Кто на свете всех мобильней?

2003 г

Кто на свете всех мобильней?

На CeBIT '2003, пожалуй, наиболее яркое впечатление оставила демонстрация мобильных микропроцессоров. Компания AMD показала свою разработку для рынка мобильных систем — процессор Athlon XP-M с пониженным напряжением питания. Но все-таки его затмила новинка от Intel — Intel Pentium-M. Мы попытаемся выяснить перспективы Athlon XP-M, использующего, в отличие от Pentium-M, ядро «настольного» Athlon XP, а также определить, каковы преимущества каждого из этих решений. Ведь у нас есть уникальная возможность посмотреть на две системы одинаковые в плане конструкции, за исключением рабочих систем. Сердцем одной их них (Fujitsu-Siemens Lifebook S2010) является микропроцессор Athlon XP-M, а второй (Fujitsu-Siemens Lifebook S6120) — Intel Pentium M.

В модельном ряду компании AMD имеется двенадцать моделей мобильных процессоров серии Athlon XP-M. Все они основаны на ядре Thoroughbred-B и выполнены по 0,13-мкм техпроцессу. В их числе изготовляемые в корпусе micro-PGA и предназначенные для использования в легких (массой менее 1,8 кг) ноутбуках чипы Athlon XP-M 1400+, 1500+, 1600+, 1700+ и 1800+ — первые процессоры компании для портативных ПК упомянутой категории. Кроме того, AMD представила пять чипов для массовых ноутбуков, ориентированных и на домашних, и на бизнес-пользователей, — Athlon XP-M 2000+, 2200+, 2400+, 2500+, 2600; при этом версии 2200+ и 2400+ доступны также в форм-факторе, оптимизированном под мобильные системы, которые позиционируются как «замена настольного ПК».

Отправной точкой в создании мобильного процессора всегда является не столько его производительность, сколько возможность максимально эффективно использовать режимы пониженного энергопотребления. Проблему экономии энергии оба производителя решают по-разному. Мобильные процессоры AMD поддерживают технологию PowerNow!, суть которой заключается в более эффективном использовании вычислительной мощности процессора, в зависимости от нагрузки. В результате достигается не только экономия энергии и увеличение срока жизни аккумуляторов, но и снижение тепловыделения, что позволяет создавать ноутбуки с низким уровнем шума. Если же приложение требует от системы большой вычислительной мощности, то напряжение и тактовая частота процессора возрастают до номинального уровня. Разумеется, все это происходит автоматически — если пользователь не установил особую схему энергосбережения принудительно. При работе операционная система непрерывно измеряет процессорную нагрузку и, используя специальный драйвер, динамически регулирует тактовую частоту и напряжение CPU. Возможные комбинации частота-напряжение хранятся в схеме энергосбережения в BIOS и не могут быть изменены пользователем. Кроме того, их комбинации зависят от самого процессора. При программировании схемы энергосбережения разработчик определяет возможность использования всех доступных комбинаций или только их части. Такая многоступенчатая система позволяет гибко управлять скоростью работы и энергопотреблением ноутбука.

Схожее назначение имеет и технология от Intel — она называется Enhanced Speedstep и предназначена для процессоров Mobile Pentium III (Speedstep), Pentium 4-M и Pentium M (Enhanced Speedstep). Enhanced Speedstep также предлагает планомерное снижение частоты и напряжения по мере падения вычислительной нагрузки.

Таблица 1. Технические характеристики Athlon XP-M и Intel Pentium-M

AMD Athlon XP-M (LV) 1700+ Intel Pentium-M 1600 МГц

Частота процессора 1,47 ГГц/533 МГц 1,60 ГГц/600 МГц

Тип упаковки micro-PGA micro-FCPGA

Число транзисторов 37,5 млн 77 млн

Частота FSB 133 МГц/266 МГц 100 МГц/400 МГц

Кеш данных L1 64 кбайт 32 кбайт

Кеш инструкций L1 64 кбайт 32 кбайт

Кеш L2 256 кбайт 1024 кбайт

Частота кеша L2 1,47 ГГц 1,60 ГГц

Напряжение ядра 1,25 В/1,05 В 1,484 В/0,956 В

Выделяемая мощность 25 Вт/нет данных 24,5 Вт/6 Вт

Техпроцесс 0,13 мкм 0,13 мкм

Размер кристалла 84 мм² 83 мм²

Частота-напряжение 1466 МГц/1,250 В 1266 МГц/1,200 В

Тестирование

Но давайте перейдем от теоретических вопросов к практическим. Это позволит нам расставить все точки на «i» при выявлении сильных и слабых сторон конкурентных технологий.

В данном тестировании, как было сказано выше, приняли участие два ноутбука производства Fujitsu-Siemens: Lifebook S2010 с использованием процессора AMD Athlon-XP-M 1700+ LV и Lifebook S6120 на базе Intel Pentium-M 1600 МГц. Внешне оба ноутбука похожи как братья-близнецы. Причем тактовые частоты используемых процессоров также приблизительно равны. Исключение составила лишь видеоподсистема. В случае платформы AMD использовался видеоконтроллер Radeon IGP320M, функционирующий по технологии UMA — выделение в области оперативной памяти видеобуфера (16–128 Мбайт; по выбору пользователя). В случае Lifebook S6120 — решение, интегрированное в чипсет Intel 855GM. Его схема функционирования предполагает виртуальное выделение памяти, динамически увеличивающейся или уменьшающейся, в зависимости от потребностей приложений.

Забегая вперед, отметим, данное «несоответствие конфигураций» проявится лишь в ряде комплексных тестов, а также в пакетах, замеряющих скорость обработки видеоинформации. Другое допущение, которое следует сделать перед началом тестирования, — равная скорость дисковых подсистем, способная в ряде случаев существенно сказаться на общей скорости функционирования.

У современного ноутбука есть еще один обязательный компонент, на который мы не обратили внимания, — это контроллер беспроводного доступа. В Fujitsu Lifebook S2010 используется WLAN-решение (стандарт 802.11b) от Intersil. Lifebook S6120 для связи применяет беспроводный сетевой адаптер Intel PRO/Wireless 2100 802.11b, что соответствует спецификации Intel Centrino (процессор Pentium M, чипсет Intel серии 855 и беспроводной контроллер Intel PRO/Wireless).

Тестирование систем проводилось под управлением Windows XP, в которой можно выбрать одну из шести стандартных схем питания системы. При схемах «Дом/Офис» и «Включен всегда» фиксируется максимальная частота процессора, а при схеме «Минимальное энергопотребление» процессор работает на минимальной частоте. Остальные режимы позволяют изменять частоту процессора во время работы.

Таблица 2. Спецификации ноутбуков

Lifebook S2010 Lifebook S6120

Тип Два шпинделя/Ультра-портативный Два шпинделя/Ультра-портативный

Габариты (ШxВxД) 293x33x235 мм/ 1,53x1,30x9,25" 293x33x235 мм/ 11,53x1,30x9,25"

Вес ноутбука 1962 г 1977 г

Вес блока питания и кабеля 340 г 340 г

Размер дисплея ЖК 13,3" ЖК 13,3"

Разрешение дисплея 1024x786/XGA 1024x786/XGA

Процессор Мобильный AMD Athlon-XP-M 1700+ ГГц LV Intel Pentium-M 1600 МГц

Тип памяти PC2100 DDR SDRAM CL2,5 PC2100 DDR SDRAM CL2,5

Объем памяти 512 Мбайт 512 Мбайт

Северный мост чипсета Ati U1 Intel 855GM/82855GM (GMCH)

Южный мост чипсета Ali1535+ Intel ICH4-M

Видеочип Radeon IGP320M UMA (16–128 Мбайт; по выбору пользователя) 82852/ 82855 GM/ GME до 64 Мбайт (DVMT)

Отсек для жесткого диска 2,5"; 9,5 мм высотой 2,5"; 9,5 мм высотой

Ethernet Realtek RTL8139/ 810x Family и Intersil PRISM WLAN 802.11b Realtek RTL8139/ 810x Family и Intel PRO/ WLAN 2100 802.11b

Bluetooth Нет Да/Alps

Модем Lucent Technologies Soft Modem AMR Agere Systems AC'97

Звук SigmaTel C-Major Audio STAC9767 SigmaTel C-Major Audio STAC9767

Емкость аккумулятора 43,2 Вт-ч 43,2 Вт-ч

Вес аккумулятора 309 г 309 г

Указательные устройства Touchpad Touchpad

Привод DVD-/CD-R/RW Toshiba SD-R2412 8x/ 10x10x24x-DVD/ CDRW-Combo Toshiba SD-R2412 8x/ 10x10x24x-DVD/ CDRW-Combo

Жесткий диск Hitachi DK23EA-30 ATA-5 30 Гбайт/ 4200 об/мин/2 Мбайт Toshiba MK4018GAS ATA-5 40 Гбайт/ 4200 об/мин/2 Мбайт

Слоты PC Card Один, тип II Один, тип II

Флоппи-привод Нет Нет

Порты USB Два USB 2.0 Два USB 2.0

Порт 1394 Нет Да

ИК-порт Да Да

Последовательные порты Нет Нет

Параллельные порты Нет Нет

VGA-выход Да Да

Разъем клавиатуры/мыши Нет Нет

Разъемы наушников/ микрофона/линейного входа Да/Да/Нет Да/Да/Нет

Видеовход/выход Нет/Нет Нет/Нет

Обратив внимание на таблицу с техническими характеристиками, заметим, что системы фактически идентичны (за исключением связки процессор-чипсет-беспроводной контроллер). Более того, совпадают конфигурации установленных приводов и емкости поставляемых в комплекте батарей.

Первая группа тестов — SiSoft Sandra 2002. Напомним, что SiSoft Sandra 2002 является набором синтетических тестов для измерения производительности системы. Так, для процессора предлагается тестирование как целочисленного блока, так и блока, оперирующего в вычислениях с плавающей точкой. В этих тестах при схемах энергопотребления «Всегда включен/Портативный/Максимальное время работы от аккумулятора», ноутбуки показали себя следующим образом: при питании от сети в тестах производительности процессора победила модель на базе процессора AMD. Стоит отметить, что разница результатов в тесте находится на уровне «погрешности». В качестве графиков приведены усредненные показатели по итогам трехкратно проведенного теста, но все же при показаниях на уровне 5400–5500 единиц разница в результатах даже на 100 единиц окажется на уровне 1,8–2%. Такая ситуация никого не должна удивлять. Поскольку мы говорим о решениях приблизительно одного технологического уровня, надо понимать, что значительной разницы не будет. Она, разумеется, возможна, но только в случае недобросовестного проектирования самой системы производителем. При переходе на питание от батарей мы видим незначительное (это действительно показатель) изменение производительности — например, для модели S2010 это 5426 (при питании от сети) и 5359 единиц (при питании от батарей). Здесь великолепно себя проявляют технологии оптимизации энергопитания — благодаря им мы видим максимальную эффективность при большой нагрузке.

Группу тестов, связанных с мультимедиаприложениями, по результатам тестов возглавляет модель на основе Pentium M (Lifebook 6210). На этот раз мы видим ощутимую разницу — около 12%. Объясним это так: микропроцессоры имеют различные наборы команд-расширений, и здесь эффективность используемого Pentium M набора SSE2 оказалась выше. Впрочем, оппоненты Intel как-то выдвигали обвинения в «оптимизированности» под процессоры ряда тестов. Но это предположения, а голые цифры констатируют явный перевес.

По пропускной способности памяти в SiSoft Sandra 2002 также выиграли модели на базе процессоров Intel, причем, как и в предыдущем тесте, независимо от используемой схемы питания. Численно результаты тестов памяти различались достаточно сильно. Здесь объяснение кроется в слабости интерфейса памяти ATi IGP320M.

Немного поясним результаты режима «Максимальное время работы от аккумуляторов (Max Battery)». Здесь мобильные процессоры работают на минимальной тактовой (допустимой для каждого из них) частоте, независимо от нагрузки. Поэтому выигрыш Pentium-M может быть объяснен большей тактовой частотой — 600 МГц против 533 МГц у Athlon XP-M LV. В режиме «Портативный/Ноутбук» процессор работает с максимальной скоростью при полной нагрузке, что обеспечивается реализацией технологий PowerNow! и Enhanced SpeedStep.

В тестах набора PC Mark 2002 по производительности процессора и пропускной способности памяти безоговорочно победили модели на базе Intel. Это связано как с более высокой производительностью процессора, так и контроллера памяти, однако следует отметить, у ноутбука на процессоре AMD винчестер оказался более быстрым, что немаловажно.

Измерение скорости компрессии в формат MP3 при помощи кодека Lame показало Pentium-M более производительным решением, чем Athlon XP-M. Но неплохие результаты последнего также заслуживают внимания. Здесь сыграли свою роль архитектурные преимущества Pentium M (прежде всего увеличенные объемы кеш-памяти).

Несмотря на использование интегрированных графических решений, оба ноутбука вполне пригодны для выполнения игровых приложений — что и подтвердил тест Quake 3 Arena. При этом на Lifebook S2010 скорость прорисовки сцен была практически одинакова при всех вариантах выделенного под нужды видео объема памяти.

В тестовом пакете 3D Mark 2001 SE интегрированные графические решения также выглядели довольно неплохо. Их производительность, конечно, хуже, чем у дискретных собратьев, но ее вполне достаточно для некоторых популярных игр. Результаты показывают, что технология динамического выделения видеопамяти у Intel заметно превосходит классическую технологию выделения постоянного объема, применяемой в системе на базе AMD.

Тестовый пакет Sysmark 2002, замеряющий производительность решений в офисных и наиболее распространенных приложениях, запускался в различных схемах энергопотребления. При этом независимо от схемы энергопотребления ноутбук S6120 показал себя лучше, нежели S2010. Впрочем, как уже было замечено выше, разница в производительности не столь существенна. Здесь будет иметь большое значение результирующий показатель работы системы — время работы от батарей.

Измерение времени работы от аккумуляторов при проигрывании DVD, просмотре презентаций и в играх (демонстрация 3D Mark 2001 SE) до полного разряда батареи (схема «Портативный/Ноутбук») выявило, что ноутбук на базе процессора Pentium-M —более энергоэкономичная система. Хотя различие во времени функционирования было малозаметным. Максимальная продолжительность работы систем не превысила 166 и 188 минут для Lifebook S2010 и Lifebook S6120, соответственно.

Тест Mobile Mark2002 работал в двух схемах энергопотребления. Ноутбук Lifebook S6120 победил с результатом 176 минут, а Lifebook S2010 финишировал со 154 минутами. Но мы бы не стали преждевременно говорить о «проигрыше» системы от AMD. Во-первых, она использует внешнее графическое ядро, а это, разумеется, более сильная потребляемая мощность. Во-вторых, Intel действительно создала сбалансированное решение (Centrino), которое заслуживает высоких оценок, как с точки зрения работоспособности, так и продолжительности работы. Поэтому разница в продолжительности работы ноутбуков объясняется просто — комплексный подход к решению проблемы более эффективен, чем интеграция отдельных компонентов в одной системе, пусть и на очень высоком уровне. Те самые 2–3% потерь дополнительной рассеиваемой энергии и выводят одно решение в лидеры, а другому оставляют второе место. Однако нам предстоит еще многое увидеть, ведь цель работы инженеров обеих компаний — продление жизни мобильного ПК без подзарядки до восьми часов — пока не достигнута. И нам предстоит увидеть еще очень много интересного.

Заключение

Резюмируем вышесказанное. Мы посмотрели на двух братьев-близнецов Lifebook S2010 и Lifebook S6120, основанных на различных платформах. Причем их внешняя схожесть была подтверждена и схожими результатами некоторых тестов по производительности. Правда, как и в любом тестировании, в этом есть свои победившие и проигравшие. На сей раз победительницей стала модель, основанная на Intel Pentium M, — Lifebook S6120. Второе место отводится оппоненту. Но, как правило, цифры тестирований не означают для покупателя окончательный выбор — остаются еще личные предпочтения и ценовая политика. Мы специально не учитывали стоимостные показатели в угоду схожести конфигураций, поэтому на рынке эти продукты могут занимать различные ниши. В любом случае — выбор за вами.