Intel Celeron - Tualatin core

Fedja Drndarski Jos davne 1995. godine, Intel je trzistu predstavio novi procesor pod nazivom
Pentium Pro. Ovaj tada napredni procesor predstavljao je generacijski pomak u
odnosu na tadasnji procesor pete generacije – Intel Pentium. Od tada pa do dana
danasnjeg, Intel je predstavio razlicite revizije ovog jezgra seste generacije
u koju spadaju Pentium II, Pentium III, Celeron i Tualatin PIII, Celeron 2, kao
i Celeron – T. Pentium Pro t.j. P6 arhitektura, u tadasnje vreme optimizovana
je za koriscenje naprednih 32-bitnih aplikacija pod Windowsom NT, dok je rad sa
16-bitnim kodom bio zapostavljen. Pentium Pro opskrbljen je sa 256 KB drugostepene
kes memorije na punoj brzini procesora koja je tada iznosila oko 200 Mhz. Konstruisan
je za specificne namene, kao sto su High End aplikacije, multiprocesorsko okruzenje
i serverski sistemi, itd. 1997. godine, nakon izlaska Pentium MMX modela i uvodjenja novog multimedijalnog
seta instrukcija, Intel predstavlja Pentium II, koji je nista drugo do “kucna
varijanta” Pentium Pro modela sa sporijim L2 i vecim prvostepenim L1 cache-om,
kao i dodatno implementiranim MMX setom instrukcija. 1998. kao “olaksanu” varijantu
PII procesora dobijamo Celerona, prvo bez L2 cache-a, a zatim veoma popularnu
verziju 300A koji je napravio pravi bum na trzistu, zahvaljujuci odlicnim performansama
i sjajnim overklokerskim mogucnostima. Jedan od razloga popularnosti imena Celeron
procesora je bas taj cuveni 300A. Ostaje da se vidi da li ce novi Celeron – Tualatin
vratiti staru slavu cuvenog Mendocina. Tokom istorije P6 jezgra, Intel je promenio nekoliko podnozja; od Socket 8 (PPro),
preko Slot 1, pa sve do tri revizije Socketa 370. Glavne odlike P6 arhitekture
su tzv. superpipelined arhitektura, t.j. desetostepeni pipeline, 36-to bitni adresni
prostor koji dozvoljava mogucnost adresiranja do 64 GB memorijskog prostora, kao
i x86 dekoderi koji prevode standardne x86 CISC instrukcije u interni RISC kod,
slican kao kod PowerPC ili DEC Alpha procesora, i L2 kes koji radi odvojeno od
magistrale, na punoj ili na polovini brzine procesora. Pojmovi kao sto su “registar
renaming”, “out of order execution” i “prediction” su vezani za procesore seste
generacije. Unapredjenje instrukcijskih dekodera i mehanizma za predvidjanje grananja
(branch prediction unit BPU) doneli su veliko ubrzanje novoj generaciji procesora. Pipeline je deo procesora t.j. izvrsnih jedinica koji usitnjuje izvrsavanje instrukcije
na vise prostijih operacija koje se brze izvrsavaju. Ovaj proces dosta podseca
na fabricku traku na kojoj se proizvodi jedan automobil. Jedan sektor montira
karoseriju, drugi motorni sklop, treci ogibljenje, cetvrti enterijer itd. Krajnji
rezultat je gotov proizvod sa smanjenom mogucnoscu greske. Isto tako, izvrsenje
instrukcije moze biti efikasnije, a radni takt procesora veci ukoliko je pajplajn
dublji. To sve omogucuje da se izvrsi vise instrukcija u ciklusu i da se smanji
mogucnost greske u radu pri velikim radnim taktovima. Ovom triku Intel je pribegao
prilikom projektovanja P4 procesora. Druga strana medalje je to sto je “dublji”
pajplajn skloniji promasaju u predvidjanju grananja (branch mispredict). Naime, 10-to stepeni pajplajn je u stanju da odradi vise od jedne instrukcije
u ciklusu, ali ukoliko programska shema ima dosta grananja, dogadja se da delovi
instrukcija ne budu pravilno ucitani u pipeline, pa dolazi do promasaja sto rezultuje
potrebom za ponovnim ucitavanjem i izvrsavanjem instrukcija. Sto je dublji pipeline,
to je vece gubljenje vremena prilikom promasaja. Danasnji procesori sa P6 arhitekturom
imaju oko 93% pogotka, dok Athlon ima 95 %, a P4 96%. Cetiri procenta promasaja
u 20-to stepenom pajplajnu je daleko veci hendikep nego 7% promasaj u 10-to stepenom
sto je jedan od razloga zasto PIII na istom taktu ume da itekako bude brzi od
P4 procesora. Izlaskom Celerona 300A na trziste, Intel je L2 kes prebacio na procesorsko jezgro
i time je postigao daleko bolju komunikaciju sa kes memorijom, a samim tim i bolje
performanse koje su se narocito ogledale u 3D igrama i multimedijalnoj primeni.
U prvo vreme na procesorima se nalazilo samo 128 K drugostepene cache memorije
pa je kasnije smanjivanjem procesa proizvodnje na 0.18 mikrona L2 kes povecan
na 256K. Coppermine jezgro kao odgovor na AMD-ov Athlon predstavljeno je sa 256
K za desktop, 128 K za Celeron low cost i 256K i vise kesa za Xeon serversku soluciju.
PIII Coppermine se veoma dobro suprotstavio u odnosu na tadasnji Slot A Athlon
koji je imao veci, ali daleko sporiji L2 kes. Novi PIII procesor imao je izmenjenu
kes arhitekturu u odnosu na dotadasnjeg Katmai PIII, kao i u odnosu na Celeron
Mendocino. Intel navodi kao velika poboljsanja 256-to bitnu vezu izmedju L2 kesa i procesora,
smanjenu latenciju (memorijsko kasnjenje pri upisu i citanju), kao i poboljsano
baferovanje izmedju kes memorije i memorijske magistrale ( 256-bit Advanced Transfer
L2 cache width adv. buffering technology ). U odnosu na Katmai, Coppermine je
u multimedijalnim primenama postizao skoro 30% bolje rezultate zahvaljujuci brzom
L2 kesu. Pogledamo li jos malo u nazad, cuvena trka sa AMD-ovim Athlonom je nastavljeno
u dostizanju gigahercne barijere. U svoju novu Drezdensku fabriku AMD uvodi tehnologiju bakarnih medjuveza, koju
je razvio u saradnji sa kompanijom Motorola Semiconductor Products. U junu 2000.-te,
lansiran je Athlon Thunderbird sa 384 KB L1 i L2 kesa, koji je u ovoj tehnologiji
bez ikakvih problema mogao da radi na frekvencijama do 1.4 Ghz u 0.18 mikronskom
procesu izrade. Intel se tada nasao u velikim neprilikama. Ovog giganta su pratili
veliki problemi u proizvodnji svih PIII procesora, a o preskaknju gigahercne barijere
nije bilo ni govora, bar kada je u pitanju P6 core. PIII procesori na vecim taktovima
su bili papreno skupi i nedostupni. Pentium 4 jos nije bio dovrsen, a 0.13 mikronski
proces koji je tako preko potreban P6 jezgru bio je jos uvek na dugackom stapu. Ovakav splet okolnosti olaksao je AMD-u proboj Athlona na trziste procesora visokih
performansi. Skoro vise od godinu dana nakon AMD-ovog proboja u ovom segmentu
trzista, Intel konacno prvi ovladava 130 nanometarskim procesom sto mu omogucuje
da ostvari proizvodnju nove revizije Pentium III procesora, cuvenog Tualatin jezgra.
Smanjenje proizvodnog procesa omogucilo je povecanje broja tranzistora na jezgru,
tako da novi procesori bazirani na Tualatin jezgru imaju veci L2 kes i manje se
zagrevaju, pa samim tim postizu i znacajno vece radne taktove od Coppermine-a
koje je izradjeno u 0.18 mikrona. Kao po obicaju, Intel je predstavio nekoliko
varijanti ovog procesora i to PIII-S sa 512 K kesa koji ima namenu da ne dozvoli
proboj AMD-ovog Athlon MP procesora. Tu je i neizbezna PIII-Mobile, varijanta
za notebook racunare sa 256 K kesa kojeg odlikuje izuzetno mala potrosnja i odlicne
performanse. PIII Tualatin desktop je varijanta sa 256 K kesa, a i Celeron T je
sada takodje opremljen sa 256K L2 kesa. Svi Tualatin procesori sa oznakom PIII
imaju 133 Mhz FSB, dok Celeroni komuniciraju sa ostatkom sistema na 100 Mhz sistemskom
taktu. U pocetku je bilo najava iz Intela da ce Tualatin raditi na 200 Mhz magistrali
i da ce mu trebati poseban cipset pod kodnim nazivom Almador. Kasnije je taj podatak
“spusten” na 166 Mhz, a zatim na 133 Mhz koji je standardni takt na kojem rade
i Coppermine EB procesori. Najveci hendikep je u tome sto i pored toga sto novi
procesori imaju nepromenjenu magistralu i dalje traze novi cipset i plocu. Postoje
informacije da na trzistu ima adaptera koji omogucuju ovom procesoru da radi u
starim Slot 1 BX plocama, ali cena ovakvog dodatka je prevelika, te je daleko
isplativije kupiti novu plocu sa veoma solidnim Intel 815 EP cipsetom. Tualatin
jezgro donosi jednu novinu u P6 dizajn, a to je “hardware data prefetch” mehanizam,
koji su AMD i Intel implementirali u svoje Athlon XP i Pentium 4 procesore, o
kojem smo ranije pisali. Novi Celeron procesor kojeg smo testirali pokazao je izuzetno dobre performanse
kada je u pitanju rad u Windows okruzenju i tvrdim da je ovaj procesor na 1.2
Ghz brzi i nesto jeftiniji od bilo kojeg PIII Coppermine-a na 1 Ghz. Ukratko objasnjeno,
razlika u arhitekturi izmedju Intelovog Celerona T i AMD Athlon/Duron procesora
izgleda ovako:

AMD

Intel

AMD

Procesor

Duron 1000

Celeron 1200

Athlon 1200

CPU – jezgro

Morgan

Tualatin

Thunderbird

Tehnologija izrade

0.18um

0.13um

0.18um

Platforma

Socket 462

Socket 370

Socket 462

CPU Bus Clock (Front Side Bus)

200 MHz DDR (hardware data prefetch)

100 MHz (hardware data prefetch)

266 Mhz DDR

Instrukcijski set

MMX 3D Now! Enh 3D Now! SSE

MMX SSE

MMX 3D Now! Enh 3D Now!

L1 kes

128 KB

32 KB

128 KB

L2 Interfejs

64 bit

256 bit

64 bit

L2 kes

64 KB

256 KB

256 KB

L2 takt

na taktu jezgra

na taktu jezgra

na taktu jezgra

Asocijativnost L2 kesa

16-way

8-way

16-way

Elektro specifikacije

Procesor

Duron 1000

Celeron 1200

Multi Procesorska Podrska

ne

ne

Voltaza

1.45-1.75V

1.3-1.65V

Snaga (max.)

46.1W

29.9W

Amperaza

26.3A

20.6A

Termalna Zastita (Thermal Diode)

da

da

Integrisana Termalna Logika

ne

da

Abit ST-6 na kojem je testiran procesor podize magistralu za nekih 1.5 Mhz pa
je stvarni takt procesora oko 1.22 Ghz umesto 1.2 Ghz. Poredjenje je vrseno sa AMD Duron Morgan 1 Ghz procesorom, kao i sa 1.2 Ghz Athlon
Thunderbirdom koji radi na 266 Mhz magistrali na VIA KT-133A cipsetu. Cena sistema
bazirana na Celeronu T i Abit ST6 ploci na kojoj smo testirali procesor prevazilazi
cenu Athlon 1.2 procesora i Abit KT-7A ploce, a otprilike je jednaka kombinaciji
Athlon XP 1500+ i KT-7A. ST6 – vazi za jednu od najbrzih i815 ploca, KT-7A takodje
za jednu od najbrzih VIA KT-133A, podesavanja su maksimalna na obe ploce. U ovom testu poredimo sisteme slicne cene. Da li Celeron T moze po performansama
i ceni da parira AMD-u, videcete u sledecim analizama.

Test sistem – Windows 98SE

CPU

– AMD Athlon Thunderbird core 900 Mhz – AMD Athlon 1 Ghz (7,5×133) – AMD Duron Morgan 1 Ghz (10×100) – AMD Duron Morgan 1 Ghz (7.5×133) – AMD Duron 1 Ghz @ 1.2 Ghz (9×133)

Maticne ploce

– Abit KT-7A v1.3

Memorija

– 256MB PQI PC-150

Video-karta

– SVGA Gainward GF2 MX TV-out

Hard-disk

– HDD 30 GB Quantum Fireball+ AS

Hladjenje

– TT Volcano 6 Cu+

Power Supply

– 250W Leadman

Test cemo zapoceti sa merenjem procesorske snage uz pomoc Ziff Davis baterije
benchmark programa. Sinteticki CPU Mark 99 se oslanja na L2 kes i pokazuje nedvosmislenu
prednost novog Celeron – T procesora koji i dalje nije u stanju da se nosi sa
sada vec vremesnim Thunderbird jezgrom, ali za dobrih 26 % odmice Morganu koji
je opremljen sa samo 64 K L2 cache-a. Ovaj podatak govori o tome da je novi Cely
sa 256 K L2 kesa neprevazidjena office masina koja veoma zustro radi u desktopu,
a moze bez vecih problema da radi i kao server u manjim ili srednjim mrezama.

ZD Business Graphics je test koji meri brzinu rada 2D grafike u office aplikacijama
gde Celeron T jasno pobedjuje Durona na 1 Ghz i to zahvaljujuci vecem L2 kesu
i 200 Mhz vecem internom procesorskom taktu. Ipak, Athlon Thunderbird je sa svojom
sirovom procesorskom snagom, 384 KB kesa i brzom 266 Mhz Alpha EV6 magistralom
u komunikaciji sa grafickim korisnickim interfejsom nedostizan.

Situacija u ovom testu je jos povoljnija u korist AMD procesora. Duron na 1 Ghz
je u blagoj prednosti u odnosu na Celeron 1.2 sa Tualatin jezgrom. Za ovakav rezultat
moze AMD moze da zahvali velikom L1 kesu i naprednoj K7 arhitekturi.

3D Winbench procesor test daje glatku prednost Intelovom pulenu i to opet zahvaljujuci
200 Mhz vecem taktu, dok Athlon na 1.2 Ghz zestoko tuce Celyja na istom taktu
za citavih 18 %. Cak i na 1 Ghz Athlon Thunderbird uspeva da se obracuna sa Intelovim
Low Cost procesorom.

ZD CC Winstone koristi standardne High End aplikacije kao sto su Photoshop, Macromedia
Director, Sound Forge itd…

Iz ovog testa vidimo da je Celeron 1.2 Ghz ipak brzi procesor od Durona na 1 Ghz
kada je u pitanju ozbiljna primena racunara. Razlika od 9% moze biti dovoljna
da bi se primeti la. Intelov pandan bez vecih problema uspeva da izadje na kraj
i sa Athlonom na 1 Ghz, mada tu razlika vec postaje minorna. Nismo ni sumnjali da je novi Cely u business aplikacijama los. Sa 256 K kesa i
poboljsanom arhitekturom, relativno malo zaostaje za Athlon procesrom. Steta sto
Morgan nije testiran ovim testom, jer bi verovatno dosta podbacio u odnosu na
Athlon i Celeron T.

Kada je u pitanju rad sa sistemskom memorijom Intel P6 arhitektura sa svojim rudimentarnim
GTL+ sistemskim busom od 100 Mhz, nema sta da trazi pored Athlon EV6 magistrale
na 200 i 266 Mhz DDR.

Veoma zanimljiv test koji se veoma mnogo oslanja i na SSE set instrukcija, kao
i na rad sa sistemskom memorijom. Celeron T uspeva da se suprotstavi Athlon Thunderbirdu
na 1 Ghz, ali Morgan core na 266 Mhz magistrali daje znatno bolje rezultate na
20% manjem internom kloku. Duron Morgan izgleda da ima sve preduslove za odlican
rad sa multimedijalnim aplikacijama, a to su brza magistrala i SSE set instrukcija.
Celeron T se koliko toliko nosi sa starim Thunderbird i Spitfire jezgrima iskljucivo
zahvaljujuci SSE setu instrukcija.

Ukupni rezultat zavisi od vise parametara, gde su presudni enkoding i dekoding
kompresovanih MPEG 2 fajlova, tako da se Celeron – Tualatin sasvim solidno nosi
sa konkurencijom.

Kada je u pitanju 3D situacija je slicna kao i u ranijim primerima. 3D Mark 2000
sa SSE i Athlon optimizacijom prikazuje kako se Tualatin jezgro oseca na “domacem
terenu”. SSE optimizacija za ovaj stari benchmark program je svakako bolje odradjena
za tada mnogo zastupljenije Intel procesore. Cely – T se sasvim ravnopravno nosi
sa Athlon Tbird procesorom na 266 Mhz magistrali.

Kada je u pitanju nesto noviji kod, K7 arhitektura je apsolutni pobednik. Celeron
T uspeva jedva da se izbori sa Athlonom na 900 i Morganom na 1 Ghz na (10×100).

Iskljucenje harware T&L funkcije na GeForce grafickim kartama rezultuje jos vecim
deklasiranjem starog P6 dizajna.

AMD Nbench je AMD optimizovan test koji testira rad procesora sa 3D grafikom.
Cilj ovog benchmarka je da vidimo kako se novi “Celeratin” snalazi na tudjem terenu.

Science Mark v1.0 je test koji koristi sve raspolozive procesorske resurse za
proracunavanje hemijskih modela. Rezultat veoma zavisi od toga koliko procesor
dobro radi sa pokretnim zarezom, sa memorijom, L1 i L2 kesom itd… Poseduje posebne
optimizacije za PIII i AMD K7 arhitekturu.

Spec View Performance koristi se za merenje profesionalnih OpenGl performansi.
Koristi napredne procesorske funkcije, SSE/3D Now! Pro optimizaciju, hardware
data prefetch logiku mocnu Athlon FPU jedinicu i brzu magistralu. Intel je ovde
zaista zestoko podbacio u odnosu na konkurenciju dok je Morgan jezgro pokazalo
da sa svojim novim funkcijama bez problema prevazilazi stariju Thunderbird arhitekturu.

Photoshop je jedna od standardnih aplikacija koje u svom poslu koristi bilo koji
dizajner. Adobe je u ovaj program jos odavno implementirao MMX i SSE podrsku,
a sirova procesorska snaga je takodje veoma bitan faktor kada se ne koriste filter
funkcije. Celeron T se ovde relativno dobro nosi sa Athlon procesorima.

Kada je u pitanju overkloking, Celeroni su uvek bili sinonim za takve zahvate.
Iznenadjujuce deluje to da i pored nove tehnologije izrade u 0.13 mikrona, ovaj
procesor na standardnom naponu nije uspeo ni da se probudi na 133 Mhz magistrali.
Bez dizanja napona, neki relativno bezbedan overklok ( ukoliko imate sve kvalitetne
komponente ) je bio na 1.4 Ghz odnosno na 117 Mhz magistrali gde je takt PCI magistrale
bio 39 Mhz. Testirani primerak procesora je mogao da radi na 1.5 Ghz na 125 Mhz magistrali
uz napon od 1.6v. Zbog velike PCI frekvencije nikako ne preporucujem da se ovako
drzi procesor. Stepen zagrevanja je toliko minimalan i pri maksimalno podignutom
naponu na 1.5 Ghz da je procesor bio u stanju da radi sa pasivnim hladjenjem bez
vecih problema. Rezultati koje ovaj CPU daje prilikom o.c. su veoma zadovoljavajuci,
iako nismo postigli ono sto smo inace ocekivali – najmanje 133 Mhz FSB 🙂 Zakljucak Celeron T je u odnosu na stari Coppermine 128 napravio veliki korak kada su u
pitanju performanse. Slobodno mogu da kazem da se novi procesor znacajno priblizio
PIII procesoru kada su u pitanju performanse i brzinski je razlika izmedju njih
minimalna. Ako ga uporedimo sa PIII Coppermine na 1 Ghz, Celeron T je bez ikakvih
problema brzi CPU, manje se zagreva, bolje se overklokuje i jos je uz to i nesto
jeftiniji. Ukoliko kupujete sistem baziran na Intel procesoru, preporuka svakako
pada na Intel Celeron – Tualatin soluciju. Stepen zagrevanja Tualatin jezgra je
zaista mali i samim tim zahtevi za dobrim napajanjem i hladjenjem su izuzetno
mali sto je velika prednost u odnosu na AMD Athlon/Duron familiju procesora. Sto
se stabilnosti sistema tice, nisam imao nikakvih problema osim u overkloking rezimu
– sto zbog samog procesora, sto zbog visokog PCI takta koji ne podnose ostale
komponente, narocito IDE podsistem. Veoma dug zivot P6 arhitekture je sa Tualatin
jezgrom izgleda doguralo do svog kraja. Poredeci ga sa K7 arhitekturom, stice
se utisak da P6 vise nije u stanju da se nosi, ni po IPC performansama, niti po
radnom taktu bar kada je u pitanju buducnost. Da je AMD sistem testiran sa DDR
memorijom, KT-266A cipsetom i Athlon XP procesorom, razlike bi bile jos izrazenije.
Hendikep koji sa sobom nosi P6 arhitektura je i neoptimizovanost za rad sa DDR
memorijom, sto je nesto ublazeno u slucaju koriscenja Tualatin jezgra sa Data
Prefetching mehanizmom. Generalno gledano, Athlon i Pentium 4 daleko vise profitiraju
prilikom koriscenja brze memorije nego sto je to slucaj kod Pentium III familije. Dolazeci softver po svojoj optimizaciji sve vise daje prednost K7 arhitekturi,
kao i Pentium 4 procesorima. Pentium III koji je dugo vremena bio ogranicen na
1 Ghz, uz izuzetno visoku cenu i veoma slabu dostupnost, ostavio je prostor na
trzistu za Athlon procesore na 1.1, 1.2, 1.3 i 1.4 Ghz.. Sve ukupno gledano, stice
se utisak da je Intel malo zakasnio sa izbacivanjem Tualatin jezgra koje bi se,
da se pojavilo nekih 7-8 meseci ranije, veoma dobro nosilo po performansama sa
Thunderbirdom. Takodje, Intel koji je ulozio veliki novac u razvoj P4 platforme,
sada pokusava da u drugi plan stavi Tualatin koji svoju namenu nalazi uglavnom
u prenosivim racunarima zbog izuzetno male potrosnje i odlicnih performansi. Isplativost
kupovine ovog procesora je pod znakom pitanja ako ga poredite sa Athlon XP/Athlon/Duron
serijom procesora, ali ako u svom kucistu ne zelite nista drugo do Intel procesora,
Celeron T je ipak najbolje resenje. Procesor na test ustupio “ASBIS”