前言
自去年六月AMD发布历史上第一款X86-64芯片Opteron开始,并于当年9月底再接再厉发布历史上第一款桌面64位芯片AMD Athlon 64 3200+/Athlon 64 FX-51。64位计算的概念在各大媒体的曝光率史无前例,风靡一时直到今天还是热度不减。
说到64位计算和64位芯片其实不是什么新鲜的概念,早在九十年代初当时的Compaq收购的Alpha芯片设计小组已经设计并生产出了64位的Alpha芯片,在动辄几百万美元甚至上千万上亿美金的小型机、中型机和大型机服务器市场,64位计算其实普及度已经很高,众多供应商如IBM,SUN和HP(DEC)都研发了成熟的64位RISC芯片产品线。这当然跟这个市场的特殊性是有一定关联的,因为在这个档次上的服务器,所配置内存的容量早就突破了32位芯片地址寻址极限的4G内存,虽然除了提高CPU寄存器的位数之外还有其他方法来扩展内存地址寻址空间,但是不可否认的是提高CPU寄存器的位数是其中最为釜底抽薪的一种方法,于是64位芯片的研发成为众多高端服务器市场供应商的当然选择,64位芯片在需求的刺激下应运而生。
我们回顾了64位芯片在高端服务器的发展历史,言归正传回到我们当今的桌面消费级64位的热潮,回到我们今天要讨论的领衔主角AMD X86-64芯片Athlon /Athlon FX系列。
在讨论AMD产品之前,先介绍一下AMD这个公司的历史。AMD公司是X86 CPU市场的一个斗士,他们和他们最大的竞争对手业界领导Intel公司来自同一个前身——仙童半导体公司,Intel的元老安迪.葛洛夫和AMD的元老桑德斯曾经是仙童半导体公司的同事。虽然在芯片市场,AMD始终是一个跟随者和第二供应商,但是很多DIY爱好者包括笔者在内都非常敬佩AMD那种顽强奋斗、百折不挠、屡败屡战的创新和竞争精神,它给市场带来了竞争和创新,也为很多DIY爱好者多提供了一个选项而非Intel Only。不可否认,作为AMD新一代的旗舰产品和试图摆脱跟随者角色的产品Athlon64 /Athlon64 FX在很多方面都有积极的创新,为桌面芯片从32位跨越到64位提供了一个极具诱惑的选项和参考。
但是我们作为理性的消费者,应当在当前热潮汹涌的媒体64位计算概念宣传的浸淫之下保持一颗冷静的心。让我们拨开媒体和厂商宣传的层层迷雾,来仔细端详和分析文章的主角——桌面AMD 64芯片,它的创新,现状和未来。然后让读者自己来掂量是持币待购还是立马下水。
AMD Athlon 64/ Athlon FX系列芯片有很多创新的设计,主要的点如下:
(1) 在原始32位X86指令集的基础上加入了X86-64 扩展64位X86指令集,使这款芯片在硬件上兼容原来的32位X86软件,并同时支持X86-64的扩展64位计算,使得这款芯片成为真正的64位X86芯片。
(2) 芯片集成了DDR内存控制器,从而使CPU到内存的时间延迟大大减低,显著提高内存使用的效率。
(3) 支持HyperTransport 1.0/2.0总线标准,相比于Athlon XP的FSB 400,HyperTransport技术将大大提高内存与CPU之间的数据吞吐量。
(4) 集成" AMD PowerNow!"省电技术,让台式机CPU具有了和笔记本专用CPU一样的频率自动调节和省电功能。
(5) Claw Hammer核心的Athlon 64采用了新的Socket 754插槽,Athlon FX则采用了新的Socket 940插槽,最新Newcastle核心和90nm技术的Athlon 64/FX均采用新的Socket 939插槽。意味着如果要从老的AMD系统升级到AMD 64平台的话,必须重新购买主板。
(6) Claw Hammer核心的Athlon 64集成1MB二级缓存,集成单通道内存控制器。Athlon FX集成1MB二级缓存,集成双通道内存控制器。Newcastle核心Athlon64集成512K二级缓存,集成双通道内存控制器。
(7) 集成新的SSE2指令集和增强3D NOW!指令集。
(8) 支持NX技术,硬件级(需要操作系统支持,目前仅Windows XP SP2支持)防止类似使用缓冲溢出漏洞的病毒,而利用缓冲溢出漏洞的病毒是现在大多数病毒的特征。
看到那么多创新和新功能,是不是有一种急于购买,并体会这种具有那么多创新功能带来的高性能和高速快感的冲动?但是我在这里本着为DIY爱好者的钱包考虑,为着消费者的利益考虑,不得不为众多的AMD和Athlon 64迷们泼一下冷水了。
笔者作为一个在DIY市场侵淫多年的老DIYer,负责任地在这里跟大家说,现在还不是购买64位CPU的最佳时机,而AMD Athlon 64也并非桌面64位CPU的最佳选择,目前的AMD 64平台并不是最好的64位CPU平台。
之所以敢冒天下之大不违,下面笔者将从AMD CPU本身的硬件特性和架构设计,AMD 64的支持平台、芯片组,软件支持和性价比分析四个主要方面来阐述一下。
硬件特性和架构设计的一些局限
* 频率
频率问题是老问题了,众所周知,AMD CPU存在的老问题是它不能跟上CPU频率上升的步伐,作为CPU性能主要参考指标之一的CPU主频离当前最高性能的CPU主频的差距越来越大,例如第一款发布的64位CPU Athlon 64 3200+的主频是2.2G,而当时CPU的最高主频已达3.4G,与最高主频差距达1.2G之巨。虽然说AMD的低流水线处理级数的效率要比高流水线处理级数的效率高出很多,但即使这样也无法弥补巨大频率落差带来的性能落差。这在CPU负担极为沉重的多媒体处理中这种差距则更加明显。
比如在视频编辑,视频压缩,音频压缩,多媒体播放,实时3D图形设计等等应用领域,这些应用领域都是对CPU频率具有很高的依赖型,而在各大评测网站测试中,甚至在倾向AMD的测试网站中,也不得不承认AMD CPU在这方面跟高频率CPU存在着实实在在的差距,而且差距不小。但同时不可否认的是,随着技术的发展、消费电子领域和消费影像领域的发展,数码相机和数码摄像机的普及率越来越高,多媒体处理将是大多数用户最为主要的计算机应用,而不管是老的AMD XP,还是具有64位计算功能的Athlon 64在这方面的处理速度都明显落后于频率更高的Intel同类同档次产品。从这里可以看出,虽然频率已非评价一款CPU的唯一指标,但仍旧是一个重要的参考指标。
* 二级缓存
由于AMD采用低流水线级数的设计,并在二级缓存命中率上的算法落后于Intel,其对二级缓存的依赖和命中率都要明显低于Intel的同类产品。这就是大家在现实产品中看到的AMD在大幅增加其产品缓存的时候,对性能提高非常有限的原因,而它的竞争对手在大幅增加其产品缓存的时候却可以大大提高其产品的性能。
比较明显的一个案例是在Athlon 64 3200+推出之前两天,Intel就通过简单地在老Xeon核心上增加2MB三级缓存,并以P4XE的产品命名推出,其性能上和气势上大大打压了AMD的顶级产品Athlon 64 FX-51。而且Intel将在2005年一季度在主流价位推出集成2MB 二级缓存的P4 6XX系列处理器。6系列处理器除了支持64位技术之外,XD bit的安全技术和EIST冷却技术也将得以应用,性能表现将比现有的5XX系列处理器超出甚多。
二级缓存存在的问题也使得AMD产品在一些对二级缓存容量比较敏感的应用领域(如压缩解压缩应用)大幅落后于Intel的同类产品,而且不得不指出,这种落后和趋势从目前的发展态势看仍将继续。
* 内存控制器
AMD Athlon 64的一个很重要的创新就是其首创性地在CPU内部集成了内存控制器。而传统上来说,内存控制器都是在主板芯片组的北桥芯片中设计集成的。AMD这样的设计其带来的好处是,相对于传统的北桥芯片中的内存控制器,AMD的CPU集成控制器可以大大减低从CPU到内存的延迟,从技术网站的测试可以看出其内存到CPU的延迟仅为传统设计的一半甚至不到一半,这种设计无疑可以提高系统的性能。
但是我们也应当看到这种设计具有的局限性,CPU集成内存控制器意味着用户在为电脑选配内存的时候并不一定总能使用当前最高性能的内存。比如AMD发布的第一款64位桌面CPU——Athlon 64 3200+,其集成的内存控制器仅支持PC2700 DDR内存。而目前市场具有更好的标准PC3200 DDR内存,以及一些内存大厂商做的非标准的PC3500或者更高规格的内存,目前如果消费者购买这些高规格内存配合Athlon 64 3200+,就算它规格高过PC2700 DDR很多,也只能工作在PC2700 DDR模式下,更不用说让现在的Athlon 64 CPU支持新一代DDR2标准内存和XDR标准内存了。如果要让Athlon 64支持新标准内存,那么AMD必须修改它的芯片设计,推出DDR2或者XDR版本的新的Athlon 64,但是现在的Athlon 64用户如果不更换CPU的话,那只能永远停留在PC2700 DDR的时代。
从现在的技术发展趋势看,DDR2的普及已经非常迫近了,DDR2得到了业界大多数主流厂商的支持,2005年可能就是DDR2的普及之年,而我们的老Athlon 64用户是不会体会到这种技术革新带来的快感的。
* SSE/SSE2/SSE3和3D NOW!之争
多媒体指令集扩展的起源是Intel Pentium MMX指令集,就是在原来固定的X86指令集的基础上,增加了几个128位的多媒体处理指令集。这在当初大大提高了处理器处理多媒体数据的速度,也简化了代码的复杂度,取得了广泛的应用。从这之后各大CPU厂商都开始在扩展指令集上投入很大的力量,进行研发和宣传。MMX指令集已经早已成为CPU的标准配备,而当今最为流行的扩展指令集就是Intel的SSE系列指令集和AMD的3D NOW!系列指令集。AMD的产品同时内建最新的3D NOW!指令集和Intel的SSE/SSE2指令集。
从上面的介绍可以看出CPU的多媒体扩展指令集是需要软件配合的,没有软件的配合是无法发挥其功效的。从目前的软件支持上来讲,支持SSE系列指令集的软件要大大多于3D NOW!指令集,而事实上AMD 3D NOW!指令集技术已经成为一个鸡肋。虽然AMD Athlon 64也集成了SSE/SSE2指令集,但其指令集的效率要比其竞争对手低很多,甚至不到一半,这在各大评测网站上的数据是可以看到的,感兴趣的读者可以看看www.tomshardware.com上面的有关评测,这也拖累了Athlon 64在多媒体领域的表现。
* 超频
广大AMD Fans都知道,喜欢AMD的原因是它比较容易超频,从而带来很高的性价比,但是不幸的是,进入64位时代的AMD Athlon 64锁定了倍频,关闭了超频的大门。当然发烧友还是可以通过超外频来提高频率,但是超外频只能做试验之用,并不具有实用性,因为超外频对外设的负担和伤害太大,危险更大,;普通用户不会冒这个风险。可以说Athlon 64基本上跟超频和性价比Bye-Bye了。
发挥其卖点的软件非常匮乏,支持薄弱
* 配置必要性
众所周知,CPU发展之所以从8位发展到16位,再从16位发展到32位,从而到今天的64位CPU,其主要的目的无非两个,一个是提高单位时间处理的数据量,从而提高性能,另一个是扩展内存寻址空间,可以让系统配备更大的内存以提高系统整体性能。
而我们知道,从80386开始,CPU进入了32时代,而那时的主要的操作系统和应用是DOS,处在16时代,直到Windows 95的发布,桌面PC软件才开始大规模向32位迁移。从技术上来说32位CPU的最大内存寻址空间是2的32次方,可以寻址的最大内存容量为4G,而目前的主流桌面操作系统为Windows XP,是一个非常成熟的32位操作系统,其最大的内存管理容量理论上是4G,由于Windows在内核设计的时候将2G容量保留给了操作系统内核,而其实Windows XP实际能管理的物理内存容量为2G。而目前市场上还未出现配置达到2G的PC产品,而目前最高端的桌面应用来讲,基本上还无法用到达2GB的内存容量。主流PC的内存配置都在256/512MB。
从上面分析的这一点看,主流用户至少在一年多的时间内还不可能配备超过2GB的内存,而64位CPU的特点就是突破了4G内存寻址空间的限制,但是恰恰是这个最重要的突破对我们现在的主流用户甚至是未来一年之内的主流用户都还没有迫切的必要。所以从配置必要性角度讲,主流用户真的还没有配置64位CPU和4GB以上内存的需要和必要。所以也没有必要花费多余的钱在64位的支持上面。
* 软件匮乏
上一小节中讲到,目前主流的桌面操作系统Windows XP仍旧是32位,意味着,就算用户目前配备64位的Athlon 64 CPU,也无法发挥其64位的优越性,其PC的物理内存容量仍然无法突破2GB。
虽然说64位的Windows XP的脚步也在慢慢地迫近,但是有了操作系统是远远不够的,我们更需要的是64位的应用软件,比如64位的媒体播放器、各种高端设备驱动程序、游戏软件、数据库软件、即时通讯软件、媒体制作软件、多媒体处理软件等等。而事实上,从目前来看,要等待这些软件的发布和成熟,不是一两年内可以实现的。当你配备和购买了让你骄傲的64位Athlon 64 CPU之后,你却无法发挥它64位的效能,而只能沉浸在洋洋的32位应用的大海之中,那你觉得多花了那么多钱买一个64位的而且不能使用的功能合算吗?
而等到一年多或者更远之后也许你的64位Athlon CPU也该寿终正寝了,你多花的钱也寿终正寝了,而在那时正是64位应用百花齐放的时候,我们将会面临一个全新的64位CPU市场,到时不管是AMD叱诧风云还是Intel老当益壮,我们将会有更好的更成熟的产品可以选择,而且那时候的64位CPU既有成熟工艺而且还都是双核心的。到那时64位CPU的应用环境可能才能算真的成熟了。而你愿意为它的成熟过程买单吗?
支持平台和芯片组的老问题仍旧存在
* 针脚问题
自从AMD宣布第一款桌面64位CPU Athlon 64 3200+以来,它一共琳琅满目地发布了很多款产品,核心也有当初的Claw Hammer演进到当前的Newcastle。但是消费者和用户看到的更多则是困惑。配套厂商和芯片组设计和供应商看到的更多是犹豫。这不得不说是现在购买Athlon 64 CPU的最大风险和障碍。
AMD Athlon 64/ FX CPU的针脚主要分为三种:Socket 940, Socket 754和Socket 939。
早期的Athlon 64 3200+ 3000+都是Socket 754的,集成1MB二级缓存,单通道内存控制器,早期的Athlon FX-51是Socket 940,集成1MB二级缓存,双通道内存控制器。
最新核心的Athlon 64和FX都将统一到Socket 939,不过Socket 754和Socket 940目前还在发布新产品。
这给广大用户一个很大的难题,买Athlon 64是选Socket 754呢还是Socket 939还是Socket 940?给供应厂商一个很大的难题是,他是支持哪种Socket接口呢,还是支持多种插槽,支持多种插槽则要明显提高产品的价格,并降低产品性价比。
很明显AMD的产品和产品线还在调整和成熟过程中,目前不是急于出手的时候,等到成熟的时候,出手不迟。
* 芯片组问题
芯片组问题也是AMD的老问题了,由于AMD自身的芯片组研发力量不是太大,目前它主要还是依靠台湾的芯片组设计厂商来为它设计CPU的配套。但是这些芯片组厂商还没有哪一家有绝对的技术实力,做出一款性能出色又十分可靠的芯片组产品出来,来担当推广Athlon 64的大任。
虽然说2002年,随着NVIDIA进入AMD芯片组市场,给市场带来了一丝新鲜空气,并且NVIDIA也带来了很好的芯片组产品,但是其芯片组产品带来高性能的同时,也带来了很多问题,如USB问题,磁盘性能不高且不稳定问题等等不一而足。
在Athlon 64时代,我们依然没有一种比较完美的选择,VIA依然统治着AMD芯片组市场,但是磁盘性能成为其最大的软肋,其他方面的性能也仅仅差强人意。NVIDIA虽然时有佳作,但是它带来的问题跟它带来的有点和特点基本上一样多,最新nForce4的推出不知道能不能有所改观。
从目前的发展态势来看,一切都还在发展成熟中……,我们要做的是等待成熟,持币待购,而非马上下水。
放弃了最具性价比CPU的称号,性价比不高
最后,我们不得不来讲讲价格问题。
所有的AMD Fans都知道,AMD是性价比的代名词,是优质廉价的代表。但是进入64位时代之后,我们发现它决定抛弃这个头衔,它为Athlon 64 FX-51上市时定出了高达799美金的高价,而Athlon 64 3200+的价格也高高在上。就算是现在,纵使经过长达一年多的价格洗礼,其售价相对于Fans的期待来说,仍旧高高在上。而这仅仅是对于CPU来说的,从总体拥有成本来说,其价格更是高得离谱,基本上已经跟Intel同类产品持平或者更高。这是因为支持Athlon 64的主板价格也要比普通的主板要高出200元钱以上,而且主板芯片组纷繁复杂,主板插槽类型也非常多,并且良莠不齐,给普通用户的选购带来很大的困难。
从目前来看,Athlon 64平台的购买成本太高,性价比不高,还不是购买的时候,而且AMD 64从上面的分析看也未必是最好的64为平台。
写在最后:
AMD Athlon 64由于设计架构问题,软件支持问题,发展成熟度问题,芯片组平台支持问题以及性价比不高的问题,都没有使我们发现有非要购买它的理由。我们发现的实质是我们并没有购买AMD 64位计算平台的需要。而64位CPU最好的购买时期可能就在2年之后,到那时,我们将会面对成熟的,而且更多的64位CPU和平台的选择,包括Intel和AMD或者更多其他的CPU供应商。