很少有x86架构的处理器,能够像Athlon一样具有这么长的历史。最初的Athlon核心于1998年问世,当年AMD不但带给我们惊奇,也让这个英特尔的竞争对手动了起来。这是一次市场的变革,Athlon获得了成功,也获得了许多人的喜爱。其中最关键的因素,就在于Athlon优秀的性价比。从一开始,他们就把焦点放在节俭的消费者上,并且让Athlon具备的出色的超频能力,这使得无数的计算机迷们能够从低价CPU上,榨出和高价CPU一样的性能。总而言之,Athlon成了一种“计算机界的哲学”,不仅是计算机老手间的主要话题,也是某些对Athlon如痴如醉的狂热份子们最爱的争论话题。但该架构的潜力正在被一点一滴的抽干,最后苟延残喘的机会已经不多,在面对800MHz前端总线奔腾4处理器咄咄逼人的强势压力,Athlon XP处理器被迫再次进行改进,400MHz总线的3200+在人们的预料下进入消费者的视线,搭配早已为此准备多时支持400MHz总线频率的芯片组究竟能发挥多大的威力呢?本文就将给出一个满意的答案。由于今年9月Athlon 64处理器就将发布,这次的处理器核心总线提升应该会成为Athlon XP的绝唱,因此再进入到评测过程之前,简单地对Athlon核心变迁史作一个回顾,就显得很有必要。在约五年的研发当中,总共出现了七种不同的Athlon核心,其中五种属于Socket A平台。
Athlon的历次核心变迁史
1999年6月23日,AMD公司推出了具有重大战略意义的K7微处理器,并将其正式命名为Athlon,核心代号为Pluto(冥王星)。K7有两种规格的产品:第一种采用0.25微米工艺制造,使用K7核心,工作电压为1.6V(其缓存以主频速度的一半运行);第二种采用0.18微米工艺制造,使用K75核心;工作电压有1.7V和1.8V两种。上述两种类型的K7微处理器内部都集成了2130万个晶体管,外频均为200MHz。Athlon包含128KB的L1 Cache(PⅡ/PⅢ只有32KB);512KB~1MB L2 Cache的片外缓存(执行频率是CPU的2/3)。同时,它还采用了全新的宏处理结构,拥有三个并行的x86指令译码器,可以动态推测时序,乱序执行;K7拥有一个强劲的浮点处理单元,在3DNOW!指令的帮助下会有更进一步的3D和多媒体处理能力,这个先进的FPU使K7拥有超越其他x86微处理器2倍的性能!另外,K7采用了一种类似于Slot 1的全新的Slot A架构,从物理结构上两者可以互换,但后者的电器性能和前者完全不兼容。在总线方面,使用的是康柏公司的Alpha系统总线协议EV6,外频达200MHz;Athlon是AMD第一个具有SMP(对称多微处理器技术)能力的桌面CPU,即使用者可以用Athlon构建双微处理器甚至4微处理器系统!
AMD公司在2000年6月份连续推出了新款的Thunderbird(雷鸟),再次向英特尔Coppermine(铜矿)核心的奔腾Ⅲ处理器发出了强有力的挑战。Thunderbird是AMD面向高端的Athlon系列延续产品,采用0.18微米的制造工艺,共有Slot A和Socket A两种不同的架构,但它们在设计上大致相同:均内置128KB的一级缓存和256KB的二级缓存,其二级缓存与CPU主频速度同步运行;工作电压为1.70V~1.75V,相应的功耗也比老的Athlon要小;集成3700万个晶体管,核心面积达到120平方毫米。另外,Thunderbird微处理器支持200MHz系统总线频率,提供巨大的带宽,且支持Alpha EV6总线协议,具有多重并行x86指令解码器。
2001年,随着英特尔的奔腾4处理器的发布,Athlon的Thunderbird系列处理器再次感到力不从心,如果长期下去的话,辛辛苦苦打下的江山迟早会被Intel再次蚕食掉,K6系列就是一个很好的榜样。而且此时AMD处理器CPU功耗大、发热量大容易烧毁的缺陷随着主频的不断提高而暴露无遗,直接影响到了用户使用时的系统安全性。因此,AMD十分迫切需要一款性能优越的处理器切入市场,在稳固市场份额的同时,尽量改进自身的缺陷,于是在此背景下,研发代号Palomino的Athlon处理器破茧而出。Palomino核心的Athlon处理器比起雷鸟核心的Athlon而言,虽然不是一个全新的设计,但还是有针对性地在技术上作了一定改进,包括改变封装、增加温度监控电路、降低能耗和功率、支持52条SSE指令集的3DNow!、改良的数据预撷取技术、有效提高缓存TLB的数据命中率,服务器版本加入了SMP功能,移动版本就应用了节能效果更加明显的Power now!。晶体管数目也从原来的3700万增加到3750万,核心面积相应的由120平方厘米增加到128平方厘米。
随后,AMD出于对未来频率提升和散热量的要求,推出了采用更先进0.13微米制造工艺的Thoroughbred核心Athlon处理器。但是除了制造工艺的进步外,Thoroughbred和Palomino核心的技术基本上是完全相同的。由于生产工艺的进步,Thoroughbred的核心面积和发热量更小,超频性能也因此而更加出色。所以市场上也涌现了很多包超xxxxGHz的Thoroughbred核心处理器,成为DIY市场的一大亮点。
由于x86-64架构的Athlon 64处理器频繁跳票,AMD只得将争夺市场份额的重任寄望于已显得有些力不从心的AthlonXP。但Intel方面显然不想给AMD有丝毫的喘息机会,它们的超线程技术和提速到800MHz的总线又进一步加大AthlonXP与之竞争的难度。面对严峻的前景,AMD重新翻出了它们曾经一度想搁置的512KB二级缓存方案——Barton核心应运而生。该核心在额外的L2缓存和L2 TAG稍作更动,Barton在两个L2缓存单位上,各多加128 KB,并且调整了L2 TAG的地址,但其在架构上并没有什么不同。它们仍旧支持SSE,不支持SSE2。因此它和Thoroughbred-核心的架构相比,可以说几乎一样。
2.2GHz已经是基于Barton所能达到的最大频率了
另外一个促使AMD提升Barton核心总线频率的因素在于,未来市场中主流内存将变成DDR400 SDRAM。由于英特尔发布800MHz总线的新处理器,随之而来的875P芯片组已经为DDR400内存同步模式大开绿灯。在400MHz总线频率下的Barton核心时钟频率很难超越2.2GHz,在333MHz总线频率下却可以达到2.25GHz。但AMD为了抓住这一市场契机,迎合DDR400同步模式所带来的性能提升,所以舍弃了更高时钟频率的333MHz总线模式,使自己的处理器与800MHz奔腾4一样,完全匹配DDR400内存。下面是关于Athlon XP 3200+的相关规格:
- 名称:3200+
- 处理器核心:Barton
- 高速缓存大小:128KB L1、512KB L2,总共640KB高速缓存
- 处理器接入面:Socket A
- 生产工艺:0.13微米铜互联技术
- 芯片面积:101平方毫米
- 晶体管个数:5430万个
- 额定核心电压:1.65V
- 最大核心温度:85oC
- 标准发热量:60.4W
- 最大发热量:76.8W
核心频率的提高,伴随着发热量的增大。Athlon XP 3000+最大热功率为74.3W,3200+则达到了76.8W。核心频率上升了1.5%,发热量却上升了3%,更大的发热量对于风扇散热的要求更加苛刻。当然区区74.3W的热功率并不是什么大事情,奔腾4 3.0GHz的热功率已经高达100W了。关于散热问题,在许多消费者心中至今仍依然认为Athlon XP发热量过大,对风扇要求高等错误的观点。除了当前奔腾4处理器的发热量已经超过Athlon XP外,随着Barton核心的问世,散热问题得到了一定程度的解决。I
w= G*(T
D-T
A )并且 G=*(A/l)这是关于冷却量/热传导的方程式。其中的参数含义如下:
I
w:Heat flux(热流量,也就是处理器上的热功率)
G:散热器的Thermal Conductivity Coefficient(热传导系数)
A:热所流经的表面(也就是DIE和散热器的接触面)
l:热流的路径
T
D:根据规格所记载的最大容许DIE温度
T
A::风扇周围的空气温度
根据这个方程式,散热器和DIE(核心表面)的接触面越大,热流量也越大。这个方程式同时指出,热流量Iw和接触面A的相对关系。回头看看Athlon XP 3200+,这个方程式告诉我们,当处理器的最大热功率仅仅高了10%,Barton核心的中央处理器会比较“容易”散热,因为DIE表面大了20%。因此在使用Athlon XP 3200+处理器时,只要最大热功率不超过82W,普通的散热套件基本不会出什么问题。
左边是奔腾4 3.0GHz的散热器,右边是Athlon XP 3200+的散热器
总线速率的提升,同时伴随着带宽的增加。400MHz总线频率可以带来3.2GB/s的带宽,同步内存工作模式可以确保最小的延迟和最佳的性能,因此用DDR400内存来搭配Athlon XP 3200+成为当仁不让的首选。在DDR400即将成为市场主流的情形下,充分支持DDR400显得相当重要,一方面是可以得到更佳的性能,另一方面则表示Athlon XP能够继续和奔腾4处理器分庭抗礼。英特尔最新发布的两款芯片组I875P和I865上面均支持双通道的DDR400,虽然在Athlon XP方面用不完双通道内存所提供的巨大带宽,带这并不意味着Athlon XP平台没有双通道架构的芯片组。下图即为支持Athlon XP 3200+的芯片组——nForce2。
使用了双通道DDR400的nForce2芯片组能够提供6.4GB/s的内存带宽,
这对于Athlon XP处理器来说显得绰绰有余
对于很多Athlon XP的爱好者有言,最后一次的架构变更并没有增加核心频率多少有点遗憾。但对于处理器的性能而言,提升总线频率要比简单的提升时钟频率效果要明显得多。前不久800MHz奔腾4处理器的推出就验证了这一点,使用同样核心、同样架构、同样缓存的前提下,仅仅依靠前端总线的提升,3.0GHz的800MHz奔腾4就能够在大多数情况下击败533MHz的3.06GHz奔腾4。同样的情况发生在Athlon XP身上,但相信结果都是一样。另外现在市面是流行的Athlon XP处理器版本较多,它们之间的时钟频率、缓存大小、总线频率都不尽相同,出于方便大家选购的目地,将现在市面上最流行的两种核心,四个版本的所有频率级别产品作一表格比较:
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Barton (400MHz FSB, 512KB L2) |
Barton (333MHz FSB, 512KB L2) |
Thoroughbred (333MHz FSB, 256KB L2) |
Thoroughbred (266MHz FSB, 256KB L2) |
3200+ |
2200MHz |
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3000+ |
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2167MHz |
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2800+ |
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2083MHz |
2250MHz |
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2700+ |
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2167MHz |
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2600+ |
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2083MHz |
2133MHz |
2500+ |
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1833MHz |
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2400+ |
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2000MHz |
2200+ |
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1800MHz |
2100+ |
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1733MHz |
2000+ |
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1667MHz |
1900+ |
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1600MHz |
1800+ |
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1533MHz |
1700+ |
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1467MHz |
从上表我们可以看到,Athlon XP处理器的实际时钟频率并没有得到多少提升,再一次证明了Athlon架构已经达到了其频率极限。如果AMD想它的产品继续留在高端桌面处理器市场中,仅仅依靠Athlon XP看来是不现实了。新的x86-64架构的Athlon 64处理器也许才是其真正的出路。
支持400MHz的芯片组
在Athlon XP 3200+发布之前,市场上支持400MHz总线的芯片组仅有nForce 2一款而已。但随着Athlon XP 3200+的发布,威盛电子和矽统科技也加入到了其中,两公司的代表作分别是:KT600和SIS748。接下来我们就来看看这三款市场上支持400MHz总线频率的主流芯片组具体信息。
新一代Socket A芯片组最主要特性在于支持400MHz的总线和DDR400内存
NVIDIA的nForce2 Ultra 400芯片组
在击败威盛电子之后,nForce2应该被称为Socket A平台当之无愧的领导者,NVIDIA凭借nForce 2出色的高性价比横行Athlon XP市场无人能挡,月销量竟高达500000片。为了打造性能更加优越的400MHz总线平台,NVIDIA在第一时间发布了支持Athlon XP 3200+的芯片组——nForce2 Ultra 400。这款新的芯片组在老的nForce 2的基础上增添了许多新功能,版本代号为C1,以出色的稳定性和高性能著称。除此之外,NVIDIA还为其设计了简化版本nForce 2 400。简化版本和Ultra版之间的最主要差别即在于是否支持双通道DDR内存。
双通道内存设定为何如此受欢迎当然有它的重要理由:它提供了单通道设定的两倍带宽。结果便是性能比传统系统要高出许多。除了最早期(适用于Pentium III、别名Camino的i820芯片组)产品之外,所有Rambus芯片组都使用了双通道架构;目前矽统(SiS)正在研发适合Pentium 4使用的4通道Rambus芯片组658。nVIDIA是Athlon平台上第一家推出双通道内存控制芯片的厂商;威盛则打算在今年夏天如法炮制。不过双通道系统有些缺点得提一下:第一项、或许也是与实际状况最相关的一项,那就是你必须使用两组完全一样的内存模块。还不只这样:你甚至得用完全一样的DIMM模块以避免出现问题。这也是为什么使用SiS655芯片组的系统会发生问题:如果使用了不同模块,系统执行速度会变得相当的慢。再考虑一下成本因素:两个内存模块通常比单一组DIMM更为昂贵。此外内存控制芯片也变得更为复杂,也因此需要更多晶体管与更多硅晶,这也会提高成本。这正是威盛的利基所在:以传统芯片组的成本提供接近nForce2的性能。
威盛电子的KT600
前一段时间在英特尔平台上面的不如意,让威盛电子在Athlon XP平台上面也找不到了感觉,被NVIDIA公司推出的nForce2芯片组击败。由于Athlon XP 3200+尚未面市,因此当时芯片组是否支持400MHz总线频率显得并不重要,但是在内存控制器上面,威盛电子彻底输给了NVIDIA。由于在威盛电子芯片组历史上具有“A”版芯片组性能较好的传统,因此人们普遍寄望于KT400A能够重振雄风。威盛电子也急于推出新的芯片组已挽回颓势,在推出KT400A芯片组之后,威盛电子声称它们在内存控制接口上做了改良称为FastStream 64 技术,这项技术具有超越NVIDIA的128 Bit双通道接口的性能。但很明显,带宽并非高性能的唯一关键因素,而这也是Rambus DRAM一直要争辩的论点。评测的结果表明,想用这款芯片组击败nForce2无疑痴人说梦。经历了KT400A的失败后,威盛电子明显低调了许多,直到现在才推出了支持400MHz总线的KT600
VIA Apollo KT600支持400MHz 总线,南桥采用了内置SATA/RAID控制的“VIA VT8237”芯片。南北桥之间采用8X V-Link(533MB/sec)连接,支持AGP 8X,DDR400(PC3200),SATA/RAID功能(RAID 0/1/0+1/JBOD),2个ATA接口,8个USB2.0插口,10/100Mbps网卡,6声道音频,MC97调制解调器。由于使用了新南桥芯片,因此KT600也是三款芯片组中唯一一款支持SATA的芯片组。
矽统科技的SiS748
由于英特尔在奔腾4平台上面刻意打压威盛电子,矽统科技的成长速度很快。但也许是过于专注于奔腾4平台的开发,矽统科技在Socket A平台上的表现并没有出彩之处,低价格仍然是其产品推销的杀手锏,因此一些二线主板厂商把目光转移到没有造什么势的矽统科技身上,由于SiS748的价格要低于威盛电子和Nvidia的同类产品,所以在已经打响的主板价格战上能够占据不少优势!并且出货量极大的精英电子已经明确表示将在未来主打SiS748,而不是nForce2 Ultra 400。这样看来网络上所说“KT600和Nforce2鹬蚌相争,SiS748渔翁得利”这句话,并非毫无根据。
这款新推出的SiS748芯片组是SiS746FX的升级版本,除了支持400MHz总线的Socket A处理器外,还支持单通道的DDR333/DDR400和AGP8x,SiS748搭配SiS963L南桥芯片的高效能组合,充份展现MuTIOL 1G技术的独家功能,提供北桥芯片与南桥芯片间更迅速顺畅的沟通连结,可在高达533MHz的执行速度及16位双向数据总线架构下,支持每秒1GB传输速率,确保流量频宽与速率的极致发挥。SiS963L并整合USB 2.0/1.1控制器,ATA133/100/66标准双IDE信道,5.1声道音效,V.90数据传输及以太网络等功能,提供使用者完善的高速传输接口。
下面是这三款芯片组规格之间的比较:
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NVIDIA nForce2 Ultra 400 |
NVIDIA nForce 400 |
SiS748 |
VIA KT600 |
北桥芯片 |
nForce2 Ultra 400 |
nForce2 400 |
SiS748 |
KT600 |
处理器总线 |
400/333/266/200MHz EV6 (3.2/2.7/2.1/1.6 GB/s) |
处理器接入界面 |
Socket A (Socket 462) |
支持内存类型 |
双通道DDR400 / DDR333/ DDR266/ DDR200 SDRAM |
单通道DDR400 / DDR333/ DDR266/ DDR200 SDRAM |
单通道DDR400 / DDR333/ DDR266/ DDR200 SDRAM |
单通道DDR400 / DDR333/ DDR266/ DDR200 SDRAM |
峰值内存带宽 |
6.4GB/s |
3.2GB/s |
3.2GB/s |
3.2GB/s |
最大内存容量 |
3GB 3 DIMM插槽 |
3GB 3 DIMM插槽 |
3GB 3 DIMM插槽 |
3GB 3 DIMM插槽 |
是否支持ECC验校功能 |
否 |
否 |
否 |
否 |
是否支持AGP 8x |
是 |
是 |
是 |
是 |
南北桥连接方式 |
HyperTransport (800MB/s) |
HyperTransport (800MB/s) |
MuTIOL (1066MB/s) |
V-Link 8x (533MB/s) |
南桥芯片 |
MCP/ MCP-T |
MCP |
SiS963L |
VT8237 |
是否支持SATA-150 |
否 |
否 |
否 |
2 ports |
是否支持ATA-133 |
是 |
是 |
是 |
是 |
整合AC’97音效芯片 |
(APU和MCP-T) |
是 |
是 |
是 |
CNR/ACR/AMR |
是/是/是 |
是/是/是 |
是/是/是 |
是/是/是 |
10/100Mbit LAN |
(MCP-T) |
是 |
是 |
是 |
USB 2.0端口 |
6 |
6 |
6 |
8 |
IEEE1394 |
MCP-T |
否 |
否 |
否 |
超频 虽然在前面我们反复强调,Athlon XP 3200+时钟频率已经达到了Athlon架构的顶峰,其EV6的总线频率也已经达到了最大值。但这样反而让人对它超频的欲望更加强烈,毕竟超越极限的机会并不常见。看看是否真如前文所说,只有超频才能够作为事实的依据。已经达到顶峰的3200+真的丝毫没有前进的余地了吗?或许仍然会有超越极限的奇迹出现哦!
选择合适的平台对于超频的成功性大有裨益,作为Socket A平台的超频英雄,升技的NF7 rev.2.0成为这次挑战极限不二之选。散热设备仍然选择普通的风冷:Ajigo MF034-032,这是AMD推荐Athlon XP3200+所使用的散热设备。在尝试倍频设置中,普通的Athlon XP 3200+处理器倍频为11x,每增加1x就等于增加了200MHz的时钟频率。最大化的倍频测试中,成功的设置到了12x,因此频率变为2.4GHz。在尝试提升总线频率的过程中,由于EV6总线协议的限制,整个过程显得并非一帆风顺。每提升1MHz总线频率,就相当于提升了11MHz时钟频率,在将核心电压增加到1.8V之后,最终成功地将系统总线频率定格在203MHz,也就是说时钟频率变为2.233GHz。下图中WCPUID显示的就是最后的频率的最高值,高达2432MHz,这一频率可谓是榨干了Athlon XP处理器上的“最后一滴油”实属不易:
性价比
奔腾4 3.2GHz和Athlon XP 3200+同属于两大处理器巨人桌面处理器中的最高端版本,在性能上面各有所长,谁也不能取得压倒性的胜利。因此消费者在选购处理器时,除了明确自己主要应用领域外,更应该注意的是两款处理器产品系列的售价高低。性价比高的处理器拥有更强的市场竞争力,也更容易得到广大消费者的青睐,因此我们特地为大家作出奔腾4处理器和Athlon XP在各个相应的版本上各自所对应的价格。
价格
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Intel Pentium 4处理器
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价格
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AMD Athlon XP处理器
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$637
|
Intel Pentium 4 3.2GHz
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$464
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AMD Athlon XP 3200+
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$417
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Intel Pentium 4 3.0GHz
|
$325
|
AMD Athlon XP 3000+
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$278
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Intel Pentium 4 2.8C
|
$225
|
AMD Athlon XP 2800+
|
$218
|
Intel Pentium 4 2.6GHz
|
$180
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AMD Athlon XP 2700+
|
$178
|
Intel Pentium 4 2.4C
|
$151
|
AMD Athlon XP 2600+
|
$163
|
Intel Pentium 4 2.4GHz
|
$124
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AMD Athlon XP 2500+
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从上表中我们可以看出,Athlon XP处理器要比奔腾4处理器便宜许多。AMD方面最顶尖的Athlon XP 3200+也仅仅只比奔腾4 3.0GHz贵了少许。在售价方面奔腾4处理器毫无优势可言。但较低的售价意味着较低的利润,较低的收益意味着公司资金周转的困难,新技术研发资金的不足,因此售价过低会引发很多负面影响,从而造成恶性循环,这一点也是AMD公司值的注意的地方。
测试环境 为了能够最大限度的展示Athlon XP 3200+处理器的性能和400MHz总线提升所带来的性能增益,在测试中我们选择了NVIDIA的nForce2 Ultra 400芯片组,采用以超频性能卓越著称的升技NF7 Rev 2.0主板和Corsair CMX256A-3200LL DDR400内存条。值得一提的是这款内存条的性能良好,能够在2-2-2-5的时钟设置下稳定地工作在400MHz。同时为了更明显地体现出Athlon XP 3200+的不同之处,在评测中一共选择了5款具有典型代表的处理器,其中包括:800MHz前端总线的奔腾4 3.0GHz和533MHz系统总线的奔腾4 3.06GHz处理器,以及Athlon XP 3000+。前面两款产品主要是观察Athlon XP 3200+在性能上能否与之抗衡,与后者的对比则主要体现在观察400MHz总线对性能的提升。奔腾4处理器平台将使用最近才发布的I875芯片组,搭配双通道的DDR400内存条。除此之外,我们也将对超频到2.4GHz(12x200MHz)的Barton核心进行评测。
参加评测的处理器
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Athlon XP 3200+/3000+/2.4GHz
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Pentium4 3.0GHz/3.06GHz
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主板
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升技NF7 Rev.2.0
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华硕P4C800豪华版
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内存
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Corsair CMX256A-3200LL DDR400
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显卡
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ATI RADEON 9700 Pro
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硬盘
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希捷酷鱼ATA IV/80GB
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注意细节:
- DDR333内存时间设置(使用于Athlon XP 3000+和奔腾4 3.06GHz):2-2-2-5
- DDR400内存时间设置(Athlon XP系统:2-2-2-5,奔腾4系统:2-2-2-6)
- 操作系统:微软Windows XP SP1
性能
Winstone2002测试
Winstone2002的测试分为Business Winstone 2002、High-End Winstone 2002、Multimedia Content Creation Winstone2002和Dual Processor Test等数个部分。Business Winstone 2002 测试项目时,反映系统在实际商业设置下PC系统的整体性能。该套件对系统运行应用程序脚本所需要的时间进行测试,并产生一个综合值,然后再转换为一个相对得分。使用不同的处理器在该项软件下测试出来的成绩相差不大,但即使是0.1的得分,在实际使用中的差别也相当明显。
Athlon XP处理器在这项测试中属于优势项目,得分往往超过奔腾4处理器。在这次进行的MS Word,Excel等等办公软件的评测中,Athlon XP同样处于领先地位。更快的系统总线让处理器的性能有显著进步,800MHz前端总线的奔腾4处理器也难望其项背。
Multimedia Content Creation测试中会使用到诸如:Photoshop 7.0、Premiere 6.0、Dreamweaver 4等多媒体应用软件之间进行开启和转换测试,素来以处理多媒体内容而擅长的NetBurst架构在这次评测中的优势表现得淋漓尽致,就连超频到2.4GHz的Athlon XP也不是对手。