкурент прекрасно с ней справляется. Технологический процесс С60 меньше на 5 НМ и является более продвинутым. Как итог - в большинстве тестов Atom N450 показывает худший результат.

AMD C50

C50 - тоже двухъядерный процессор, который имеет такой же контроллер памяти, как у своего собрата. Частота на 0,6 ГГц у него меньше, чем у N450. При этом общая производительность на ватт выше. С50 имеет 2 Мб кэша второго уровня, в то время как у 450 всего 512 Кб. Это в значительной степени ускоряет доступ к часто используемым данным. Кстати, и в скорости их передачи 450 также проигрывает - 32500 вместо 25700 МБ/с. Виртуализация опять же имеется и на этой модели. В общем, и здесь Atom N450 немного проигрывает.

AMD A4 1200

Данный процессор не представляет особого интереса для разгона, так как его штатная частота в 1 ГГц таковой и останется. У Atom N450 же потенциал для этого имеется. Однако на этом преимущества 450 перед А4 заканчиваются.

Начать стоит с того, что ядер в А4 1200 два. Каждое способно работать в двухпоточном режиме. Размер памяти кэша второго уровня выше и составляет 1 Мб. Максимальное энергопотребление равняется 4 Вт, тогда как у 450 - 5,5. Контроллер памяти имеет тип DDR3, а это значит, что данная модель технологичнее и способна работать с частотой 1066 МГц. Также производственный процесс у 1200 в 1,5 раза меньше. В данном сравнении AMD А4 1200 является явным фаворитом, что и подтверждают тесты на популярные вычисления.

Intel Atom — это процессоры для недорогих и небольших ноутбуков, нетбуков, неттопов и планшетов/смартфонов. Их архитектура позволила сделать их энергоэффективными и совсем не дорогими.

Изначально серия Atom включает в себя два семейства: серию Z (кодовое имя Silverthorne) для планшетов и некоторых неттопов и серию N (кодовое имя Diamondville) для более традиционных нетбуков и неттопов. Оба семейства производятся по 45-нм техпроцессу и включают в себя поддержку MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, Intel 64, XD-Bit и IVT. Производительные модели также поддерживают Hyper-Threading.

Производительность самых быстрых процессоров Intel Atom лучше, чем у Celeron. Например, Atom 1,6 ГГц вполне сравнима с Pentium M 1,2 ГГц.

Ближе к концу 2009 года Intel представила второе поколение процессоров Atom — Pineview. Они комплектовались графикой GMA 3150 и контроллером памяти DDR2. Atom N450 и N470, произведенные по 45-нм техпроцессу, в свое время были весьма популярными, так же, как и N280 до этого. Самые последние модели линейки включают поддержку памяти DDR3 (например, N455) и варианты с двумя ядрами.

Платформа Oak Trail (32-нм техпроцесс) была представлена в 2011 году, и она напрямую произошла от Silverthorne. Она предназначена для планшетов и нетбуков, ее индекс — Z600. Ядро очень похоже на серию Pineview, однако система-на-чипе теперь включает в себя графику GMA 600 от PowerVR.

Современные процессоры Intel Atom

Saltwell (32 нм), 2012-2013 год

Penwell (32 нм), 2013-2014 год

Cloverview (32 нм), 2013 год

Cloverview (32 нм), 2013 год

Cedarview (32 нм), 2011-1012 год

Являются частью платформы Cedar Trail. Встроенная графика обеспечивает воспроизведение видео 1080р, разрешение экрана — до 2560х1600 пикселей.

Cedarview-M (32 нм), 2011 год

Поддерживается до 2 Гб оперативной памяти DDR3-800.

Merrifield (22 нм), 2014 год

Энергопотребление в 4,7 раза меньше, чем у Saltwell. Два ядра Silvermont, графическое ядро — PowerVR G6400. Контроллер памяти LPDDR3 -533 до 4 Гб.

Bay Trail-T (22 нм), 2014 год

Прирост производительности по сравнению с Clover Trail — 50-60%. Имеют низкое энергопотребление. Графика (Gen 7) в чипах без индекса D поддерживает разрешение 2560х1600 пикселей, с индексом D — 1920х1200. Контроллер памяти — LPDDR3-1066 до 4 Гб. Все процессоры — четырехъядерные. Нет поддержки Hyper-Threading.

Модель	Кэш	Тактовая частота — Turbo, ГГц	Ядра/потоки
Intel Atom Z3795	2 Мб	1,59-2,39	4/4
Intel Atom Z3785	2 Мб	1,49-2,41	4/4
Intel Atom Z3775	2 Мб	1,46-2,39	4/4
Intel Atom Z3775D	2 Мб	1,49-2,41	4/4
Intel Atom Z3770	2 Мб	1,46-2,4	4/4
Intel Atom Z3770D	2 Мб	1,5-2,41	4/4
Intel Atom Z3736F	2 Мб	1,33-2,16	4/4
Intel Atom Z3736G	2 Мб	1,33-2,16	4/4
Intel Atom Z3745	2 Мб	1,33-1,86	4/4
Intel Atom Z3745D	2 Мб	1,33-1,83	4/4
Intel Atom Z3740	2 Мб	1,33-1,86	4/4
Intel Atom Z3740D	2 Мб	1,33-1,83	4/4
Intel Atom Z3735D	2 Мб	1,33-1,83	4/4
Intel Atom Z3735E	2 Мб	1,33-1,83	4/4
Intel Atom Z3735F	2 Мб	1,33-1,83	4/4
Intel Atom Z3735G	2 Мб	1,33-1,83	4/4
Intel Atom Z3680	1 Мб	1,33-2,0	2/2
Intel Atom Z3680D	1 Мб	1,33-2,0	2/2