Wolfdale a Yorkfield: Core 2 E8200 a QX9770

22. 2. 2008

Současnost na poli desktopových procesorů

V lednu se začaly v obchodech objevovat dvoujádrové procesory Core 2 Duo vyrobené už nově 45nm technologií. Pokradmu, bez fanfár, bez ohňostrojů. Fandům hardwaru ale benefity plynoucí z 45nm výrobního procesu, větší cache a vlastně i nižší ceny nemohly uniknout.

Velmi rychle si zjistili, že Core 2 Duo E8400 je díky vyššímu násobiči a nikoli dramaticky navýšené ceně proti základnímu modelu vhodný pro overclocking, E8200 ocení ti, kdo nepotřebují 4 a více GHz anebo mají natolik dobrou základní desku a paměti, že i procesor s nejvyšším násobičem osm doženou opravdu vysoko.

Intel Core 2 Duo E8200 (Wolfdale, 45 nm)

V neposlední řadě jsou tu uživatelé, kteří netouží po honbě za takovým frekvencemi a architektura Core 2 jim přijde dostatečně výkonná na základní, či jen mírně zvýšené frekvenci. Pro ně tvoří Core 2 Duo E8200 v ceně okolo 4 000 Kč v Box balení s chladičem zajímavou nabídku. A hlavně je dobře k sehnání (mimo balení bez chladiče, tzv. tray).

Předchozí tabulka stručně srovnává procesory, které se objeví v dnešním testu. Core 2 Duo E8200 v souboji Wolfdale vs. Conroe podrobíme srovnání se svým přímým předchůdcem, populárním E6750. Stejný takt, stejná FSB, rozdíl hlavně v cache a v případě aplikací jako DivX také v přidání SSE4.1 instrukcí u E8200. Zkusili jsme i nejvýkonnější čtyřjádro, QX9770 za téměř 30 000 Kč bude pro většinu uživatelů jen takovou zajímavostí.

Další tabulka nám ukazuje jakýsi průřez rodinou 45nm desktopových procesorů Intel. Vidíte dosud všechny vydané Wolfdale včetně E8500 s půlkovým násobičem a očekávaný čtyřjádrový procesor Q9450. Ten se od Core 2 Extreme QX9770 liší jen nižší FSB a nižším násobičem, proto jsme jeho výkon stejně jako další servery mohly díky QX9770 přesně nasimulovat.

Když se podíváme pouze na čtyřjádrové procesory Intelu, vidíme, že Q9450 nebude oproti Q6600 zase takovým trhákem. Q6600 bude při uvedení Q9450 stát o dost méně, v revizi G0 nemá zřejmě ani o moc vyšší spotřebu, uvidíme, zda 45nm Core 2 Quad půjdou lépe přetaktovat, i když právě zmíněná revize je na tom s overclockem velmi dobře. Nejslabším členem je Q9300, který bude mít zapnuto asi jen polovinu cache a zatím podle cen na evropských eshopech nevypadá nikterak výhodně. V přehledu z důvodu prostoru chybí 2,83GHz Q9550, už zmíněný QX9650 a dnes ještě prodávaný 65nm QX6700.

AMD je na stejné frekvenci levnější, ale zhruba platí, že ani 3,2GHz Athlon 64 X2 2,66 GHz Core 2 Duo neporazí, rezerva pro přetaktování pak hraje jasně do karet architektuře Core 2. Výhodnost modelů Athlon 64 X2 4000+ EE až 5000+ EE je jinou kapitolou a v této oblasti je pro běžné uživatele (= netaktují) velice konkurenceschopné.

Phenom 9500 je o dost levnější než Core 2 Quad Q6600, ale také pomalejší, s minimálním potenciálem pro zvýšení frekvence a s nepříjemnou chybou, která ač se vás pravděpodobně nemusí týkat, přece jen od koupě odrazuje (co kdyby...).

Opakování, matka moudrosti: 45 nm a Penryn

Co přináší 45nm technologie

12. listopadu 2007 byla na trh uvedena nová rodina procesorů na 45nm technologii. Po ne až tak dávném prosazení 65nm technologie tedy Intel udělal další velký krok vpřed, a zasadil tak AMD tvrdou ránu. 65nm čtyřjádrových procesorů už Intel prodal 3 miliony kusů, uvidíme, zda 45nm budou ještě úspěšnější.

Intel Core 2 Extreme QX9650, první 45nm procesor, který jsme testovali

Při přechodu z 65nm na 45nm technologii bylo třeba překonat řadu zásadních problémů. Polysilikonová elektroda, která byla používána v 65nm procesorech už nedokázala plně regulovat protékající proud. Byla tedy nahrazena kovovou elektrodou, která je v redukci proudu efektivnější.

Stálým zmenšováním tranzistorů se vrstva dielektrika neustále zužovala až se v současných 65nm procesorech dostala až na svou hranici. Dalším ztenčováním by již přestala plnit svou funkci, a proto byla nahrazena novým materiálem, hafniem. Dielektrium se označuje jako High-k.

Těmito zásadními změnami bylo dosaženo větší hustoty tranzistorů a menších ztrát energie (tím poté i nižší spotřeby procesoru). Vyšší hustota tranzistorů umožňuje vytvářet menší čipy se stejným výkonem nebo na stávající plochu čipu umístit mnohem více prvků. Druhá možnost je i případ nově uvedených procesorů rodiny Penryn.

Základní myšlenka Penrynu stojí na menší ploše jádra. Menší tranzistory znamenají menší odběr proudu, takže menší produkci tepla. To umožňuje dosáhnout vyšších frekvencí a tím pádem i vyššího výkonu. Intel oznámil až o 30% nižší spotřebu oproti procesorům postaveným na 65nm technologii.

Další vylepšení architektury:

Virtualizační technologie Enhanced Intel Virtualization – přechody mezi virtuálními stroji (vstupní a výstupní časy) byly pomocí hardwarových změn zrychleny v průměru o 25 až 75 procent bez potřeby měnit software.
Rychlé dělení čísel – díky technice Radix 16 stoupla rychlost dělení ve srovnání s předchozí generací zhruba na dvojnásobek.
Unikátní dočasný zásobník (Unique Super Shuffle Engine) – díky širšímu, 128bitovému zásobníku se výrazně zvyšuje výkon SSE instrukcí, které vyžadují přesuny dat. Tato funkce zvýší výkon tvorby obsahu, úpravy obrazu, videa a technických výpočtů.

V cenících žádný procesor Penryn ale není?

Jako Penryn je označována celá série procesorů na 45nm technologii. Intel Core 2 Extreme QX9650 byl první vydaný procesor z této série. Ostatních byly nebo budou vydány v lednu až březnu roku 2008. Pro pořádek bychom měli uvést jejich kódová označení, v kterých se člověk lehce zaplete.

Čtyřjádrový procesor Xeon nese kódové označení Harpertown. Desktopové procesory Penryn o čtyřech jádrech se označují Yorkfield. Wolfdale je označení pro 45nm dvoujádra.

Kromě toho bylo přidáno několik menších změn. Nejdůležitější z nich je zvětšení kapacity L2 cache. U dvoujádrových procesorů se ze 4 MB zvýšila na 6 MB, čtyřjádra dostali namísto 8 MB (2× 4 MB) hezkých 12 MB L2 cache. Byly také přidány nové instrukce ze sady SSE4, které dodávají ještě lepší výkon pro zpracování videa ve formátu HD (jsou-li kodekem použity). Sada SSE4 není v procesoru ještě kompletní (to až v dalších procesorech Intel), proto je ve výčtu parametrů Yorkfieldu uváděna jako SSE4.1.

Větší cache a nový set instrukcí vyžadují nějaké ty tranzistory navíc. Současná generace čtyřjádrových procesorů má 582 milionů tranzistorů, procesory série Penryn jich obsahují zhruba 820 milionů. To je o více než 40% navíc při velikosti 214 mm². Tranzistory na současných čtyřjádrech (Kentsfield) zabírají 286 mm² prostoru. Procesory tak (co se týče celkového počtu tranzistorů pro jádra) po delší době předehnaly zase grafické karty, nejkomplexnější GPU zatím nepřesáhly 750 milionů tranzistorů. GPU jsou však zatím jedním kusem křemíku, kdežto procesor spojuje více jader.

Core 2 Extreme QX9770 (Yorkfield) – fotky, Cpu-Z a CoreTemp

Extrémní čtyřjádro QX9770 bylo nakonec důvodem, proč jsem procesory nemohl nadále testovat na desce s Intel P35 (Asus P5K-E WiFi AP). Ani po aktualizaci BIOSu s ním deska totiž vůbec nekamarádí, neuslyšíte jediné pípnutí.

Pro test jsem tedy nakonec zvolil desku DFI LanParty UT X38, jejíž čipová sada sice také procesorem používanou FSB 1600 MHz oficiálně nepodporuje, ale poté, co procesor nastartuje na nižší celkové frekvenci s FSB 1333 MHz (333 MHz, 1333 MHz je efektivní takt quad-pumped sběrnice), jen v BIOSu nastavíte 400 MHz (1600 efektivně) a fungujete.

Parametry procesoru jsou opravdu maximalistické, ani tento titán však nezískal ve Windows Vista index 6,0. Následující screenshot prokazuje 24-cestnou 6MB L2 cache (pro každé jádro):

Takto podle CoreTemp vypadaly teploty procesoru v režimu nečinnosti (idle), kdy se použije EIST (Enhanced Intel SpeedStep, viz screenshot z Cpu-Z) pro snížení násobiče. Zrovna chlazeno chladičem Evercool Buffalo na plné otáčky:

V nečinnosti bych hodnotám z CoreTemp snad ještě věřil, v delší plné zátěži (prime 95 25.5, in-place large FFTs, čtyři vlákna) si však myslím, že teplota CPU byla vyšší:

Core 2 Duo E8200 (Wolfdale) – fotky, Cpu-Z a CoreTemp

Pro ty, co ještě neviděli nikdy balení procesoru (Box) Intel a procesor buď kupují už zamontovaný v PC anebo v levnějším balení tray, mám následující exkurzi po krásné modré krabičce s okýnky na chladič a procesor. V něm najdete i manuál, ten však neobsahuje takřka žádné zajímavé informace.

Po rozbalení vás doslova posadí na zadek nizounký chladič bez měděného jádra. Tohle může dnes 2,66GHz procesor uchladit? (odpověď je ano a nemusí to být ani nijak tragicky hlučné a dokonce se s tím dá i trochu taktovat)

Samotný procesor pak vypadá uniformně jako další Core 2, někoho možná zaujme série na rozvaděči tepla, jiného druhá strana procesoru s LGA ploškami:

Core 2 Duo E8200 šlape stejně jako QX9650 v desce P35 bez potíží, takovéto frekvence mu nastavila deska DFI X38, napětí bylo dle BIOSu nižší než reportuje Cpu-Z:

CoreTemp i základní deska byly z teplot procesoru dost zmatené, toto je ještě s Box chladičem, na jehož pasivu jsem při zátěži bezdotykovým infračerveným teploměrem naměřil 43 stupňů Celsia:

Abych byl přesný, tato teplota není ze zátěže, ale z idle a podrobněji je to takto:

po zapnutí je v BIOSu teplota jednoho jádra asi 7 stupňů a druhého asi 21 stupňů
ve Windows CoreTemp po startu ukázal 11 stupňů a 22 stupňů
jakmile procesor jen trochu zatížíte okamžitě se z čísla 11 stane číslo vyšší jak 30
když zátěž vypnete, první teplota pomalu padá zase k číslu 11 či 12

S teplotami je tedy legrace, termoregulaci deskou to může pěkně zmást.

Testovací sestava, 3DMark, PCMark, Super PI, Fritz Chess

Jak už jsem zmínil, testoval jsem na desce s čipovou sadou Intel X38, procesor Q9450 byl nasimulován změnou násobiče a FSB procesoru QX9770.

Aplikace: komprimace, video, MP3, rendering a fotky

V jednotlivých aplikací k využití čtyř jader příliš nedochází, kdyby například komprimace ve WinRAR byla stejně vícevláknová jako zabudovaný benchmark, bylo by to jinak. Takto si více jader užijete (kromě souběžně vykonávaných úloh) hlavně při renderingu a převodu do DivX, jež umožňuje vícevláknové nastavení.

Core 2 Duo E8200 je pomalejší jen v podivném benchmarku WinRAR (vícecestná cache?), v praxi (dokonce i v komprimaci složky týmž programem) pak zpravidla o několik procent rychlejší než E6750.

Hry: World in Conflict, ET:QW, Crysis, UT3 a Lost Planet

Ve hrách ze čtyř jader profituje Unreal Tournament 3, World in Conflict a Enemy Territory: Quake Wars. Většinou ale velmi mírně a třeba takové Lost Planet: Extreme Condition je i při 640 × 480 a nastavení čtyř souběžných operací zcela limitované grafické kartou, stejně jako CPU benchmark v Crysis. Nastavovat u her jako Crysis zcela nekoukatelná nízká rozlišení a nulové detaily, jen abych ukázal skutečně jen teoretickou výhodu dražších procesorů, opravdu nechci.

Testy více procesorů, Intel P35 + X38

Protože jsem kvůli QX9770 musel přejít na jinou základní desku, nemohl jsem již použít naměřené výsledky na P35. To byla kvůli neúčasti procesorů jako QX6850 a QX9650 trochu škoda, a tak vám jako zajímavost (nikoli objektivní a přesné srovnání procesorů) přináším i výsledky z P35 a X38 v jediném grafu.

Samozřejmě pouze z těch aplikací, kde byla dodržena přesně stejná metodika. Nastavení pamětí bylo stejné, grafická karta také, a tak můžete procesor E6750, který jsem změřil na obou deskách použít jako pojítko. Asus P5K-E s P35 je většinou rychlejší v testech citlivých na propustnost paměťového subsystému.

Přetaktování Core 2 Duo E8200

Na trhání rekordů s QX9770 jsem neměl vybavení a ani čas, tak jsem se vrhl na pro běžné uživatele mnohem zajímavější taktování Core 2 Duo E8200. Násobič tohoto procesoru (8) není dostatečně vysoký, takže bude hodně záležet na schopnostech základní desky. S pamětmi DDR2-1066 jsem nebyl nijak limitován, horší to bylo s FSB.

Na desce DFI LanParty UT X38 jsem nejprve zjistil, že na 3,2 GHz (FSB 400 MHz) běží procesor s jen mírně zvýšeným napětím 1,2 V a měl jsem radost z dobrého kusu. Na 3,6 GHz (FSB 450 MHz) euforie pokračovala, 1,3 V úplně stačilo. Tuto konfiguraci dle teploty pasivu uchladí i malý Box chladič, delšího provozu jsem se ale bál, a tak jsem nasadil Arctic Cooling Freezer 7 Pro.

Následně jsem na této frekvenci projel všechny testy a pokračoval s taktováním. 460 MHz už nebylo stabilních ani s 1,45 V, výš s napětím jsem se bál jít a také by to bylo zbytečné, nedostal jsem se před POST. Zkusil jsem procesor vložit do desky Asus P5K-E s P35 a jaké bylo moje překvapení, když na 475 MHz FSB, tedy 3,8 GHz jsem absolvoval POST bez problémů a dostal se až k pádu při startu Windows. Vyšší napětí učinilo tuto frekvenci stabilní.

Deska Asus P5K-E pokračovala v drcení DFI LanParty X38 i nadále: 500 MHz FSB, 4 GHz, bohužel už 1,55 V, POST v pořádku, start Windows také, pád při provozu prime95. Na vyšší napětí nemám nervy, 3,8 GHz na slušné desce však z procesoru většinou asi vymáčknete.

A ještě jedno zjištění: zapnutý či vypnutý EIST nemá na stabilitu pře přetaktování žádný vliv, vždy jsem zkoušel oboje nastavení. Nárůst výkonu při přetaktování vidíte v následující tabulce, při přetaktování na 3,6 GHz (FSB 450) se mi bohužel už nepodařilo udržet paměti na 800 MHz:

Spotřeba a verdikt

Následující grafy spotřeby procesoru berte trošku s rezervou, jedná se o spotřebu celé sestavy naměřenou zásuvkovým wattmetrem. Svou roli hraje účinnost zdroje při různé zátěži, další nepřenost vnáší samotný přístroj.

U Core 2 Extreme QX9770 jsem se setkal se stejným problémem jako třeba AnandTech. U Engineering samplu bylo něco špatně se spotřebou, nepomohl ani podtaktování na Q9450. Na AnandTechu měli problém procesor vůbec uchladit Box chladičem (a to jen ten pro quad core Intely docela solidní).

Fantastická byla ale spotřeba 45nm Core 2 Duo E8200 (Wolfdale), 8 wattů v idle proti jinak skoro stejnému 65nm Core 2 Duo E6750 se počítá.

V zátěži je energetická úspornost E8200 doslova zářným příkladem. TDP 65 W u E8200 i E6750 nemá s maximálním odběrem v zátěži i přes možné nepřesnosti v měření nic společného.

Verdikt

Hodnotit demonstraci sil v podobě Core 2 Extreme QX9770 s šílenou cenou a některými neduhy nedopilovaného vzorku asi nemá cenu. Core 2 Duo E8200 alias nejlevnější Wolfdale je to, co nás zajímá.

Pro mě byl tento procesor příjemným překvapením. Na marketing Intelu kolem 45 nm jsem moc nedal, jenže ono to i v praxi přináší příjemná zlepšení v podobě citelně nižší spotřeby, dle teplot pasivu i velikosti chladiče zřejmě i ve sníženém zahřívání a nakonec i ve snadnějším přetaktování (při nižších napětích).

Hodně uživatelů zvyšuje výkon počítače již jen kvůli hrám a tam čtyřjádrový procesoru opravdu zatím nepotřebujete. Přetaktovaný dvoujádrový procesor s architekturou Core 2 vám opravdu postačí, zbytek nechte na grafické kartě. Do čtyřjádra bych investoval jen v případě nějaké seriózní práce, u které bude vědět, že jej využiji, případně při maniakálním kódování stovek filmů do DivX.