Ace's Hardware Pentium 4 review

Johan de Gelas van Ace's Hardware trakteert ons op deze historische P4-Day op één van de meest complete en diepgaande Pentium 4 reviews tot nu toe. In zijn artikel over Intel's nieuwe 7de generatie architectuur worden we met een kort technisch achtergrondverhaal en veel benchmarks bediend. Johan heeft onder andere Linpack, Quake III Arena, MDK2, Expandable, Drakan, Vampire: Masquerade, Falcon 4, Winstone 99, Photoshop, SoundForge, Truespace 4.2, Povray, ViewPerf, SuperPi en MPEG-2 encoding benchmarks voor ons uit de kast getrokken.

Wie de eerdere reviews heeft gelezen, weet hoe belangrijk het is om de P4 met veel apps en games te benchen. De op z'n zachst gezegd 'aparte' architectuur van de Pentium 4 maakt dat de resultaten per benchmark enorm kunnen verschillen. Dankzij twee Rambus channels bereikt de Pentium 4 een geheugenbandbreedte die we nog niet eerder bij een desktop processor hebben mogen zien. De P4 trekt in sommige gevallen 1,5GB/s, terwijl een Tbird met PC2100 DDR SDRAM niet boven 750MB/s komt.

Zoals je weet heeft Intel gekozen voor een ontwerp met een erg lange pipeline. Door het werk dat de procesosr moet verrichten in meer stappen te verdelen, wordt het eenvoudiger om hogere kloksnelheden te bereiken. Een lange pipeline is geen probleem zolang de banch predictor zijn werk goed kan doen. Dit is het geval bij de eenvoudig voorspelbare code-branches (aftakkingen) van floating point en multimedia toepassingen. Bij de moeilijk te voorspellen integer code van veel office apps presteert de P4 hierdoor echter zeer slecht. Bij elke misstap moet de berekening immers terugkeren naar het begin van de pipeline, waardoor een (bij de P4 groot) aantal kloktikken verloren gaan. Intel focust volgens eigen bewoordingen vooral op de 'user experience'. Daarom vindt Intel het niet zo'n probleem dat Word en Powerpoint op een 1,5GHz P4 even hard lopen als op een 1GHz PIII, zolang de applicaties waarbij de performance écht van belang is maar sneller gaan. Intel heeft hier op zich een punt, ware het niet dat de P4 ook in veel game benchmarks slechter presteert dan lager geklokte Athlons:

"Integer and basic office productivity applications, such as word and spreadsheet processing, tend to have many branches in the code that are difficult to predict, thus reducing overall IPC potential. As a result, performance increases on these applications are more resistant to improvements in micro-architectural means, such as deeper pipelines. Also, significantly raising the performance level on these types of applications does not necessarily increase the users experience, as these types of applications only need to keep pace with the human level of read and write response time."

"Floating point and multimedia applications tend to have branches that are very predictable, and thus naturally have a higher average IPC potential. As a result, these types of applications generally scale very well with frequency and are inclined to benefit greatly from deeper pipelines."

Het verlies van snelheid door de lange pipeline wordt deels gecompenseerd door de hoge geheugenbandbreedte en andere geavanceerde features zoals de double-pumped integer units en de low-latency trace cache, die instructies in reeds gedecodeerde vorm conserveert in de L1 cache. De FPU heeft 2 units, minder dan de 3 units van de K7 architectuur. De relevantie van dit nadeel is beperkt omdat compilers in de toekomst geoptimaliseerd worden voor de P4 architectuur en SSE2 instructies. Met ondersteuning voor SSE2 is de P4 in staat om een superieure floating point performance te leveren. Er wordt trouwens door AMD gewerkt aan SSE2 support in de x86-64 Hammer familie.

Benchmarks

De brede collectie benchmarks van Ace's Hardware geeft een aantal interessante resultaten. De Linpack memory benchmark geeft blijk van de superieure bandbreedte van de twee PC800 Rambus channels. In het L1 en L2 cache gebied presteren de 1,2GHz en 1,1GHz Athlon echter veel beter dan de P4. Dankzij exclusive L2 cache profiteert de Athlon bovendien tot een matrix grootte van 384KB van de hoge L1 en L2 cache bandbreedte. De geheugenperformance van de P4 daalt al sterk voorbij het 256KB gebied.

Eind vorige maand werd bij de release van de 760 chipset al duidelijk dat vooral Quake III Arena erg onbescheiden is wat betreft het gebruik van geheugen bandbreedte. De P4 presteert hier in vergelijking met de overige benchmarks erg goed en laat bovendien een goede schaalbaarheid zien. De P4 1,6GHz presteert 15,2% beter dan de P4 1,3GHz terwijl de kloksnelheid 23,1% hoger is, oftewel 65,8% van de kloksnelheidsstijging wordt omgezet in een prestatiestijging. De Athlon 1100 en 900 met KT133 chipset geven op deze benchmark een rendement van 48,9%. Dit belooft veel voor de toekomst (hoewel het rendement in de Q3A benchmarks van Anand veel lager is, 22,4% voor de P4 vs 48,5% voor de Athlon).

In sommige game benchmarks fietst de 1,5GHz P4 even hard als de Athlon, maar vaak is de 1,2GHz Athlon met DDR SDRAM beduidend sneller (Expandable, Drakan, Vampire: Masquerade). Dit maakt 't een lastige klus om de prestaties van de P4 en Athlon helder met elkaar te vergelijken. In MDK2 is het rendement trouwens respectievelijk 59,8% (P4 1,5GHz vs 1,4GHz) en 66,45% (1GHz vs 1,2GHz Athlon DDR) - gebaseerd op de benchmarks van Anand. Je kunt dus niet per definitie stellen dat de schaalbaarheid van de P4 beter is.

Zoals verwacht scoort de Athlon beter in FPU Mark, maar ondanks de dubbel pompende integer engine moet de P4 ook in CPU Mark zijn meerdere erkennen in het Athlon geweld van AMD. Deze twee synthetische benchmarks worden overigens vaak als achterhaald beschouwd, daarom is het beter om te kijken naar applicatie benchmarks zoals Truespace en Povray. Ook hier is de Athlon veruit superieur en laat de P4 zich soms zelfs voorbij tuffen door de zwaar getunede P6 core van de 1GHz PIII. Omdat de support voor SSE2 in de toekomst naar verwachting sterk zal toenemen, is het de vraag of je op lange termijn veel waarde moet hechten aan deze benchmarks.

Een lagere kloksnelheid en het ontbreken van SSE support kan de Athlon er niet van weerhouden om in de Photoshop 6.0 test de leiding te nemen. Dit beeld herhaalt zich in de meeste workstation benchmarks.

Conclusie

Intel heeft met de Pentium 4 zonder twijfel een radicalere weg ingeslagen dan AMD destijds met de K7. Feitelijk kun je de Athlon beschouwen als een erg dikke P6 met véél FPU en integer units, véél cache en een snelle FSB. Helaas vertaalt de revolutionaire architectuur van de P4 zich momenteel niet in betere prestaties. De superieuriteit van de P4 blijft beperkt tot toepassingen waarin geheugen bandbreedte een voorname rol speelt, zoals Quake III en MPEG-2 encoding. In de overige omstandigheden moet de P4 veelal zijn meerdere erkennen in de lager geklokte Athlon met DDR geheugen. De prestaties van de P4 zullen er ongetwijfeld op vooruit gaan als compilers geoptimaliseerd worden voor de SSE2 en de P4 architectuur, maar door de ongebalanceerde prestaties en hoge prijs is de Athlon momenteel de betere oplossing: [/break] Over time, as more applications are optimized, either specifically for the micro-architecture via assembler-level optimizations or are recompiled using optimized SSE2 compilers and libraries, the Pentium 4 will show better performance. Corel Draw 10, Dragon Naturally Speaking, Rage Incoming Forces, MGI Video Wave III and The Print Shop are some of the upcoming software packages that will include SSE-2 optimizations.

[...] Nevertheless, the survival series is not over. The Athlon 1200 with DDR is a more balanced and less pricey solution than the Pentium 4 with Rambus. The Athlon 1200 DDR came in first or second place in every benchmark while the Pentium 4 was very capricious with some ups but more downs. Most people hate upgrading their favorite software all the time and the Athlon runs legacy applications faster. IOHO, the FPU of the Pentium 4 should have been made more powerful.

Reacties (14)

[Verwijderd]

Dit is tot nu toe duidelijk de meest interessante post over de P4 imho.

Het zal Intel worst wezen dat de huidige x86 processortjes hier en daar hun P4 voorbij racen, maar zodra de x86 architectuur aan zijn eind is, moeten chipbakkers als AMD ook met iets nieuws komen cq. het design van Intel kopieren, wat Intel weer een duidelijke voorsprong geeft. Ik ben alleen benieuwd hoelang dat nog gaat duren voordat het zover is.

Ik denk dat het duidelijk moge zijn dát het gebeurt.
Afwachten dus.

[_JGC_]

AMD kopieert Intel niet meer. Ze hebben gewoon licenties van Alpha gekocht voor de EV6 bus, en daar hebben ze een CPU voor gebouwd die stukken beter is dan een Inhell exemplaar. SSE is van Inhell, 3D Now is van AMD. AMD was eerder met 3D Now dan Intel met SSE, wie kopieert wie?

[mca2]

mjah, voor SSE heette het MMX. Niet dat daar veel gebruik van gemaakt werd.

[Wouter Tinus]

Pentium 4 is net zo hard x86 als Thunderbird en Mustang hoor

[Verwijderd]

Hmm. Ik ben benieuwd hoe de benchies er over een half jaar uit zullen zien. Misschien word hij dan iets beter gewaardeert.

[Verwijderd]

Wat een mooi verhaal zit hier bij. iig in denk dat de P4 op dit moment niet goed zal verkopen echter door verbeteren van software en verhogen van de GHZ-en die de K7 en P3 niet kunnen bijbenen zal de P4 toch nog wat worden.

[Verwijderd]

Het ziet er weer naar uit dat Intel weer te hoog gegrepen heeft. Een leuke architectuur in theorie, maar waardeloos in de praktijk gebracht.

Zou die loshangende 'e' in het logo van Intel een stille hint zijn dat hun produkten niet helemaal goed in elkaar zitten.

[Ruudjah]

Intel heeft hiermee in mijn ogen de goede weg ingeslagen, (on)danks het gebruik van Rambus. De programma's die het moeten hebben van veel geheugenbandbreedte zie je in de toekomst toch meer komen (MPEG2, multimedia, Quake) en de processorkracht die bij kantoorapplicaties wordt gebruikt is in principe al optimaal (het maakt niets uit of een applicatie wordt opgestart in 0.1 of 0.001 sec). Met de lange pipeline van de P4 kan hij in de toekomst makkelijk op 2 GHz scalen, zij het hoger. Dat is aan de ene kant om marketingtechnische redenen heel goed (Sjeez, heb je de nieuwe pentium 4 al gehoord? 2 GHz!!!! zeggen de mensen dan die het spotje op tv hebben gezien) en voor de snelheid zelf zal het ook ten goede komen. Met deze architectuur zijn ze in staat om de leiding weer op te pakken kwa performance die AMD nu heeft met hun Athlon 1.2 GHz.
Misschien dat de Brookdale chipset (P4 DDR) de prijzen kan laten zakken van een P4 systeem. In dat geval heeft Intel zeker en killer in handen. Ik ben zeer benieuwd wat AMD hier met hun palomino tegenover kan zetten, met een getweakte thunderbird kan AMD de leiding behouden. Ben zeer benieuwd!

[Verwijderd]

Wat ik me nou afvraag is of een deel van de performance verschillen tussen de Atlon en de P4 niet simpelweg te weiten zijn aan de geheugensoorten, zoals iedereen weet heeft Rambus als voordeel dat het peak transfers kan halen die veel hoger zijn dan die van DDR, aan de andere kant heeft het wel weer als nadeel dat het een erg slome reactietijd heeft...

Ik ben erg benieuwd naar de eerste P4's die op DDR gaan draaien, ik denk dat je dan pas kan spreken van het vergelijken van processoren...

[arjenk|IA]

Ik ben het gedeeltelijk met je eens Ruud (m.n. het belang van GHz in marketing praatjes), maar om nou te concluderen dat Intel een killer in handen heeft vind ik nog wat vroeg. Dat we nog moeten wachten op voor de P4 geoptimaliseerde software is niet sterk en onvoldoende om je comfortabel te voelen bij de benchmarks. Niemand kan voorspellen hoeveel SSE2 op gaat leveren, en als AMD dit ook ondersteunt als de software er voor geoptimaliseerd is, dan is de voorsprong weg. Wat kantoorapplicaties betreft: de interface & het gebruik van plaatjes etc. eist ook wel degelijk steeds meer van een machine. Als je een beetje comfortabel met Office wilt werken is een snelle CPU, HD en veel bandbreedte geen overbodige luxe.

[Verwijderd]

Juist dat is dus wat ik ook heb gelezen, tegen de tijd dat SSE 2 breed wordt ondersteund zijn er meer SSE 2 compatible cpu's. Dit is opzich zeer interessant mbt de prestaties. Dan wordt het pas duidelijk of je persee 20 stages nodig hebt om 2,5Ghz te kunnen halen. Ik heb gisteravond uitvoerig Aces review gelezen, en wat echt opviel was het feit dat linepack een heel interessant beeldje gaf. De P4 moet voor de consumer market van morgen veel betekenen je ziet dat ie sneller is met het verwerken van large data.

Ik vraag me dan ook af of windows 98 wel een goede OS is voor de P4.. ik denk het niet. BeOS zou er meer aan hebben. Dus de P4 in de Xbox zou helemaal niet verkeerd zijn. Dat zal eigelijks alleen maar beter zijn voor developers om realistische Games te maken, een DVD thuisbioscoop ofzo

Maar voor een Graphics, Render of Music workstation, heb je meer aan een Dual Athlon. verlopig dan he.... zeker wel tot een Ghz of 2 a 2,2
Dat is wat ik uit alle review kan halen. Dan is het helemaal niet raar dat intel de P4 pas in 2002 als "flagship" wilt positioneren. Tegen die tijd is ie zeker wel goed genoeg getweaked.

[GarBaGe]

Snel of niet, spelen met een Pentium 4 (koeler erop, koeler eraf...) kost je toch een hoop meer Artic Silver dan bij een P3 of Athlon

[Verwijderd]

Hmm dat valt ook weer mee.

je gooit de hele cpu nietvol met die prut.
maar alleen dat plaatje in het midden. hoeveel die groter is weet ik niet.

Je moet toch zo weinig mogenlijk gebruiken. 1 instantie de meegeleverde cooler lappen,

we zullen het wel merken...

welke tweaker heeft hem het eerst??? WE WILLEN een echte "tweaker" review!!!

[Martin Sturm]

Volgens mij had Femme beter een review/samenvatting kunnen maken met zijn mening over de P4 en wat andere sites ervan denken.Ik denk dat veel tweakers dit zullen waarderen, aangezien sommige Femme toch wel als een voorbeeld zien. Het is voor de rest ook interressant, aangezien ik niet zo'n zin heb om 20 reviews te gaan lezen (waarvan 90% in het engels)