惊天春雷:Barton核心 Athlon XP 3000+处理器测试

陈志刚

前言：

　　根据我们了解到的最新消息，AMD Athlon64的正式上市日期会推迟到九月份。AMD一再压后Athlon64的推出时间，主要原因有三个：其一，AMD对x86－64核心的产能仍然相当有限，它们位于德累斯顿的Fab30工厂目前还没有能力将新核心的产量提高到旧有AthlonXP核
心的水平，因此即使现在推出Athlon 64，不但实际意义不大，而且还会影响到AthlonXP的销售。不过这样做也使Athlon64失去了和即将在4月推出的800MHz总线3.2GHz Pentium4正面对话的机会。其二，目前还没有能够发挥全新x86－64架构的软件，这也就剥夺了Athlon64最具威力的一面。其三，AMD还有Barton这个具有竞争力的法宝，至少可以在强大的Athlon64推出之前保持AMD现有的市场份额。

　　但另一方面，AMD x86－64处理器的服务器版本Opteron就会在四月份上市。对于高端市场而言，单纯的性能并不是最重要的因素，所以仅1.8GHz的Opteron也有望成为市场的新宠儿。另外x86－64的操作系统已经就绪，由Opteron构建的多处理器服务器必将大受欢迎。在今年的2月10日，AMD正式发布了基于Barton核心的Athlon XP处理器，分别是Athlon XP 3000+、Athlon XP 2800+以及Athlon XP 2500＋三款处理器。伴随Barton的到来，AMD也向世界公布了Athlon XP处理器家族的新标志，包括台式机、笔记本电脑、工作站和服务器处理器。新的标志将帮助消费者很容易地识别基于AMD产品的系统，Barton是否就像它的图标一样比起Thoroughbred有很大的改变,相信这也是很多读者所关心的,下面就让我们还大家一起深入了解Barton的真实性能！

细看AMD Athlon XP 3000+核心的秘密:　

　

　　Intel的Pentium 4处理器内核体积相当大而且里面集成了很多的新特性,而且明年Intel将会发布集成1MB L2大缓存处理器。集成更大的缓存意味着内核中将会有更多的晶体管，内核体积将会更大，当然成本也会上涨。Intel为了解决内核体积不断增大的问题，不得不提早使用更细的加工技术，同时增大单块硅晶体的面积。因此Intel早已经使用了0.13微米加工技术，而且将会在Prescott上使用0.09微米技术，使用12寸硅晶体为加工原料。相比之下AMD就显得珊珊来迟了，AMD只是在2002年底-2003年一月份才开始使用0.13微米技术(Thoroughbred)。而Athlon XP 3000+(Barton)的运行频率几乎已经达到了0.13微米工艺的极限，即使是上年10月份发布的Athlon XP 2800+至今仍未大规模生产,而容许AMD可以进一步提升其处理器频率的新技术也未就绪（0.09微米工艺最早要2004年才能到位，绝缘硅（SOI）技术还需要进一步摸索）。因此，AMD急需寻求方法来进一步提高其处理器的性能，Barton就是在这种情况下出世的。

　

(Thoroughbred-B核心)　　　　　　　(Barton核心)　　　　　　　　　　　　　

　　要对Thoroughbred核心进行改进主要有两种方法：一是提高处理器的工作频率，这在Palomino内核转为Thoroughbred内核已经使用；另一个办法就是增加处理器二级缓存的容量，也就是Barton所采用的办法。根据AMD的官方资料所得知，Barton核心共集成5430万个晶体管，而Thoroughbred-B核心则由3760万个晶体管组成，多出的1670万个晶体管主要被增加的256KB二级缓存所占用。Barton的表面积由原来的84平方毫米增加到101平方毫米，总缓存容量达到640KB（128KB L1+ 512KB L2 Cache），从上面二者的核心结构图，还有下面的实物对照图我们都可以清楚看到，Barton核心显得要长一些，呈长条状，除了增大的L2缓存和L2 TAG稍作更动外，CPU针脚数完全一样，架构上也没有什么不同,其它方面几乎没有任何变化了。

Athlon XP 2700+（Thoroughbred B）

Athlon XP 3000+（Barton）

Barton和Thoroughbred B的核心差别总结如下：

/table>

新的PR值换算方法

　　自从AMD使用PR值去命名其处理器型号以后，就造成了很多消费者不同程度的疑惑，因为不仅仅是PR值和实际频率不同会造成误解，而且处理器的核心规格改变以后，PR值得计算公式也会随之改变，准备在今年上市的64位处理器Athlon64也不例外，因为它和目前32位AthlonXP处理器有很大不同，因此计算公式也会有很大的改变。Barton新的计算公式对比如下：

Palomino&Thoroughbred核心 PR值＝（3×CPU运行频率）÷2－500

Barton核心 PR值=(3×实际运行频率)÷2－200

　　细心的读者一定会看到，Palomino&Thoroughbred核心和Barton核心的PR值只是相差300单位，而Athlon XP(Barton) 3000+的实际工作频率是2166MHz(166MHzx13),这与Athlon XP(Thoroughbred B)2700+的实际工作频率完全一致。也就代表着我们可以这样理解，Athlon XP(Barton) 3000+就是加大L2缓存后的Athlon XP(Thoroughbred B)2700+,至于256缓存是否和PR值300对等，稍后的测试就会证明一切。

注:PR值，指的是TPI (True Performance Initiative)，即所谓真实性能标准，它可以真实的反映CPU的应用效能，并且更为精确的测评处理器运行应用程序性能的标准,PR算法和以前采用的用CPU工作频率来衡量其性能的方面截然不同。

QuantiSpeed架构

QuantiSpeed架构的新型AMD Athlon XP处理器所具有的不同特性：
*0.13微米制造工艺--提供进一步的热量控制使Athlon XP处理器的桌面平台的频率提升，从而使整体性能最大化。
*512KB二级缓存--通过保持从处理器连续读取指令和数据来增进诸如高端游戏和数码媒体等应用软件的性能

QuantiSpeed架构包含四个关键的不同特点来提升AMD Athlon XP处理器的应用性能：
1.9个并行执行单元，超标量体系结构，全线程微结构设计--提供高执行带宽来改进整个系统的性能；
2.超标量，全管道浮点运算单元（FPU）--提供3Dnow！专业技术来提高浮点运算的性能；
3.硬件数据预取--增进使用高带宽内存的系统在高端软件应用程序上的性能，特别是结合DDR内存；
4.加强的翻译旁视缓冲器--增进高端、大规模数据应用程序的性能；

Barton的核心温度，功耗及其兼容性

　　由于Barton集成了更多的晶体管并且拥有更大的核心面积，所以发热量会有一定增加，虽然Barton核心的面积比Thoroughbred核心增加了20％，但它的发热量仅增加了9％, 也只是和旧的Athlon XP 2800+相当,而全新基于Barton核心的Athlon XP 2800+和2500+的发热量就和相同频率的Thoroughbred核心Athlon XP保持一致。所以Barton处理器并不需要什么特殊的散热装备就可以轻松应付的,这是我们很高兴看到的。

　　Athlon XP 3000+由于运行的频率相对降低，在功耗方面Barton核心相对Thoroughbred核心的Athlon XP来说还是有非常大的改进。你可以看到Barton Athlon XP 2500+的功率为68.3W,与Thoroughbred Athlon XP 2200+功率67.9W的相差不大；Thoroughbred Athlon XP2800+功率也为74.3W，与Athlon XP3000+一样，而Barton核心Athlon XP2800+的功率反而降低到68.3W，比旧的Athlon XP2800+降低12%,可还是比Intel的Northwood多。虽然Athlon XP 3000+比起旧的Thoroughbred Athlon XP2800+没有增加，但也算是一个发热大记，一不小心照顾，也是很容易烧毁的，因此AMD公司在不久前提出一个认证措施，硬性规定要求主板厂商们必须使用处理器内建的感温二极管功能去设计主板CPU的过热保护系统，否则AMD不能过认证。

　　AMD将要求所有主板厂商通过S2K总线分离技术的认证。该技术可以在不损失性能的情况下使CPU在运行大多数Windows应用程序时减低功率消耗并降低发热量。S2K总线分离技术是这样实现的：当CPU收到HALT指令（HALT就是停止指令，表示CPU没有需要处理的指令而进入空闲状态）时，CPU会转入等待状态，这时候CPU的功率消耗和发热量都会相应降低。但Athlon XP需要系统总线能够将CPU转入低耗能状态，这需要主板芯片组和BIOS的支持。目前绝大多数主板都没能将CPU转到低耗能状态，所以即使在空闲状态下，Athlon XP处理器的发热量仍然相当高。现在使用支持S2K总线分离技术的主板会使这种情况有彻底改善。现有的芯片组中如VIA KT400，VIA KM400和nVidia的nForce2都可以完全支持该技术,但目前支持该技术的主板仅有几块,但我们相信会有越来越多的主板做到。

　　我们使用最新版本的WCPUID来查看Barton的信息，WCPUID可以准确识别出处理器为AMD Athlon XP 3000+，L2缓存的容量为512K全速，处理器的实际工作频率为2157.09Mhz，前端总线为333MHz,对比原来的Thoroughbred B核心，处理器的Model已经从原来的8提升到了Model 10。

测试系统平台

	Thoroughbred-B核心	Barton核心
PR值	1700+ - 2800+	2500+ - 3000+
实际频率	1467-2250MHz	1833-2167MHz
FSB频率	266/333MHz	333MHz
处理器架构	Socket A
核心大小	84sq.mm	101sq.mm
缓存容量	L1 = 128KB L2 = 256KB (Total: 384KB)	L1 = 128KB L2 = 512KB (Total: 640KB)
晶体管总数量	3760万个	5430万个
核心电压	1.6-1.65V	1.65V
制造工艺	0.13微米@Fab30
最高承受温度	85度	85度
最高功耗	68.3瓦	74.3瓦

硬件平台
CPU	Athlon XP 3000+(Barton,166MHz FSB) Athlon XP 2700+(Thoroughbred B,166MHz FSB) Intel Pentium 4 3.06G(Northwood，533MHz FSB)
显卡	Geforce4 Ti4600 128MB 核心频率：300MHz 显存频率：650MHz 驱动程序： nVIDIA Detonator 4 V41.03
内存	Samsung DDR400 DDRAM 256MB×2 Kingston PC1066 RDRAM 256MBx2
硬盘	WD 1000JB 100G(7200rpm,8MB Cache) 磁盘驱动： Intel IAA Driver V 2.3.0.2160 nVIDIA nForce Chipset Drivers V2.13
主板	华硕P4G8X(Intel 7502芯片组) 磐正 8RDA+(Nvdia nForce2) PS：板载Raid控制芯片、声卡设备全部关闭 驱动程序： Intel Chipset Software V 4.20.1006 nVIDIA nForce Chipset Drivers V2.13
操作系统	Windows XP Professional 英文版@SP1
DirectX	DirectX 8.1
软件平台
游戏软件	Quake3 V1.17 Time demo 001 FutureMark 3Dmark2001 Build 330 Novalogic Comanche4 Benchmark Demo Epic Games Unreal Tournament 2003 Code creatures Benchmark pro
应用软件	Bapco SYSmark2002 SPECbench SPEC Viewperf 7.0 Madonion PCmark2002 Pro SISoft Sandra2003Pro
真实软件	XMPEG 4.5＋DIVx v5.02 Pro Lame 3.92 MP3 Encoder

测试说明：

　　在对比处理器的选择上我们特意选择了Athlon XP2700+，这是因为Athlon XP 2700+的实际运行频率为2.16GHz（166MHzx13），同Barton核心的Athlon XP3000+（166MHzx13）相同,所以我们可以比较出二级缓存的增大对Athlon XP性能提高的影响情况；同时对比了目前Intel最高频的3.06Ghz Pentium 4处理器以及Athlon XP3000+处理器，让读者可以看到Intel同AMD目前最高端CPU之间的差距。

　　平台方面也是我们经过深思熟虑的，采用的是双方目前能够发挥出最高性能的平台，分别基于Intel i850E和nVIDIA nForce2芯片组，由于Intel和AMD双方的主板芯片厂商都分别来自不同的厂商，因此不可能选取同一单通道的DDR333平台来进行测试，这样对双方都不公平，因此我们作出了上述的决定。

测试结果：

游戏性能测试：

1.3Dmark2001SE Build 330

　　3Dmark2001SE是一款支持DirectX　8的测试软件，结合DirectX 8.1能够支持更为完美的新画面，因为其对显示卡有很高要求,所以可以为测试平台提供可信的Direct3D综合测试结果。

2.Unreal Tournament 2003

　　Unreal Tournament 2003, 又称虚幻2003,是一款支持DirectX 8的3D动作游戏，它对电脑性能的要求之高是前所未有，所以成为新一代游戏软件中的新贵，很多人对它又爱又狠！

3.Novalogic Comanche4 Benchmark Demo

Comanche4（卡曼奇４）是NovaLogic开发的一款飞行模拟测试软件，也是第一款支持微软的DX8作为标准的图形引擎的游戏。

4.CodeCreatures Benchmark Pro

由CodeCult公司出品的CodeCreatures Benchmark Pro，是一个较新的基准测试软件，有点类似于3D Mark 2001SE的Nature场景，同样运用了大量的Pixel Shader，所以对显卡的要求相当高，不支持Pixel Shader显卡是无法进行测试的，而完整支持DirectX 8的显卡则可以进行这一显卡的终极挑战。

5.Quake3 V1.17 Time demo 001

　　从以上几个游戏软件软件测试的结果可以看到，Intel凭着超高的频率优势还是在测试中获得了小小的胜利，而且在Unreal Tournament 2003的测试中，Ahtlon XP 2700+的表现也要比Athlon XP 3000+要出色一点点，看来，尽管新核心增加L2缓存的Athlon XP 3000+在性能上已经有了不错的提升，但是仍然无法挽回工作频率上的弱势。

应用软件测试：

1.PCMark2002

　　PCMark2002是MadOnion公司首款统一标准化个人电脑测试软，它内含的测试项目很适合个人电脑测试，更接近于实际工作时的情况，所以它是被设计为专门针对普通家庭用户和商用用户的。

2.ZD Business Winstone 2002

ZD Business Winstone 2002则是一个全新的综合系统性能测试软件，主要通过模拟实际的商业软件的效率来体现系统的整体效能；

3.ZD Content Creation 2002

ZD Content Creation 2002则是反应系统多媒体应用方面的性能，主要模拟运行Flash、Photoshop、Dreamwave等软件来体现系统的性能。

4.Sisoft Sandra2003

　　处理器性能测试中，Athlon XP 3000+的表现相当的出色，在ALU性能中表现最为出色，相比此前256KB L2缓存的Thoroughbred核心性能提升了大约8％左右，而且大幅度领先于Pentium 4处理器，当然这和其更大的缓存容量有很大关系。总的来说，FSB频率的提升，内存带宽和缓存的增加对于AMD系统是一件好事，尽管这颗Athlon XP 3000+的实际运行频率只有2157MHz,但它的表现并不比频率远远领先的Pentium 4处理器差，甚至某些方面还胜过。看来，AMD的Athlon XP 3200+将是其推出Athlon 64处理器之前有力的反击武器，我们将拭目以待。

5.Sysmark 2002

专业图形性能：

　　SPECviewperf是一款小巧的专业测试OpenGL图形性能的测试软件，它会分析命令行参数以及数据文件，以设置相应的渲染模式并将数据转化OpenGL渲染数所够识别的格式。它并会根据参数进行动画渲染，最终将测试结果以每秒运行帧数的形式输入到文本文件里，系统性能越好，帧率越高，其每一个测试场景设置都是针对特定的领域，我们选取了其中比较有代表性的二项测试结果做为参考数据。

　　从测试的结果来看，Athlon XP3000+所增加的L2大缓存并没有测试的最终成绩起到很大的帮助，相对于同频率的Thoroughbred核心的Athlon XP2700+来说性能提升极微,分数相差1%都不够。同Pentium 4 3.06G相比起来，无论是旧核心还是新核心的Athlon XP，Athlon XP系统都大幅领先于Pentium 4系统。

音频和视频压缩：

1.Lame 3.92 MP3 Encoder

测试的时候我们选择LAME进行MP3编码，使用参数为-v -b 128 -q 1，源文件的大小为254MB，压缩后的MP3容量为24MB。

2.XMPEG 4.5＋DIVx v5.02 Pro

　　在视频和音频压缩的测试中，CPU性能占了很大的比例，AMD Athlonxp处理器在这个测试中获得了比较好的成绩，只是稍稍落败给超高频率的Pentium4 3.06GHz。比较遗憾的，我们看到二级缓存容量的增加对视频和音频压缩的帮助非常小，512KB L2缓存的Barton核心 Athlon XP3000+仅比256KB L2缓存的Thoroughbred核心的Athlon XP 2700+提升小小。

简单超频测试

　　Barton核心的Athlon XP 3000+的超频能力如何是每一个AMD FANS都非常关心的一个问题！而我们今次测试所收到的Athlon XP 3000+的L3桥经被AMD用激光所切断了，这就意味着不能直接提高倍频来达到超频目的。但庆幸的是，正如我们上面所提过的，Barton核心和Thoroughbred核心除了L2缓存和L2 TAG稍作更动过，其它方面是一模一样的。所以我们有理由相信它们是具有相近的超频能力,现在最高频率的Thoroughbred B核心的Athlon XP的工作频率已经达到2.25GHz(2700+)，所以Barton核心的Athlon XP 3000+要达到相同的水准应该也是合情合理的事情。

　　要对Athlon XP 3000+进行倍频调节的话，只要连接L3桥就可以完成倍频破解，还有一种方法是同时连接处理器底部二个引脚连接,这二种破解方法在Thoroughbred核心的Athlon XP都已经得到验证。但碍于测试时间紧逼和其身价不菲，我们没有进一步求证，最终决定从提高外频入手。我们手上这颗Athlon XP 3000+的默认频率为2.157G(166x13),超频过程中我们仅仅使用了普通的风冷风扇，并没有采用夸张的散热设备。最后，我们成功将其运行频率从2157MHz提升为2429MHz,核心电压也提升到1.85v，但冲击200MHz外频不成功。

　　超频后能顺利进入系统并运行WCPUID进行测试，但可能频率提升得有点过份了，WCPUID已经不能正确识别其PR值了,我们对它进行了简单的系统性能测试。

可以看到系统总线速度的提升和频率的提升，有效的增加了处理器的性能，，从多媒体和浮点运算测试中可以看到，成绩已经超过Pentium 4 2.8G了。

测试总结：

　　正如AMD自己所说：基于Barton核心的Athlon XP系列只是Socket A平台上的一个延续产品。它的推出有点被动??基于Hammer核心处理器的发布日期一拖再拖，3.06G的Pentium 4声势又咄咄逼人，甚至3.2G的P4也呼之欲出！所以为了填补性能上的空白地带，AMD只能再次让Socket A这个服役了长达五年之久的老平台再次征战。新的Barton核心二级缓存加大到了512KB，外频为166MHz。其它技术指标和Thoroughbred-B核心基本一样，并没有质的变化，而且Athlon XP 3000＋的实际运行频率只有2166MHz，与Athlon XP 2700＋（Thoroughbred-B）的实际频率一样，从AMD对Barton系列处理器定义的标称值可以看出，512K的二级缓存对性能提升的幅度不小（AMD官方认为Athlon XP3000＋甚至比3.06G的P4性能还要高出17%），当然，这只是官方的数字，实际性能只能在事实中求证。但是从中可以看出，初始频率不高的Barton核心处理器使其后续产品留有频率提升的更大余地，这样对于频率提升较难的Athlon架构处理器来说是很有益处的。因为就连AMD自身也不能确定基于Hammer核心处理器的"产期"是什么时候，而且从目前的情况来看，要想"顺产"并不容易。而Intel这边P4的发展却显得游刃有余，甚至800MHz FSB的P4也即将出炉！所以在没确定Hammer核心处理器何时出来之前，AMD只能是用Barton系列处理器与Intel艰难作战，而且估计Barton核心应该是Socket A平台的最后一代服役芯片了，所以面对P4的强大攻势，AMD在近期内只有"逐步"地调高Barton核心处理器的频率来应战这种尴尬局面恐怕要撑到Hammer核心处理器出来为止。在今年，我们可能还会看到AMD Athlon XP 3200+、3400+或者更高频率版本等系列型号。甚至即使Hammer核心处理器顺利进入市场，但性能如果和人们预期的相差甚远的话，那么Barton系列处理器就还要担当充斥市场的角色。

　　总的来说，尽管AMD Athlon XP 3000+处理器的发布并没有像3.06G的P4发布那么激动人心，但它毕竟是作为针锋相对的竞争对手的姿态出现，矛头直指P4的，其性能实力也不容忽视。尽管它的发布略显被动，甚至有被看作"纸上谈兵"的过渡性产品的嫌疑。但没有绿叶的衬托，又哪有鲜花的盛开呢？虽然这是场没有硝烟的战争，但和真正战争一样，没有永远的胜利，也没有永远的失败。或许等Hammer核心处理器出来的那天，能如AMD所愿，把市场从被动变成主动，不但夺回性能宝座，还能收复失去的大片土地呢？最后，让我们一起将拭目以待吧！

来源：太平洋电脑