介绍:
AMD Thunderbird(雷鸟)
最近一段时间在X86处理器的舞台上占据旗舰位置的非AMD的Athlon (速龙)处理器莫属。自从Intel在九八年的晚些时候开始在它的Celeron(赛扬)表现不错的老"Mendocino"核心上整合128KB二级缓存后,相继的一系列处理器沿袭了这一设计。第二款是"Dixon",Intel的移动式Pentium II处理器,带有256KB二级缓存。然后AMD推出了K6-3处理器,同样支持256 KB 的整合二级缓存。最后,Intel发布了著名的"Coppermine"铜矿核心,同样支持256 KB 的整合二级缓存以使Pentium III处理器有足够的本钱和AMD的Athlon(速龙)处理器一较长短。现在AMD又发布了一款新的Athlon(速龙)处理器,使用性能更加优异的"Thunderbird"(雷鸟)核心,真是你方唱罢我登场,处理器市场一片繁荣景象。
核心整合二级缓存造成性能的差异
让二级缓存和处理器的核心共享一块硅晶片,有几个大的优势使这个解决方案十分诱人,但同时并不容易实现。
核心整合二级缓存速度更快
核心整合二级缓存的首要优势就是和处理器的核心共享一块硅晶片,两者可以跑同样的时钟规格。这意味着核心和二级缓存时钟频率是一样的,可以确信核心不用等待更长的时间直到二级缓存将数据送过来。以前,二级缓存被做在外部的印刷电路板上的时候,它只能按照处理器核心速度的半速或更低的速度工作。最差的情况发生在Athlon(速龙)处理器900、950 或者1000 MHz的芯片上,这三款处理器的二级缓存工作在核心的三分之一速度上,迫使处理器核心停下来等待2个时钟周期直到二级缓存将数据送过来。第三方的外部二级缓存(SRAM,静态存储器)制造商目前造不出能够支持时钟频率400 MHz以上的外部二级缓存,因此迄今为止,跨世纪的1GB的Athlon(速龙)处理器拥有的二级缓存的速度几乎不可能超过800MHz的同伴。核心整合二级缓存能够使核心接受数据的等待时间降到最小,即使核心速度达到1GHz。
核心整合二级缓存提供了更好的连接通路
另一个改进是在核心和二级缓存之间的数据宽度。外部二级缓存模块需要和系统核心进行连接,二者之间的数据宽度越宽,组件彼此之间的连接针脚越多。但是一个处理器芯片合理拥有的针脚数量是有限的,相应限制外部二级缓存仅仅拥有了64位的数据宽度。你可以想象那些针脚限制在核心整合二级缓存上并不存在。在这里数据的宽度只取决于处理器设计者的决心,可以尽情发挥。Intel加宽Pentium III "Coppermine"核心和二级缓存之间的数据宽度达到256位(部分Intel的"增强传输缓存"),这意味着比老的"Katmai"的核心与二级缓存之间的数据宽度增加了三倍。幸运的是,AMD的工程师在thunderbird(雷鸟)处理器上做了同样的工作,雷鸟使用"16路联合"取代了老Athlon的"4路联合"。
核心整合二级缓存可以使处理器做得更小巧
第三点改进对芯片的内在性能毫无帮助,但同样重要。你们中的大部分人应该记得当时Intel介绍"Slot1"和"SEC单边直插卡匣"。这个"笨拙"的包装必须能够容纳处理器核心和外部二级缓存所在的印刷电路板。当二级缓存被集成在处理器核心的同一块硅晶片上后,就不在需要类似于"Slot1"或"SlotA"卡匣的封装方案。这就是为什么潮流又回到便宜而容易实现的PGA(针脚网格排列)封装的原因。这对Intel来说意味着将从"Slot1"架构转移到"Socket370"而AMD从"SlotA"转移到"SocketA"。SocketA462针的插槽设计意味X86处理器的新架构的诞生。
总而言之,处理器的外形明显改观。一颗带有整合二级缓存的处理器能够提高性能同时减少系统开销。例如Intel从"Katmai"转移到"Coppermine",从有关铜矿处理器的文章可以知道性能上有10%的提高。
对核心整合二级缓存不利的一面是将所有百万计的晶体管整合进处理器的核心是一件困难的事。缓存需要大量的硅晶片和大量能源。"Mendocino","Dixon"和K6-3芯片的核心整合二级缓存仍然使用0.25微米的制造工艺,但0.18微米的新工艺使核心整合二级缓存重新充满了吸引力。
Thunderbird(雷鸟)详细规格
现在AMD用256KB全速核心整合二级缓存武装了它的Athlon(速龙)核心,同时带来所有上述的好处。新的处理器有一个不错的名字"Thunderbird"雷鸟,但是零售市场的产品将会仿照Intel的做法,Intel从Katmai转到Coppermine,仍然使用Pentium III一致称号。"Thunderbird"将仍然使用"Athlon"速龙处理器的名字进行销售,而且区别新旧两款芯片十分容易,因为"Thunderbird-Athlon"将是"SocketA"版本,同时供应的"Athlon"将仍然是"SlotA"版本。
我试图用一张表格描述雷鸟和它的前辈之间的区别。所有两者共同的特点表中没有列出。
Athlon | “Thunderbird”Athlon | |
制造工艺 | 0.25 / 0.18微米, 铝联接 | 0.18微米, 铝 / 铜联结 |
核心尺寸 | 102 mm2 (0.18 微米) | 117 mm2 |
核心晶体管数量 | 2200万 | 3700万 |
电压 | 1.6 – 1.8V | 1.7V |
1GHz时的功耗 | 65W | 54W |
1GHz时最大电流 | 37 A | 33.6 A |
二级缓存位置 | 外部 | 核心整合 |
二级缓存尺寸 | 512 KB | 256KB |
二级缓存时钟频率 | 33 / 40 / 50 %的核心频率 | 100%的核心频率 |
二级缓存数据宽度 | 64位宽度 | 64位宽度 |
二级缓存组织方式 | 2路联合 | 16路联合 |
封装 | SlotA卡匣 | SocketA “CPGA” SlotA卡匣(专供OEM) |
支持芯片组 | AMD 750 AMD 760 VIA Apollo KX133 | AMD 750 AMD 760 VIA Apollo KT133 |
你可以看到雷鸟仍然需要大量的能源和电流,因此你还是需要一个强劲的机箱电源。你将能看到两种不同版本的雷鸟处理器。一种是使用铝联结的工艺,在AMD的Fab25工厂制造,另一种使用最新的铜联结工艺,在德累斯顿的Fab30工厂生产。目前除了两者颜色不同还找不出任何差别。使用铝联结的工艺的芯片是蓝色的,而铜联结工艺的那种是绿色的。
Fab25生产的铝联结工艺"雷鸟" | Fab30生产的铜联结工艺"雷鸟" |
我分析了雷鸟的新的代码,请看下图:
这个基准据说AMD又有小的改动,遗憾的是我没有进一步的详细资料。
超频爱好者将失望了,因为雷鸟处理器锁了倍频,金手指设备将毫无用处,除非SlotA版本的雷鸟。
Thunderbird(雷鸟)价格
据我知道,雷鸟处理器生产成本相对便宜,而且AMD将因此以十分平易近人的价格供应给市场,尤其当你将它和Intel的PIII处理器的价格相比。
Thunderbird 时钟速度 | 价格 |
750 MHz | $319 |
800 MHz | $359 |
850 MHz | $507 |
900 MHz | $589 |
950 MHz | $759 |
1000 MHz | $990 |
SlotA Thunderbird(雷鸟)
SlotA版本的雷鸟处理器 |
我十分幸运地得到了一块SlotA版本的雷鸟处理器,原则上这种处理器将只供给经过挑选的OEM客户,我在一块拥有最新BIOS的Asus K7V板子上运行了这块芯片,没有任何问题。无论如何,试图对这款处理器进行超频是失败的。虽然金手指设备在这块处理器上工作的很好,它仍然不可能将这块750MHz的处理器可靠地超到800MHz。这可能是我拿到的是样片的关系,但有谣传说SlotA版本的Thunderbirds如果在800 MHz及其以上版本将不能在KX133的平台上可靠地工作,不排除这个可能。我会花更多的时间关注这件事,并及时将我的发现告诉各位看官。我还试图找到关于SocketA的Thunderbirds能否通过SocketA转接卡在SlotA的主板上正常工作的问题答案。目前AMD 还是认为那些SocketA转SlotA卡工作不是很稳定。
上图为老的Athlon处理器,下图为SlotA的Thunderbird处理器 |
你可以看到SlotA版本的Thunderbird处理器看上去很象它的大哥,但少了两侧的二级缓存。
SocketA版本的雷鸟处理器
新的SocketA采用462针脚的结构,因此看上去和Intel处理器采用的Socket370有很大的差别。
Socket A | Socket370 |
迄今为止,SocketA所支持的套片只有AMD的750芯片组和VIA的最新Apollo KT133,我希望能看到更多的新SocketA主板上市,这样才能推动芯片市场的繁荣。
芯片组
迄今为止,新的Thunderbird(雷鸟)处理器的主板芯片组选择余地并不大。AMD宣布他们相对较老的750芯片组能支持Thunderbird(雷鸟),更新一些的Apollo KX133芯片组好象不能很好地支持Thunderbird(雷鸟)。因此VIA发布了Apollo KT133芯片组,没有任何创新,只比KX133套片增加了对SocketA的支持,所以请不要期望任何新的特性。
KT133过去又叫"KZ133"。AMD目前正在750套片的基础上开发下一代令人震惊的"AMD 760"。据说支持DDR-SDRAM,值得我们这些DIYer期待。估计上市时间会是2000年的8月左右。
测试Thunderbird(雷鸟)的主板
在这次测试中,我找来了三款不同的SocketA主板,采用VIA的Apollo KT133套片,可以很好地支持我们的1 GHz的Thunderbird(雷鸟)。一块是由Compaq制造的OEM产品 AMD的官方评价系统"Pipeline-1",也有人说由华硕制造的。
Pipeline-1 |
不幸的是这块主板作为OEM产品,没有留任何人工调整的余地,我甚至不能改变内存时钟。
第二块主板是直接从VIA得到的KT133公板VT5276D。我的测试显示这块主板表现出最佳的性能,所以我用它作为我测试的标准。
VT5276D |
最后一块是MSI(微星)的K7T Pro。由于发布时间较早,它的性能排名最后。
测试设置
鉴于最近在网上看的一篇"千兆战争"的文章,我采用了NVIDIA的5.08驱动,所有它的后续版本都没它速度快,我坚信这一点从而坚持采用这一版本。
AMD Athlon测试平台信息 | |
所有测试用显示卡 | NVIDIA GeForce 256 DDR SGRAM 32MB |
所有测试用硬盘 | Seagate Barracuda ATA ST320430A |
所有测试用处理器 | Athlon(Thunderbird核心) / Athlon(老核心),1GHz |
VIA Apollo KT133芯片组 | |
主板 | VIA KT133公板VT 5276D |
内存 | 128 MB, Micron PC133 SDRAM CAS2 |
网卡 | 3Com 3C905B-TX |
VIA Apollo KX133 芯片组 | |
主板 | Asus K7V, BIOS 2000年5月 |
内存 | 128 MB,Micron PC133 SDRAM CAS2 |
网卡 | 3Com 3C905B-TX |
AMD 750 “Irongate”芯片组 | |
主板 | Asus K7M,1.04版本,C6,Super Bypass(超级旁路打开),ACPI BIOS 128 beta (02.03.2000), AGP2x打开 |
内存 | 128 MB, Micron PC133 SDRAM CAS2 |
网卡 | 3Com 3C905B-TX |
Intel Pentium III测试平台信息 | |
所有测试用显示卡 | NVIDIA GeForce 256 DDR SGRAM 32MB |
所有测试用硬盘 | Seagate Barracuda ATA ST320430A |
所有测试用处理器 | Intel Pentium III 1GHz, 133 MHz前端总线 |
Intel i815芯片组预览版A2 | |
主板 | 没有信息 |
内存 | 128 MB, Wichmann WorkX MXM128 PC133 SDRAM CAS2 |
网卡 | 3Com 3C905B-TX |
VIA Apollo Pro 133A芯片组 | |
主板 | Asus P3V4X, ACPI BIOS 1002 final,2000年三月 |
内存 | 128 MB, Enhanced Memory Systems PC133 HSDRAM CAS2 |
网卡 | 3Com 3C905B-TX |
Intel 440 BX芯片组 | |
主板 | Asus P3B-F, ACPI BIOS 1005 beta 01, March 2000 |
内存 | 128 MB, Enhanced Memory Systems PC133 HSDRAM CAS2 |
IDE界面 | Promise Ultra66 PCI卡 |
网卡 | 3Com 3C905B-TX |
Intel 820芯片组 | |
主板 | Asus P3C-L, ACPI BIOS 1020 beta 05,2000年三月 |
内存 | 128 MB, Samsung PC800 RDRAM,BIOS可调RDRAM时钟 |
网卡 | 板载 i82559 |
Intel 840芯片组 | |
主板 | OR840, 特别版本BIOS |
内存 | 128 MB, Samsung PC800 RDRAM 128 MB, Samsung PC700 RDRAM, PC600 RDRAM |
网卡 | 板载 i82559 |
驱动信息 | |
显示卡驱动 | NVIDIA 4.12.01.0508 |
VIA芯片组viagart.vxd | AGP 驱动 4.22 |
ATA驱动 | Promise Ultra66 驱动1.43 Intel Ultra ATA BM 驱动 v5.00.038 最新的VIA ATA BM驱动 |
环境设置 | |
操作系统版本 | Windows 98 第二版4.10.2222 A 屏幕解析度1024x768x16位x85Hz SPECviewperf下 1280x1024x32位x85Hz |
DirectX 版本 | 7.0 |
Quake 2 雷神之槌 | 3.20版本 命令行= +set cd_nocd 1 +set s_initsound 0 , 640x480x16 使用“Crusher Demo”作为测试场景 |
Quake 3 Arena 雷神之槌竞技场 | 零售版本 命令行= +set cd_nocd 1
+set s_initsound 0 图像细节设置为“Normal”,640x480x16
使用“Q3DEMO1”作为测试场景 |
兵人 | 可下载的演示版本 命令行= -timedemo 640x480x16 |
Unreal Tournament 虚幻锦标赛 | 4.05b版本 高质量纹理,中质量皮肤,无晃动 640x480x16 使用“UTBench”作为测试场景 |
测试结果
显而易见的是我们盼望AMD芯片性能的增长可以象Intel从Katmai转移到Coppermine一样。最近Intel再次开始推动它的整数性能,虽然老款的Athlon(速龙)处理器可以在任何一项涉及浮点性能的测试中全面压倒Pentium III处理器,但在整数运算方面,Coppermine (铜矿)Pentium III能够略胜一畴,我希望AMD能在雷鸟上予以反击。让我们看一下测试结果:
Sysmark2000
芯片性能的增长完全达到了期望值。在Sysmark2000中, AMD的新处理器比老速龙快了9%,因此超过了Coppermine(铜矿)核心的PIII处理器,除非你使用超频的BX133主板或昂贵的i840平台。
3D 游戏性能
在Quake 3中,Thunderbird(雷鸟)同样超越了它的前辈。只有一块运行在非正式的BX133主板上的千兆Pentium III超越了它。
在Quake 2中,Thunderbird甩开了所有的竞争对手,即使BX133也不能拯救Intel滑落到老二的位置。
在兵人中情况差不多。Thunderbird(雷鸟)能够领先除了运行在BX133上的Coppermine处理器以外的任何处理器。
Unreal Tournament 是一个被公认为及其依赖CPU的3D游戏,Thunderbird同样接近 Pentium III在BX133上的性能表现。
专业OpenGL应用表现- SPECviewperf 6.1.1
SPECviewperf 显示Thunderbird在老Athlon CPU上作出重大改进。它快速的二级缓存使它强大的浮点运算单元能够一次放入五个应用程序。
浮点运算单元性能
我惊奇地看到Thunderbird能够在我们的标准3D Studio Max浮点运算单元测试中获得如此高分。仅仅是核心整合二级缓存似乎无法解释这一现象,应该有其他的原因。
结论
"Athlon不错,但新的Athlon(Thunderbird)更好"这句话是对AMD新的Thunderbird(雷鸟)处理器的最好概括。新的整合二级缓存能够推进Athlon的性能到一个新的水平,在所有常规和专业的测试(没有为Intel的SSE指令做单方面优化)中,雷鸟完全可以胜过Intel的Pentium III。Thunderbird(雷鸟)平易近人的价格将会延续Athlon CPU的成功。无论如何,那些希望Thunderbird把Coppermine(铜矿)远远甩开的人可能要失望了。AMD将面对很多工作,如果他们让Athlon能够对抗Intel即将发布的"Willamette"处理器的话。
关于Thunderbird(雷鸟)不好的消息是现在Athlon系统的拥有者将面对无法升级的问题。Thunderbird(雷鸟)在零售市场只供应SocketA版本的产品,只有新的主板才支持这一芯片。我们必须看到使用SocketA转SlotA转接卡因为成品开发的速度很慢还遥遥无期。无论如何,AMD将中心转移到Athlon的SocketA版本确实是一件好事,那些想买一套新的Athlon系统的人现在可以用更便宜的价格获得更高的性能。至于"Duron",Thunderbird(雷鸟)的小兄弟,拥有64 KB的核心整合二级缓存,最近也发布了,AMD现在提供了一条直接的升级途径,同样使用SocketA的Duron处理器可以容易地被Thunderbird代替。
在Intel努力生产足够的800 MHz以上的Pentium III处理器的同时,AMD能够用Thunderbird抢占这个缺口,如果雷鸟能按时大量上市的话。在最近半年,AMD证明它能够使Athlon处理器做得比Pentium III更好,因此,我们可以期待同样的情况在Thunderbird上重演。
最后讲一下平台的问题,使用VIA Apollo KT133芯片组的SocketA主板可能是目前最好的选择,VIA的KT133仅仅是带有SocketA支持的KX133。但是它支持AGP4x,ATA66, PC133内存t。AMD的760芯片组和VIA的下一代Athlon芯片组KZ266一样,支持DDR SDRAM 、ATA100等先进特性,所以对新的Thunderbird和Duron来说它是更快的平台。
所有这一切我们期盼今年夏天可以变为现实,Thunderbird将以优异的性能和便宜的价格抢占一大块x86处理器的市场。Intel可能会被迫打破原有的计划,降低Pentium III的价格,除非"Willamette"掀起新一轮的性能竞赛 will start the performance race again。
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