Последняя версия процессора Pentium 4 не только преодолевает очередную веху в 3 ГГц (тактовая частота этого процессора — 3,06 ГГц), но и приносит на ваш рабочий стол многопотоковую технологию Hyper-Threading, разработанную компанией Intel (см. «Мир ПК», №2/02, с.10).
Благодаря Hyper-Threading ОС может видеть один процессор как два. В результате этот единственный процессор может одновременно иметь дело с двумя приложениями (или с одним многопотоковым), повышая производительность системы (рост составляет до 25%). Причем, по мнению Intel, без необходимости применения специально написанных программ.
Звучит неплохо, не правда ли? Однако эксклюзивные тесты журнала PC World, примененные к трем первым системам, оснащенным новым процессором, показали, что эффективность применения Hyper-Threading в значительной степени зависит от конкретного приложения или задачи. Например, на работу наиболее распространенных офисных приложений, таких как Word или Excel, технология Hyper-Threading не оказывает никакого влияния или иногда даже слегка замедляет ее. А тесты, разработанные специально для выявления преимущества Hyper-Threading, показали, что многие из улучшений совсем малозначительны, и потому вряд ли их заметит среднестатистический пользователь. Исключения — случай использования некоторых фильтров в Adobe Photoshop, различные программы обработки видео- и фотоизображений наподобие Adobe Premier и Roxio VideoWave, а также работа в многозадачном режиме.
Более того, взятые нами для сравнения системы с процессором Athlon XP 2800+ компании AMD выглядели более чем достойно рядом с этими 3-ГГц здоровяками, чья тактовая частота была почти на 800 МГц выше. Тем не менее надо понимать, что Hyper-Threading пока еще совсем юная технология, и компания Intel рассчитывает на дальнейший рост производительности систем по мере того, как различные приложения будут модифицироваться, чтобы полнее использовать преимущества этого нового решения.
Мы протестировали три поступивших в продажу системы на основе 3,06-ГГц процессора Pentium 4, снабженные 1-Гбайт ОЗУ типа RDRAM с частотой 1,066 ГГц и работающие под управлением Windows XP Professional. (Сейчас технология Hyper-Threading подходит только для ПК под управлением Windows XP Professional или Home Edition, а также с такими распространенными системами Linux, как SuSE или Red Hat, которые способны распознавать эту технологию и применять ее таким образом, как будто в системе реально имеется два процессора, а не один.) В качестве ПК на базе Pentium 4 мы выбрали Dell Dimension 8250 (3419 долл.), Falcon Northwest Mach V (3288 долл.) и Gateway 700XL (3899 долл.). Каждая из этих машин оснащена самыми свежими компонентами и способна выполнять наиболее требовательные к ресурсам вычислительные задачи.
Было проведено сравнение их с двумя другими, также серийно выпускаемыми машинами: Mach V (2786 долл.) компании Falcon с процессором Athlon XP 2800+ и 333-МГц оперативной памятью типа DDR SDRAM и MTower DPR фирмы Xi Computer с двумя 2,8-ГГц центральными процессорами Xeon и 800-МГц памятью типа RDRAM объемом 512 Мбайт (2924 долл.). Компьютеры работали под управлением Windows XP Professional. Все ПК на базе процессора компании Intel тестировались как с включением технологии Hyper-Threading, так и без нее.
Офисные приложения: преимущества неочевидны
При выполнении тестов PC WorldBench 4 позитивный эффект Hyper-Threading был невелик, что в общем-то и ожидалось, поскольку предназначенная для работы более чем с одним процессором ОС снижает быстродействие, ибо требует дополнительных ресурсов (см. врезку «Заметки из лаборатории»). А в тестах PC WorldBench 4, в свою очередь, большое количество стандартных офисных приложений, которые запускаются последовательно и потому не способны воспользоваться преимуществами Hyper-Threading. Система, оснащенная Athlon XP, набрала 130 баллов. Она обошла все три ПК на базе Pentium 4, а также машину с двумя процессорами Xeon. Причем для каждой из систем с Pentium 4 результат при работающей технологии Hyper-Threading получился таким же или чуть худшим, чем без нее. При функционирующей Hyper-Threading больше всего, со 127 до 121 балла, снизилось быстродействие системы компании Falcon.
Кроме того, при действующей Hyper-Threading две из трех 3,06-ГГц систем имели показатели на 7—8% ниже, чем те средние, которые получились у пяти ранее протестированных систем на базе 2,53-ГГц Pentium 4 (121 балл) и шести машин с 2,8-ГГц Pentium 4 (123 балла).
Попадания и промахи
Для того чтобы поосновательнее проэкзаменовать технологию Hyper-Threading, журнал PC World разработал несколько специальных тестов. Наши аналитики создали два теста, работающих с Photoshop, придумали два многозадачных теста и добавили к ним кое-какие фрагменты из пока еще не завершенного эталонного тестового набора PC WorldBench 5 (он должен быть готов к марту 2003 г.).
В первом тесте на работу с Photoshop применялись 20 часто используемых фильтров — в основном их предложили фирма Adobe и художественный отдел журнала PC World, а кроме того, еще несколько были рекомендованы компанией Intel. Поскольку Photoshop — многопотоковое приложение, мы думали, что новая технология Intel обеспечит некоторое повышение быстродействия. Но наши ожидания не оправдались: ПК с процессором Athlon XP обходил системы с Pentium 4 и сервер с двумя процессорами Xeon независимо от того, был ли в них задействован Hyper-Threading или нет. У ПК фирмы Dell включение Hyper-Threading привело к увеличению производительности на два балла, и этот рост оказался наибольшим для машин с Pentium 4, хотя, думается, такой рост пользователи едва ли заметят.
Для второго теста с приложением Photoshop мы взяли 20 фильтров, которые компания Intel отобрала специально для демонстрации своей технологии. В случае их применения предполагается частое проведение вычислений, осуществляемых средствами Hyper-Threading параллельно. При этом машины на базе Pentium 4 действительно показали явное увеличение производительности. Например, компьютер Dell Dimension 8250 завершил этот тест за 118 с при отключенном Hyper-Threading (медленнее, чем система с Athlon XP, затратившая 104 с), тогда как при включенной функции Hyper-Threading ему потребовалось 98 с, т. е. значительно меньше.
Результаты многозадачных тестов с ручным хронометражем оказались для систем на базе Pentium 4 неоднозначными. В одном из них приложение ACDSee (диспетчер фотоснимков) преобразовывало 315 файлов TIFF в файлы JPEG, а программа McAfee VirusScan проверяла в фоновом режиме каталог папок. Хотя системы на основе Pentium 4 и превзошли здесь по производительности ПК с процессором Athlon XP, картина результатов применения Hyper-Threading выглядела довольно пестрой. Так, система фирмы Dell отработала задачу в ACDSee на 4% медленнее, а в McAfee — на 4% быстрее, тогда как система компании Gateway прошла McAfee с 8%-ным ускорением, но задачу в ACDSee — с той же скоростью, как и при отключенной Hyper-Threading, так и с ней. Однако во всех случаях последовательное выполнение приложений потребовало меньше времени, чем параллельное (определяемое продолжительностью выполнения задачи, завершившейся последней).
Другой тест с многозадачностью дал противоположный результат. Здесь мы с помощью приложения Nero Burning ROM компании Ahead создавали в фоновом режиме 490-Мбайт образ жесткого диска, а приложение MusicMatch при этом преобразовывало десять файлов формата WAV в МР3-файлы. Здесь, в отличие от предыдущего случая, параллельное выполнение двух приложений заняло меньше времени, чем последовательное. Для систем на основе Pentium 4 выигрыш во времени составил примерно 30 с, а для системы с двумя процессорами Xeon — около 53 с. И снова системы на основе Pentium 4 показали в целом более высокую производительность, а многие из них в случае одновременного выполнения задач при включенной Hyper-Threading работали чуть быстрее, чем без нее.
При тестировании работы с приложением VideoWave мы взяли файлы как стандарта DivX, так и формата MPEG-1. В первом случае результаты при включении Hyper-Threading слегка ухудшались или не изменялись, а во втором улучшались более чем на 10%.
Таким образом, эффективность Hyper-Threading в значительной мере зависит от того, какое приложение или набор каких приложений был применен. Однако, как правило, эта технология не оказывает существенного влияния. Значит, для того чтобы узнать, как отреагируют на нее ваши любимые приложения, просто испытайте их. (Результаты тестирования приведены в таблицах.)
Провальная технология?
Почему же более быстрый процессор, способный к тому же работать как два, почти не улучшает результаты тестирования?
«Одного лишь неудачно работающего приложения достаточно, чтобы привести к проблемам с ПК при включенной Hyper-Threading, — считает Кевин Крюэлл, генеральный менеджер исследовательской фирмы MicroDesign Resources. — И это потому, что хотя новый Pentium 4 и может обмануть операционную систему, притворившись двумя процессорами, он по-прежнему располагает ресурсами только одного».
По словам Крюэлла «Новый Pentium 4 надлежащим образом обеспечивает совместное использование своей встроенной кэш-памяти, однако разделяет ресурсы буфера записи(??) на две части таким образом, что однопотоковое приложение, имевшее прежде доступ ко всем восьми буферам записи, теперь может применять только четыре».
Брайан Фрейвел, менеджер компании Intel по маркетингу настольных систем, утверждает, что эффект Hyper-Threading для подавляющего большинства приложений в однозадачной среде будет варьировать от нулевого до позитивного и что почти все приложения выиграют в случае многозадачности.
Дин Маккэрон, главный аналитик компании Mercury Research, говорит: «Чтобы преимущества Hyper-Threading проявились в полной мере, нужно не просто использовать одновременно сразу несколько программ или многопотоковое приложение, а еще и быть уверенным в том, что эти программы будут буквально бомбардировать процессор задачами». По его словам, «оба вычислительных процесса должны сбрасывать команды процессору одновременно».
«Хотя Hyper-Threading и не требует обязательной оптимизации ПО, производители все же могут слегка подправить свои программы, чтобы полнее использовать преимущества этой технологии», — советует Фрейвел из Intel. Компания не склонна раскрывать конкретные моменты, но, по словам Фрейвела, разработчики приложения для редактирования изображений и видео, вероятно, окажутся одними из первых, кто решил оптимизировать предлагаемые ими продукты. «Если вы посмотрите на то, как сейчас выглядит кодирование и перекодирование видео, то обнаружите, что оно на редкость интенсивно использует процессор. Там имеется очень много мест, где вы, задав в программе обращение к Hyper-Threading, сумеете получить выигрыш от применения незадействованных процессорных тактов», — считает Фрейвел. (По утверждению компании Intel, для полного использования возможностей Hyper-Threading следует запускать пары приложений, одно из которых применяет целочисленные расчеты, а второе — с плавающей запятой.)
«Использовать возможности Hyper-Threading, — добавляет он, — сумеют также и разработчики видеоигр, чтобы одновременно усложнить механизм искусственного интеллекта, управляющий этими играми, и создать для них более реалистическое трехмерное окружение».
«Компания Intel несомненно надеется на то, что благодаря Hyper-Threading продажи ПК резко возрастут по сравнению с сегодняшними, — замечает Крюэлл из MDR. — Если вы посмотрите, как это все спланировано по времени, то увидите, что Intel явно пытается подстегнуть рынок. У компании появился самый свежий и мощный процессор с новейшим загадочным словом в его характеристике, и это может стать эффективным маркетинговым инструментом».
Грядущая конкуренция
Вряд ли конкуренты не зашевелятся в тот момент, когда Intel начнет трубить о своей новой технологии. Компания AMD где-то в первой половине 2003 г. приступит к выпуску усовершенствованной версии своего нынешнего кристалла Athlon XP под кодовым названием Barton, а также 64-битовых процессоров на основе Hammer. По мнению Крюэлла, высокоэффективный Hammer, выпускаемый со встроенными контроллерами памяти, должен помочь AMD энергично конкурировать с Intel Pentium 4, применяющим Hyper-Threading.
Однако вам лучше пока руководствоваться такими простыми критериями, как производительность и цена, и выбрать какую-нибудь машину с более ранее выпущенным процессором Pentium 4 компании Intel или мощную систему на базе Athlon XP. Системы с новым Pentium 4 стоит приобретать в том случае, если вы серьезно заинтересованы в работе с многопотоковыми приложениями, активно используете программы редактирования фото- и видеоизображений или же вам никак не обойтись без многозадачности. Не забудьте только тщательно отбирать приложения. (Компания Intel советует сочетать пары задач, одна из которых использует целочисленные данные, а другая — с плавающей запятой. — Прим. ред.)
Tom Mainelli. Two CPUs in One? PC World, январь 2003 г., с. 26.
Заметки из лаборатории
Windows XP
Для достижения оптимальной производительности при работе с одним приложением недостаточно отключить Hyper-Threading в BIOS своей новой системы — надо еще и выключить ПК и заново переустановить Windows XP. Подобные действия обусловлены тем, что мультипроцессорная версия Windows XP загружает больше файлов и использует больше ресурсов, чем стандартная, что приводит к снижению производительности. Когда вы отключаете Hyper-Threading, эти загруженные файлы остаются.
Adobe Photoshop
Рост производительности, демонстрируемый пакетом Adobe Photoshop при использовании Hyper-Threading, может быть воистину впечатляющим, но для этого нужно применить правильные фильтры (типа кристаллизации или радиального смазывания, Radial Blur), т. е. те, которые предполагают выполнение большого количества вычислений в процессе работы с ними, а не ограничиваются простым преобразованием. Множество параллельных вычислений поддерживают ЦП в загруженном состоянии и тем способствуют извлечению преимуществ Hyper-Threading. Заметьте, что вы можете получить эффект закупоривания, если имеете дело с несколькими процессами приложения (или несколькими однопоточными задачами), пытающимися обращаться к одним и тем же ресурсам.
Как работает Hyper-Threading
Цель разработанной компанией Intel новой технологии заключается в более полном использовании ресурсов ЦП для решения задачи. По формулировке Брайана Фрейвела, менеджера компании Intel по маркетингу настольных систем, «предыдущие процессоры — это один повар с одной сковородой, тогда как новый процессор — это тот же повар, но вот сковороды у него уже две». Повар, который работает одновременно с двумя сковородами, по идее в состоянии завершить всю работу за меньшее время.
Без технологии Hyper-Threading. Когда многозадачное приложение или несколько одновременно работающих приложений посылают запросы ЦП, то они выстраиваются в очередь, которую приходится соблюдать. В результате чего последующее приложение простаивает до тех пор, пока не будет завершена задача предыдущего. При этом часть ресурсов ЦП не используется.
С технологией Hyper-Threading. Процессор и операционная система способны обнаруживать множественные запросы от приложений и подавать их на ЦП таким образом, чтобы они обрабатывались одновременно. Это должно обеспечивать более эффективное использование ресурсов и позволять быстрее выполнять задачи
