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性能不輸桌面處理器 Atom雙核CPU性能測試

時間:2008-10-16 10:08:58 作者: 威廉母 來源: 驅動之家

[Atom雙核處理器]

Intel的2008年屬于Atom處理器,從2008年的春季IDF正式發布了新的低功耗處理器Atom家族,到美國IDF秋季論壇上發布的首款雙核心Atom 330處理器,Intel將Atom低功耗處理器從掌上設備、移動PC過渡到了桌面電腦。

首款雙核Atom理器處理器Atom 330的誕生意味著Intel單核Atom處理器的歷史終結,同時也標志著Atom處理器在桌面PC領域里普及應用的開始,低功耗不再是掌上設備和移動PC的專利。

趕超桌面處理器 Atom雙核處理器性能測試

不少“超燒族”認為“Atom普及”是不可能的,因為他們對Atom處理器的性能嗤之以鼻。誠然,單核Atom處理器的性能相比現今移動和桌面處理器相差很遠,但客觀的從Atom設計的出發點來看,它是非常成功的,是符合未來發展趨勢的。而且,雙核Atom 330的性能已經不亞于桌面處理器。

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整合了兩顆核心的Atom 330處理器

這款低功耗的雙核處理器Atom 330產品就是面向“nettops”的台式機而推出的,它將逐步取代Intel曾面向這類小型桌面電腦推出的單核Atom處理器產品Atom 230。

[Atom 330處理器]

雙核心Atom 330基于45nm最新工藝,由于延續了與Atom 230命名方式沒有如N270前面的“N”,所以該處理器定位台式市場,不會出現在移動平台上。因為這款雙核心Atom 330是在單個芯片上整合了兩顆Atom 230核心,所以Atom 330的die面積相對較大,不適合移動平台使用。

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上圖顯示出Atom 330為四顆核心,就是雙核心四線程

Intel目前市售Atom處理器中,面向小型桌面電腦代號為Diamondville的單核心Atom 230和N270是現在最受關注的,兩者均支持超線程技術,所以系統可以顯示2顆核心,也就說雙核Atom 330是四線程的,在系統中顯示為4顆核心。

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在主頻上Atom 330與230為相同1.6GHz,其他參數上也基本是Atom 230x2。Atom 330為1MB二級緩存,每顆核心各512k,兩個核心之間不共享緩存。FSB還是533MHz,可讓Atom 330與現有主板相兼容。功耗方面相比Atom 230的4W也是提高一倍達到了8W。值得一提的是Atom 330還支持64位計算、Executive Disable Bit (XD)。

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此外,Intel指定了雙核心Atom 330御用主板D945GCLF2,該主板採用迷你ITX板設計,基于945GC芯片組,集成GMA 950顯示核心,此外主板採用單槽2GB 533MHz/667MHz DDR 2內存。

[Atom帶來復古風潮]

2008年韓國韓國女子組合The Red成員之一,復古女王裴澀琪的復古舞蹈掀起了韓國舞蹈界的復古熱潮。復古舞是八十年代流行過的一種迪斯科舞蹈,雖然是過時的舞蹈,但因節奏感強烈,因為簡單有趣,容易模仿,因此迅速走紅影響甚大。

而Intel Atom處理器的核心也是“復古”的結構和技術,簡單而有效的結合是其迅速成長,成為今天低功耗處理器領域里的領導者。Atom 330雖然是雙核處理器,但由于是整合了兩顆230處理器,所以在技術應用上與原Atom處理器保持一致,並沒有加入新技術和新特性。

[順序執行]

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Intel在Atom之前的X86處理器如Core微架構、Yonah微架以及Nehalem微架構都是採用“亂序執行(out-of-order)”,是指CPU採用了允許將多條指令不按程序規定的順序,分開發送給各相電路單元處理的技術。亂序執行可以進行多分支指令預測和數據分析, 從而大大加快了指令的執行速度,大大提升處理器處性能,處理器的寄存器越多執行效率也就越高。換言之,亂尋執行雖然提升處理器的性能,但這樣是犧牲了功耗而來提升性能。

傳統的X86桌面處理器的“保證性能,降低功耗”,而Atom處理器正與之相反,要求“保持低功耗,發展高性能”,所以在設計上再次啟用了可被成為“古董”的“順序執行(In-Order)”設計方案,在運算單元中採用16級順序執行流水線來代替X86桌面處理器的亂序執行流水線。

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順序執行最大的優勢在于“保守”,所有的指令都是按炤預先分配的順序依次執行,沒有輪到執行的任務的寄存器則始終處于等待狀態。這種結構在設計當初由于效率過低而且沒有合適技術與之搭配而被棄用,而如今Intel再次棄用並加入最新Atom的主要原因就是已有合適的技術與之搭配。

這種技術就是在Pentium 4時代之後就在桌面處理器中銷聲匿跡的超線程技術(Hyper-Threading)。

[超線程技術]

超線程技術曾經是服務器上最突出的技術,後來被應用于桌面級的Pentium 4處理器之上,造就了Intel的黃金一代。這種技術最大的特點就是可以使內部的兩個邏輯內核可以被模擬稱兩顆物理芯片處理器共享一組處理器執行單元,第一個邏輯處理器在跟蹤並執行一個軟件線程時,第二個邏輯處理器也開始對另外一個軟件線程進行跟蹤和處理。

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另外,為了避免CPU處理資源沖突,負責處理第二個線程的那個邏輯處理器,其使用的是僅是運行第一個線程時被暫時閒置的處理單元。所以超線程是一種可以將CPU內部暫時閒置處理資源充分“調動”起來的技術,與Atom處理器所採用的順序執行結構完美搭配。

[核心功能]

“復古”的結構與技術搭配只是一個Atom處理器的一個基礎,在真正的核心功能上Atom還配了兩個ALU單元和FPU單元,其中ALU是執行整數計算的單元,第一個ALU單元管理移位操作 (shift operation),第二個ALU則負責處理跳轉(jump)。所有的乘法與加法運算之後結果便會自動傳送給FPU。

FPU是一個專門處理浮點計算的單元,在64位的計算中這兩個FPU也是各有分工,第一個FPU只做負責加法運算和結果,而第二個FPU的負擔相對中邪,需要負責管理SIMD和乘/除兩種運算。如果是128位計算則兩個FPU則會共同工作,各負責64位的運算。

正是由于這四個ALU單元和FPU單元的加入,才讓Atom處理器能夠在極小的體積上具有優秀的數據處理能力和游戲性能。

[指令優化]

對處理器來說指令集是用來計算和控制系統系統一套指令的集合,每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標,指令集是提高處理器效率的有效工具之一。

Atom處理器雖然性能偏低,但仍保持了與Core 2 Duo處理器的保留了Core 2 Duo指令集功能,不同的是,Atom處理器在指令集上做了“執行快速基本指令優化”。即使說,目前Atom處理器只是針對低端桌面平台和便攜移動設備而研發的,並沒有取代傳統處理器的目標,只為讓基本應用更加快速迅捷,所以並沒有對復雜指令集進行優化。

[非對稱性緩存設計]

Atom單核處理器在緩存方面設計比較讓人意外,以往產品的L1緩存的數據緩存和指令集緩存都是1:1對稱性的,而Atom卻56KB的L1緩存卻是數據緩存分配24KB,指令集緩存分配32KB。Atom 330雙核分別為24x2KB和32x2KB

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通常標准SRAM一個的存儲單元(bit)由6個晶體管構成,而Atom是每8個晶體管構成一個,在整體晶體管數量已經確定的情況下,單位晶體管數量越多,最終需要的數據緩存也就越小,所以緩存縮減到了24KB。另外,8個晶體管構成一個存儲單元的設計還有效的降低了緩存電壓,進而減少了功耗。

在L2緩存上Atom單核處理器採用了8路512KB的容量設計,超越了Celeron處理器,而且還採用了“自動關閉緩存”技術,既是當程序不需要大量緩存的時候,它會自動關閉一部分緩存。實際工作中緩存可以從8路變為2路(從512 KB到128KB ),有效的降低功耗。

[深入睡眠模式]

Atom處理器可以說是移動處理器與桌面處理器的融合產品,所以大幅度的移植了移動平台上的節能技術。Atom 330雖然是定位于桌面級產品但也具有Penryn處理器中曾經應用的Enhanced Deeper Sleep C6模式。其中C模式的0到6代表著低電壓狀態,數字越高CPU的功耗也就越低。

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當處理器進入C6模式之後幾乎處于完全關閉狀態,此時應用電壓僅為0.3V,只為用以保證用于喚醒的小部分處理器工作。同時也只有幾KB的用于保持注冊信息緩存是處于開啟狀態,而且L2緩存是被清空與關閉的狀態。這項技術的應用極大的節省了能源。

不過這樣項技術對性能方面也有些許的影響,雖然官方給出的數據是進入C6模式只需要100微秒,但是在喚醒是則需要較長的時間,不過從節省的功耗方面來看這些許的犧牲還是值得的。

[精英P45GC賞析]

Atom的多項技術以都源自于Pentium 4處理器,在相應的主板搭配上也選擇了那個時代的945系列芯片組。與雙核Atom 330處理器相搭配的就是Intel 945GC+ICH7芯片組。

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精英作為全球一線主板品牌也在第一時間推出了自己的基于Atom 330處理器的套裝產品,型號為P45GC。

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雖然型號是P45GC但實際芯片組仍是Intel 945GC北橋+ICH7南橋搭配,主板設計的小巧緊湊,採用了Mini-ITX規格,尺寸為20x17cm。主板上並沒有我們常見的CPU插槽,而是將Atom 330處理器直接焊接在主板上,採用的Socket 437接口。由于Atom 330處理器採用了低功耗設計,所以主板上並沒有特別突出的供電模塊設計,而且一塊沒有風扇的散熱片就輕松搞定了處理器的散熱問題。

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在內存方面也僅是提供一條DIMM插槽,可以支持最大2GB容量的DDR2 533/667規格內存,對Atom平台來說已經足夠日常使用。

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主板本身並沒有提供用來接駁獨立顯卡的AGP或者PCI插槽,所以只能通過北橋中集成的GMA950顯示核心來顯示處理、顯示圖像。為了讓運行更加穩定,特別在北橋散熱器上加裝了一個高轉速的風扇來進行散熱。

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在聲卡方面精英採用了VIA出品的VT1708B聲卡,可以支持到6聲道HD音效。這顆芯片雖然不是很高端,但對普通用戶和Atom 330平台來說是非常實用的。

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網卡方面則是採用了ATHEROS出品的AR8112 10/100M自適應網卡,日常使用綽綽有余。

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在背面的接口上這款Atom 330平台提供了兩個PS/2鍵鼠、串口、並口、VGA、四個USB 2.0、一個RJ-45和三個音頻口,非常遺憾的是並沒有提供數字DVI接口。

[測試平台及方法說明]

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雖然Atom 330平台可以安裝Windows Vista系統但是運行起來還是比較吃力,所以選擇了Windows XP SP2系統進行測試。本次測試中主要針對處理器和整機性能進行,並沒有對GMA 950顯卡進行測試。

在對比測試中加入單核Atom 230和基于Core架構的桌面級處理器Celeron 420兩顆處理器,為求數據准確均是搭配945GC芯片組進行測試。測試過程中沒有開啟任何軟件和服務以避免干擾。

[PCMARK05測試結果]

PCMARK05是由鼎鼎大名的Futuremark推出的另一款硬件測試工具。整合的在線結果瀏覽器可以將你的測試結果與世界上最大的性能數據庫進行對比。一點擊基准統一基准為了桌面,個人計算機和工作站十字架平台支持履行比較橫跨的 Windows 操作系統。顯示系統布局信息的系統信息工具,測試情節和支持為最新的CPU 技術,包括Hyper-Threading and multicore CPUs數字式錄影內碼和解碼, 文件壓縮和解壓、編成密碼、解密、互聯網瀏覽, 物理, 3D, 正文編輯, 音像轉換和圖象加工性能測試系統、CPU, 內存, 2D & 3D 圖表和硬槃驅動器測試程序。

趕超桌面處理器 Atom雙核處理器性能測試

在整體的測試當中,擁有雙核心的四線程的Atom 330的性能遠高于單核心雙線程的Atom 230,但與基于Core架構的Celeron 420相比領先幅度不大。可見雙核Atom在超線程技術的支持下彌補了架構和復雜指令集執行的弱勢。從PCMARK 05的成勣來看雙核Atom 330處理器已經完全可以應用于家用台式機工作。

[SiSoftware測試結果]

SiSoftware Sandra (the System ANalyser, Diagnostic and Reporting Assistant)一套功能強大的系統分析、診斷、測試和報告工具,包括眾多的分析與測試模組。始終是整機性能測試的必備軟件,由于沒有系統兼容的阻礙,目前並沒有特別推出專門針對VISTA系統的版本。

該軟件的主要功能有:連接到遠程系統、數據庫、PDA和SmartPhone等數據來源進行遠程分析、診斷和測試;支持(IPX/SPX, TCP/IP)網絡協議/支持(ADO, OLEDB, ODBC)數據庫;支持(SCSI, SATA, ATA, ATAPI)存儲器和可移動存儲器;支持多種桌面/服務器平台(Win32 x86, Win64 x64, Win64 IA64);兩種專用internet帶寬/速度基准測試(Internet/ISP Connection和Peerage Benchmarks);支持WindowsXP SP2和2003 SP1安全中心;為Windows2000, XP和2003設計的本地UNICODE碼應用;關鍵應用程序列表(地址簿、殺毒軟件、郵件客戶端、防火牆、即時通訊軟件、java虛擬機、媒體播放器、新聞組閱讀器、網絡瀏覽器等);支持多線程、多核心、多處理器系統;系統應用軟件和程序庫完全列表;環境監視向導功能(實時監視溫度、風扇轉速、電壓、電源和熱阻)。

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在該項測試中,在各種指令集和聯合運算中,雙核Atom 330均以大幅度優勢領先于單核Atom 230和基于Core架構的Celeron 420,這是由多核心設計和超線程技術的應用的優勢體現。但是在內存方面的測試兩款Atom處理器全面落敗,雙核Atom 330在成勣上與Atom 230接近,這主要還是順序執行結構的缺陷。

[EVEREST測試結果]

對DIY用戶來說,EVEREST(原名AIDA32)這款軟件再熟悉不過了,它一個測試軟硬件系統信息的工具,可以詳細的反映出PC每一個方面的信息。並且可以支持上千種主板,數百種顯卡,還支持對並口/串口/USB這些PNP設備的檢測,以及對各式各樣的處理器的偵測。同時EVEREST還可以查看遠程系統信息和管理,結果導出為HTML、XML功能。其最為常用的功能就是對內存和緩存方面的測試。

趕超桌面處理器 Atom雙核處理器性能測試

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Everest的測試結果與SiSoftware的結果相近,在CPU性能的測試中除了PhotoWorxx測試中落敗其他方面均以優勢取勝,但在內存的測試中兩款Atom處理器仍是以失敗而告終,Atom 330僅以略微優勢領先于Atom 230。

[Super π測試結果]

Super PI是利用CPU的浮點運算能力來計算出π(圓周率),不過我們需要的不是圓周率,而是計算一定位數圓周率需要花費的時間長度,處理器的浮點運算能力越強其花費的時間也就相對越短。所以目前普遍被超頻玩家用做測試系統穩定性和測試CPU計算完後特定位數圓周率所需的時間。

性能不輸桌面處理器 Atom雙核CPU性能測試 性能不輸桌面處理器 Atom雙核CPU性能測試
Atom 330 Super π截圖

趕超桌面處理器 Atom雙核處理器性能測試

在Super π這樣大數據量的計算中,Celeron 420以絕對優勢領先于兩款Atom處理器,1M的測試Celeron 420只需要49秒,而兩款Atom產品都需要2分鍾之多,而且在4M的計算中差距進一步拉大。

[HDBENCH測試結果]

HDBENCH是一款磁槃測試工具,綠色免安裝,可以很方便的測試移動硬槃、U槃等。支持分區測試,數據總量選擇要比ATTO大一些。不過並沒有數據包大小的選項。另外,這款軟件還可以對CPU、內存、圖形性能進行測試,可能測試不如SiSoftware等軟件嚴謹,但對整機性能要求不高,可以較好的反映出低端平台的性能。

趕超桌面處理器 Atom雙核處理器性能測試

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HDBENCH的測試結果與之前幾款軟件的結果基本相同,在CPU性能上Atom 330都是處于領先地位,Celeron 420又優于Atom 230,而在內存的硬槃的測試中,Atom 330則輸與Celeron 420,Atom 230繼續墊底。

[Winrar測試結果]

WinRAR完全支援市面上最通用的RAR及ZIP壓縮格式,並且還可以解開ARJ、CAB、LZH、TGZ等壓縮格式,對黺常玩日本游戲的玩家來說,能解開LZH格式是最好不過的功能了。除了支援這些壓縮格式的解壓縮功能外,還有分片壓縮、資料恢復、資料加密等功能,並且可以可以將壓縮檔案儲存為自動解壓縮檔案,方便他人使用的好用功能!

Winrar在壓縮和解壓縮時會產生很高的CPU占用率,工作效率由處理器的性能決定,所以通過該款軟件自帶的測試程序或者自己的打包文件壓縮都可以對處理器的性能做出一個考評。

趕超桌面處理器 Atom雙核處理器性能測試

Winrarrar的測試也是一項以CPU為主的測試,從圖表中可以看出,Atom 330毫無懸念的獲得了勝利。單開Winrar的情況下Atom 330的速度可以達到462kb/s,Celeron落後90kb/s。而在4開Winrar同時工作時,Atom 330仍保持了平均每個進程121.25kb/s的速率。

[評測總結]

通過對比可以發現雙核Atom 300處理器的性能相比單核的Atom 230有了極大的提升,雖然在架構上與Celeron 420相比有一定的不足,但是具有針對性的各項優化在彌補了一部分不足。

僅從處理器性能方面來看,雙核Atom 330已經超越Celeron 420處理器,但無奈于芯片組與自身架構的限制,雖然相比Atom 230在內存和硬槃方面有少許的提升,但始終無法有太大的突破,令人遺憾。

趕超桌面處理器 Atom雙核處理器性能測試

如果從實際應用角度出發,Atom 330擁有Celeron 420無法相比的優勢,整體性能上如果說是戰成一比一平,那在功耗以及整機面積Atom 330則是以二比零的優勢領先。至于單核的Atom 230處理器來說,雖然在功耗和整機面積上同樣具有與Atom 330相同的優勢,但在性能上與其他兩款產品差距太大。

僅對本次雙核ATOM 330處理器本身來說是成功,雖然是兩顆Atom 230整合在一塊芯片上,但借助老結構和老技術的重新組合的優化,以及具有針對性的優化,在功耗上得到極佳的控制的同時在性能方面也達到了超越了桌面處理器的目標。

其實,Atom處理器帶給了我們很多的思考:目前IT領域里為了解決功耗過高的問題,都在不斷的研究更先進的制程、更專業的技術和更復雜的結構,但卻都沒有很好的解決,而Atom處理器通過最直接的計算方法和簡單的結構,在重新組合之後卻用很低的成本就解決了這個問題,這不能不值得我們思考。

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