Premda je AMD u pogledu financijskih mogućnosti mnogo manja tvrtka nego Intel, tvrtkin prelazak sa 130 na 90-nanometarski proces izrade procesora ipak nije previše kasnio za Intelovim. Glavni "krivac" za ovakvu ovakvu konkurentnost AMD-a je informatički gigant IBM s kojim AMD zajedno razvija nove tehnologije izrade procesora. Sve u svemu 90-nanometarski Athloni 64 bazirani na jezgri Winchester su tu, a mi smo odlučili provjeriti kakve prednosti ili mane donose u odnosu na starije, 130-nanometarske procesore.

Testni procesor stigao je u naše ruke direktno iz AMD-a što znači da se može pretpostaviti da nije baš najsvježija "roba". Ova se predpostavka da potvrditi jednostavnim pregledom jezgri novog Winchestera i Athlona 64 iste brzine sa Newcastle jezgrom kojeg smo za potrebe testa nabavili od M San Grupe. Naime, iz kriptičnih je oznaka na jezgri svakog Athlona 64 između ostalih informacija moguće saznati i u kojem je tjednu koje godine proizveden procesor. Tako naš Winchester nosi oznaku 0432TPAW što znači da je proizveden u 32-om tjednu ove godine dok je veseli Athlon sa jezgrom Newcastle proizveden 6 tjedana kasnije. Zanimljivo, zar ne? Čini se da je AMD počeo proizvoditi 90-nanometarske procesore prilično rano, ali se s njima vjerojatno nije htjelo izlaziti u javnost dok iz FAB-a u Dresdenu nije bilo potvrđeno da je proizvodni proces dovoljno kvalitetan da se krene sa masovnom proizvodnjom.

Dječak po imenu Winchester...

...i stariji buraz Newcastle

Dakle koje su na kraju razlike između procesora proizvedenih novim i starim proizvodnim procesom? U prvom redu, jezgra Winchester je mnogo manja nego jezgra Newcastle - 84 naprema 145 kvadratnih milimetara. Ovakvo smanjenje površine jezgre znači da će AMD po waferu moći izvući teoretski 72 posto više procesora nego iz wafera izrađenih 130-nanometarskom tehnologijom. Dakle plus za AMD. A što je sa korisnicima? Prvi plus - stvorila se mogućnost stvaranja dvojezgrenog procesora. Mada dvojezgreni procesori nisu poželjna "roba" za sve korisnike zbog toga što će jezgre raditi na relativno niskim taktovima, za ljude koji rabe softver koji je zna raditi za više procesora ili one koji tlače računalo sa mnogo pokrenutih aplikacija su Bogom dani. Drugi plus - manja jezgra smanjuje cijenu proizvodnje pa postoji prilično velika vjerojatnost da će AMD više "rezati" cijene procesora. Minus - na prvi pogled bi se reklo da će nove procesore biti teže hladiti zato što manja jezgra zbog manje površine teže disipira toplinu, ali to valja provjeriti u praksi budući da manji proizvodni proces omogućava i manji radni napon jezgre (1,4 umjesto 1,5 V odnosno 1,1 umjesto 1,2 V kad se procesor smanji brzinu i napon pod utjecajem Cool'n'Quieta).

Novi se procesori još uvijek izrađuju starim dobrim SOI (Silicon On Insulator) procesom. S obzirom da smanjenje proizvodnog procesa implicira veće zagrijavanje zbog veće vjerojatnosti pojavljivanja efekta tuneliranja (parazitskih struja) u tranzistorima, lako je zaključiti da novi procesori neće biti bolji overclockeri u odnosu na stare procesore. Uz pravilno izveden prelazak na 90 nanometara i niži radni napon procesor se može manje grijati, ali to ne znači da će se bolje overclockirati. Što je sa onim pričama o overclockiranju na 3 GHz? Prema našim praktičnim iskustvima to su samo priče, no postoji jedan mali štos. Nedavno smo uspjeli dobiti par neslužbenih informacija iz AMD-a da je se prilikom proizvodnje 90-nanometarskih Athlona među hrpom SOI wafera nađe i pokoji SSDIO wafer. SSDIO odnosno Strained Silicon Directly On Insulator je tehnologija s kojom AMD planira nadograditi standardni SOI. Radi se o tehnologiji koja imeplementira efekt rastezanja silicija zajedno sa standardnom SOI tehnologijom. AMD je SSDIO razvio odnosno razvija zajedno sa IBM-om. Tvrtka je najavila integraciju ove tehnologije u svoje proizvodne pogone u osmom mjesecu ove godine, no nakon toga nismo čuli nikakve službene informacije o ovoj tehnologiji. To nije ništa čudno budući da je AMD izrazito konzervativan u pogledu integracija novih tehnologija u svoje proizvodne linije. Zašto? Iz vrlo jednostavnog razloga - za razliku od Intela ne mogu si priuštiti "spoticanje". Ako se pitate da li je baš vaš Winchester napravljen SSDOI tehnologijom, nažalost, ne možemo pružiti nikakvu drugu metodu verifikacije osim provjere putem overclockiranja. Ako procesor možete "napumpati" na 2,8 ili više GHz sa relativno normalnim naponima (ne više od 1,65 V), sigurno imate procesor napravljen novom tehnologijom.

SSE3 nije podržan

Većini, ako ne i svim kolegama koji su imali prilike isprobati i napisati članak o novom procesoru prije nego mi je na internetu promakla jedna malena vijest iz trećeg mjeseca ove godine. Naime TechReport je javnosti prenio najave novih tehnologija sadržanih u tada nadolazećim 90-nanometarskim procesorima. Izvor informacija bilo je predavanje šefa razvojnog tima Hammer (K8) arhitekture Kevina McGratha na sveučilištu Stanford. U prezentaciji je najavljena optimizacija razmještaja tranzistora zbog smanjivanja grijanja i povećanja performansi (razmještaj sporijih i energetski štedljivih tranzistora u nekritičnim sklopovima odnosno smještanje bržih i energetski nezahvalnijih tranzistora u kritične sklopove), optimizacija "halt" i "stopclock" naredbi što vodi ka manjoj potrošnji energije, ugradnja sklopa za automatsko smanjivanje brzine u slučaju pregrijavanja (slični sklop već postoji u Pentiumima 4), dodavanje SSE3 instrukcija, pretvaranja strojnih LEA instrukcija u ADD instrukcije zavisno o kontekstu naredbe (povećanje performansi), ugradnja dodatnih write-combining buffera te optimizacija prefetcha podataka.

Kao što vidimo na screenshootu CPU-Z-a 1.24, Winchester nema podršku za SSE3 instrukcije. Ovakvom potezu AMD-a se ne treba čuditi budući da SSE3 u glavnom sadrži instrukcije za bolju optimizaciju višenitnog procesiranja. Budući da AMD-ovi procesorim nemaju podršku za multi-threading niti dvije jezgre, SSE3 instrukcije im još uvijek ne trebaju. Što se tiče ostalih nadogradnji K8 arhitekture, čini se da je dobar dio njih ušao u komercijalne verzije procesora kao što je ova koja smo mi imali prilike testirati. Kako znamo? Nastavite čitati članak pa ćete saznati. :)

Za testiranje novog procesora iskoristili smo Asusova A8V ploču baziranu na VIA KT800 Pro čipsetu. Kako je otprije poznato da su sve postojeće Socket 939 platforme prilično mušićave, niti sa ovom pločom (koja se pokazala prilično dobro u našem nadolazećem round-upu Socket 939 ploča) nismo izbjegli epizode čupanja kose i intezivnog psovanja voljenog nam hardvera. Naime naša se Asusica jednostavno mrzi sa Kingmaxovom Hard-Core DDR466 memorijom pa smo prilikom overclockiranja bili osuđeni na korištenje visokih djelitelja memorije - u našem slučaju 5:3 u korist FSB-a. Drugim riječima, dok je FSB procesora bio 200 MHz memorija je radila kao DDR333. Naravno, prilikom mjerenja performansi procesora na tvorničkim vrijednostima memorija je radila na standardnom taktu od 400 MHz DDR uz latencije CAS 2-3-3-6.

Rezultati overclockiranja su očekivani - Winchester i Newcastle imaju jednake "plafone" od oko 2600 MHz što uopće nije loše ako znamo da je to brzina trenutno najbržeg Athlona 64 koji nosi oznaku 4000+. Za toliki takt na Winchester smo morali primjeniti 1,7 V, a na Newcastle nešto malo više - 1,75 V. Osim problema sa memorijom glavobolje nam je zadao i izbor hladnjaka kojeg smo koristili pri testiranju. Našeg Zalmana 7000 nismo mogli iskoristiti zato što Asusova ploča na PCB ima zaljepljen plastični nosač za standardni AMD-ov hladnjak. Budući da ploča nije naša, nismo smjeli eksperimentirati sa skidanjem nosača pa smo na kraju za hlađenje iskoristili standardni AMD-ov hladnjak koji je došao upakiran zajedno sa box verzijom Newcastlea. Dotični hladnjak je prilično malen i tih, a uz to je u potpunosti napravljen od aluminija. Kao što ćete vidjeti u slijedećem grafu, ovakav hladnjak radi odlično dok procesor držimo na tvorničkim specifikacijama, ali nije adekvatan alat za overclockiranje.

Temperatures
Stress
Winchester 3500+ @ 1,4 V, C'n'Q 39    Newcastle 3500+ @ 1,5 V, C'n'Q 43    Newcastle 2,614 GHz @ 1,75 V 59    Winchester 2,614 GHz @ 1,7 V 66    0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
Idle
Newcastle 3500+ @ 1,1 V, C'n'Q 25    Winchester 3500+ @ 1,1 V, C'n'Q 26    0   5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0

Ako oba procesora držimo na tvorničkim postavkama sa uključenim Cool'n'Quietom evidentno je da je AMD sa prijelazom na 90 nanometara napravio odličan posao. Dok na niskom naponu i taktu oba procesora imaju gotovo jednake temperature, na maksimalnoj brzini Winchester ima četiri stupnja nižu temperaturu što je 10-postotna redukcija u zagrijavanju jezgre. Nažalost, situacija nije tako blažena kad krenemo sa overclockiranjem odnosno agresivnim povećavanjem napona. Tanji dielektrični sloj u 90-nanometarskim tranzistorima je mnogo osjetljiviji na visoki napon nego onaj u 130-nanometarskim tranzistorima pa vrlo lako propušta parazitsku struju. Treba napomenuti da smo mi stvarno opako dizali napon na oba procesora što je direktna posljedica korištenja neadekvatnog hladnjaka. Da je u "igri" bila kakva veća hrpa bakra sa jačim ventilatorom, procesore vjerojatno ne bi toliko trebali "pumpati" voltima. Sve su temperature mjerene pomoću integirane sonde na procesoru putem čipa za nadzor sistemskim parametera ugrađenog na Ausosovu matičnu ploču uz ambientalnu temperaturu od 24 stupnja celzija. Mada ovi čipovi često znaju lagati o temperaturi to nas ovaj put nije previše zabrinjavalo budući da smo analizirali termalne performanse različitih revizija procesora. Sad je vrijeme da proverimo najave o optimizaciji performansi nove jezgre.

P.S.

U grafovima se osim rezultat procesora na tvorničkim taktovima nalaze i rezultati oveclockiranog Winchestera. Procesor je overclockiran na 2614 MHz (napon jezgre 1,7 V) uz množitelj procesora 10,5, brzinu sabirnice od 249 MHz te asinhronu brzinu memorije od 408 MHz DDR sa latencijama CAS 2-3-3-6.

SuperPi
2M test (less is better)
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 79    Athlon 64 3500+ Winchester 92    Athlon 64 3500+ Newcastle 93    0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0

Za početak malo sirovog mrvljenja brojeva putem Super PI testa. Računali smo konstantu pi sa preciznošću od dva milijuna znamenki iza decimalnog zareza. Prvi dokaz o ugrađenim optimizacijama je tu - Winchester je izračunao konstantnu PI za sekundu brže nego stariji Newcastle.

SiSoft Sandra Memory Test
Int
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 5933    Athlon 64 3500+ Winchester 5695    Athlon 64 3500+ Newcastle 5644    0 12 00 24 00 36 00 48 00 60 00
Float
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 5941    Athlon 64 3500+ Winchester 5648    Athlon 64 3500+ Newcastle 5585    0 12 00 24 00 36 00 48 00 60 00

Slijedeća stanica - lažljiva k***a Sandra. Ponovo vidimo malen porast performansi sa prelaskom na noviju jezgru. Zanimljivo je da overclockirani procesor pokazuje fini porast memorijskih performansi unatoč tome što brzinu memorije praktički nismo povećavali iznad tvorničkih specifikacija.

ScienceMark 2
Membench
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 5591    Athlon 64 3500+ Winchester 5453    Athlon 64 3500+ Newcastle 5436    0 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00 56 00
Cipher Bench
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 146,6    Athlon 64 3500+ Winchester 123,55    Athlon 64 3500+ Newcastle 123,03    0 3 0 6 0 9 0 1 20 15 0
Molecular Dynamics (less is better)
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 68,97    Athlon 64 3500+ Winchester 82,45    Athlon 64 3500+ Newcastle 83,31    0 2 0 4 0 6 0 8 0 9 0
Primordia (less is better)
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 326,89    Athlon 64 3500+ Newcastle 385,63    Athlon 64 3500+ Winchester 385,66    0 8 0 1 60 2 40 3 20 40 0

Opet malo naprednih matematičkih kalkulacija i tlačenja jedinica za operacija sa pomičnim zarezom (FPU). Winchester je u gotovo svim testovima malčice brži nego Newcastle. "Ocani" Winchester, kao što se može pretpostaviti, "jede malu djecu". Što bi tek bilo da je na raspolaganju imao bržu memoriju? :)

PCMark 2004
Overall Score (System)
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 4797    Athlon 64 3500+ Winchester 4155    Athlon 64 3500+ Newcastle 4095    0 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00
CPU
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 4873    Athlon 64 3500+ Winchester 4133    Athlon 64 3500+ Newcastle 4107    0 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00
Memory
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 5629    Athlon 64 3500+ Winchester 5196    Athlon 64 3500+ Newcastle 5176    0 12 00 24 00 36 00 48 00 57 00
Graphics
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 3396    Athlon 64 3500+ Newcastle 3376    Athlon 64 3500+ Winchester 3370    0 7 00 14 00 21 00 28 00 35 00

PCMark je sintetički test koji testira sistem pomoću dijelova koda iz raznih često korištenih aplikacija. Zbog optimizacije za Hyper-Threadig jako se "voli" sa Intelovim Pentiumima 4. Budući da i u ovom testu Winchester ima nešto bolje performanse od jezgre Newcastle, jasno je da možemo odbaciti špekulacije da je za bolje rezultate odgovorna statistička greška pri mjerenju.

Aquamark3
CPU Test
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 10928    Athlon 64 3500+ Winchester 9680    Athlon 64 3500+ Newcastle 9520    0 22 00 44 00 66 00 88 00 110 00
GFX Test
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 7347    Athlon 64 3500+ Winchester 7287    Athlon 64 3500+ Newcastle 7245    0 15 00 30 00 45 00 60 00 75 00

Aquamark "priča" sličnu priču kao PCMark (a ipak su imenjaci... :) ). Optimizacije jezgre Winchester vidljive su u oba segmenta testa. Overclockirani procesor pokazuje masivne beneficije u performansama što nije samo "mrtvo slovo na papiru". Autor ovih redaka bio je jednostavno zgranut brzinom izvršavanja testova i općenitom brzinom sistema.

Final Fantasy XI
Low
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 7110    Athlon 64 3500+ Winchester 6650    Athlon 64 3500+ Newcastle 6425    0 15 00 30 00 45 00 60 00 72 00

Final Fantasy Bench je vrlo atraktivan i cakani test sa patuljcima u cvijeću koji jašu na nekakvim pripitomljenim kokošima. Šteta što su ovakve igre u pravilu rezervirane za konzole. Što se tiče performansi - ništa novo. Winchester je opet brži nego Newcastle.

3dMark 2001SE
1024x768x32
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 20024    Athlon 64 3500+ Winchester 18573    Athlon 64 3500+ Newcastle 18385    0 40 00 80 00 12 000 16 000 20 000 205 00

Eto nas i do 3D Marka, našeg starog (ali stvarno starog) prijatelja. Odnos performansi je jednak kao i u svim prošlim testovima. Jedina granično zanimljiva pojava je probijanje barijere od 20.000 bodova sa GF 6600GT AGP karticom.

QIII Arena
Fastest 640x480x16
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz 470,7    Athlon 64 3500+ Winchester 413,5    Athlon 64 3500+ Newcastle 390,7    0 1 00 2 00 3 00 4 00 48 0

Quake III je oduvijek bio odličan alat za analizu performansi procesora. Svoje kvalitete je pokazao i u ovom testiranju. Winchester razvaljuje u svim pogledima.

UT2004
1024x768x32
Athlon 64 Winchester @ 2,614 GHz