時脈≠效能

對大多數使用者而言,處理器的時脈高低,就是衡量電腦系統效能表現最簡單的方法。所以一部擁有2GHz時脈處理器的電腦,效能表現會比只有1.5GHz時脈處理器的電腦來得好。這種觀念並不正確,因為整體系統的效能表現,絕非只是由處理器速度來取決,其他的零組件自然也會有相當的影響。

那如果單就處理器來看,時脈是否就能代表效能高低呢?首先,我們要先界定效能的意義。根據Computer Organization & Design,The Hardware/Software Interface一書中的定義,效能就是執行時間的倒數。簡單地說,執行特定工作所需的時間越短,效能自然就越高,相信大家也都認同這個概念。因此,幾乎所有效能測試軟體,也都遵循這個概念來設計。

所謂處理器的時脈(frequency),就是每秒擁有的時鐘周期(clock cycle)數目,所以時脈1GHz的處理器每秒就具有十億個時鐘周期!早期286、386及486時代,個人電腦處理器的架構都相同,不同廠牌的處理器執行相同一個x86指令所需的時鐘周期都一樣。在這種狀況下,執行程式花費的時間就完全由處理器的時脈來決定。

Athlon XP處理器命名規則

但超微自AMD-K5處理器後,就採取與英特爾不同的內部架構,使得兩家公司的處理器,執行相同一個x86指令所需的時鐘周期也隨之不同。於是,執行相同程式所花費的時間,就必須由每時鐘周期所能執行的指令數目與處理器的時脈來共同決定。

為了讓消費者了解這個觀念,超微在數年前發表AMD-K5處理器時,就使用所謂的P-Rating(P是performance的意思)來作為效能測量的基準。舉例來說,當時的AMD-K5-PR200處理器實際時脈只有133MHz(66MHz×2),但超微卻宣稱它的效能可以比Intel Pentium 200MHz處理器還要來得好。

然而,當時的英特爾處理器,在浮點運算上是無可匹敵的。就算超微或其他競爭者的產品在其他項目上能夠領先英特爾處理器,但只要一跑3D與多媒體程式,就遠遠落後英特爾一大截。這樣的結果自然讓P-Rating難以說服使用者,所以超微在AMD-K6處理器上,又恢復以往用真實時脈的表示法。

現在,超微則是把P-Rating再度搬回檯面,並運用在AMD Athlon XP及AMD Athlon MP處理器上。他們還使用3DMark 2001、Business Winstone 2001、Content Creation Winstone 2001、Quake III、SYSmark 2001等測試軟體,然後與Intel Pentium 4處理器進行交叉比較,以訂定出公平的P-Rating數值。

Athlon XP處理器外觀

AMD Athlon XP處理器,與超微之前推出的Athlon或Athlon MP處理器,在外觀上有所不同,最明顯的差異就是顏色。這是因為以往Athlon與Athlon MP乃是使用CPGA(Ceramic Pin Grid Array)封裝方式。顧名思義,它主要的材質就是陶瓷。

而Athlon XP處理器則改用OPGA(Organic Pin Grid Array)封裝方式,主要的材質則為玻璃纖維,與主機板及顯示卡的印刷電路板相同。事實上,Intel Pentium III、Pentium 4或Celeron處理器使用的FC-PGA(Flip-Chip Pin Grid Array)封裝,和OPGA封裝方式都使用一樣的玻璃纖維材質,只不過英特爾一向慣用綠色,而超微Athlon XP處理器使用棕色罷了。

超微之所以會改用OPGA封裝方式,是因為它具有下列幾項優點:第一,OPGA封裝使用的有機材質,價格較CPGA封裝使用的陶瓷材質來得便宜。畢竟在目前這種經濟況狀下,有效降低成本是大部分企業的首要課題。此外,有機材質對電子訊號產生的阻抗,也較陶瓷封裝還要小。

根據超微公布的白皮書,Athlon XP處理器由於使用OPGA封裝方式,厚度會較CPGA封裝的Athlon處理器薄一點,最大差距可達0.46mm。但根據我們目視的結果,兩者的厚度差距並不太明顯。

除了材質不同,OPGA封裝的另一項改變,就是將原本位於處理器正面的電子元件,移至處理器的背面。但超微Socket A處理器用來設定倍頻及核心電壓的銅橋,仍然設置在處理器的正面。相信有不少玩家,購買超微處理器的目的就是要超頻。因為只要將超微Socket A處理器上的L1銅橋,用2B鉛筆連接起來,就能夠透過主機板來修改倍頻,達到超頻的目的。然而,現在Athlon XP處理器上,雖然仍有銅橋存在,但L1銅橋都已經使用鑽孔方式截斷,自然無法再像以往一樣,用鉛筆連接導電來超頻。

本刊第四期專訪超微行銷總監Tim Wright時,他表示超微關閉德州奧斯丁的14與15號晶圓廠,對處理器的生產沒有任何影響。事實上,Athlon XP處理器的確將只在德國Dresden的超微30號晶圓廠製造,然後如同處理器上的標示,在馬來西亞進行組裝。

效能實測

我們作為測試平臺的技嘉GA-7DXR主機板,雖然是張推出已半年之久的Socket A主機板。但只要更新BIOS版本(F7,09/19/01釋出),就可直接支援Athlon XP處理器,開機畫面會正確的顯示AMD Athlon XP 1800+的型號。

有些人可能會擔心,Athlon XP處理器是不是要搭配Windows XP作業系統,才能夠正常運作。關於這點,我們分別在Windows 98 SE、Windows Me、Windows 2000及Windows XP作業系統上測試,發現作業系統都能正確辨識處理器型號,也能順利執行所有程式,Windows XP作業系統甚至還會顯示Athlon XP處理器的真實運作時脈。

為了讓讀者了解AMD Athlon XP處理器的效能,與市面上其他處理器的差距,我們也一併測試了AMD Athlon 1.4GHz及Intel Pentium 4 2GHz兩款目前最高階的處理器。其中AMD Athlon 1.4GHz處理器的測試平臺,與AMD Athlon XP 1800+處理器完全相同。而Intel Pentium 4 2GHz處理器除了改用浩鑫AV40主機板外,記憶體、顯示卡及硬碟都和前兩組測試平臺一模一樣。

結論

雖然AMD Athlon XP 1800+處理器時脈僅1.53GHz,但分別在代表一般商業應用程式的Business Winstone 2001軟體,與代表網路多媒體製作的Content Creation Winstone 2001軟體中,效能表現卻都明顯超越Intel Pentium 4 2GHz處理器,令人非常滿意。這也就是超微之所以要改用新命名方式的原因,因為時脈並不見得能真實反映出處理器的效能。

至於Quake III Team Arena中的測試結果,由於各平臺間的差距極小,所以並不能代表什麼。這是因為在高解析度及高顯示品質下,3D遊戲的效能表現主要是由顯示卡來決定,通常已非處理器所能左右。

或許你會問,AMD Athlon XP 1800+處理器的效能,既然超越Intel Pentium 4 2GHz處理器,那為什麼超微不乾脆將它命名為Athlon XP 2000+呢?這是因為英特爾新一代Pentium 4處理器Northwood即將發表,它內建512kB第二階快取,是目前市面上其他處理器的兩倍。第二階快取容量增大,效能自然也會提升。超微當然不希望剛訂定的P-Rating值,馬上就被對手的新處理器給推翻,所以才會預先保留一些空間。

AMD Athlon XP處理器目前仍是使用0.18微米製程,因此即使已經改用OPGA封裝方式,發熱量也並未降低多少。原本測試平臺用的散熱風扇,就無法應付Athlon XP 1800+處理器的高熱而導致當機,後來必須更換其他散熱的風扇才能解決,這也是目前超微全系列處理器最大的問題。

現在市面上已經可以看到AMD Athlon XP 1500+處理器,與同時脈的Athlon 1.33GHz處理器相比,價格只高出新臺幣850元。但根據超微網站上公布的最新報價,Athlon XP 1500+處理器只比Athlon 1.33GHz處理器貴5塊美金而已。由此可知目前Athlon XP處理器的市價稍微偏高。有興趣購買的讀者,不妨等價差較接近官方網站時再下手不遲。

不過如果拿AMD Athlon XP 1500+處理器的市價,與Intel Pentium 4 1.5GHz(Socket 478)相比,就有著新臺幣一千多塊的差距。很明顯地,Athlon XP處理器效能優異,價格又比較便宜,而且可以沿用原本的Socket A插座主機板,因此它是目前相當值得購買的處理器。文⊙許廉育

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