Современные платформы для рабочих станций — обзор и тестирование х86-систем

Начнем с поднятого вначале вопроса — почему же к теме производительных машин
для профессиональной работы обращаются так редко. Первое и, пожалуй, самое простое
объяснение — это слишком стремительно развивающиеся события в массовом секторе.
Обновление технологий, продуктов, решений, рассчитанных на "среднестатистического
пользователя", происходит в таком бешеном темпе, что для "серьезных
размышлений о серьезной технике" иногда просто физически не остается времени.
Кроме того, в сфере рабочих станций (далее по тексту WS, от workstation), как
правило, несоизмеримо меньше революций и громких анонсов, да и круг пользователей
сравнительно невелик, стабилен и специфичен, поэтому проверенные "массовые"
маркетинговые технологии в данном случае становятся неэффективными. К тому же
далеко не все производители видят смысл в подобных рекламных кампаниях из-за небольшого
сегмента рынка и высокой квалификации заказчика. Второе — давно прошли те времена,
когда производительности решений, ориентированных на "домашнее" использование,
катастрофически не хватало, и в сравнении с ними профессиональные компьютеры казались
настоящими монстрами, обеспечивающими быстродействие и функциональность на несколько
порядков выше. Но, несмотря на все это, сегмент современных WS существует, развивается
и более того — иногда преподносит неожиданные сюрпризы.

Reference-система Integra-ML на платформе Intel

Прежде чем перейти к описанию "тестовой" части, давайте рассмотрим,
чем же нынешние WS отличаются от мощных массовых систем.

Какой смысл сегодня вкладывается в само понятие рабочая станция? Если раньше подобное "клеймо" жестко привязывалось к уровню производительности, то современное определение выглядит следующим образом. Рабочие (графические) станции — решения, соответствующие некоторым стандартам и обеспечивающие необходимый уровень производительности и функциональности для выполнения определенного рода профессиональных задач.

Узкая специализация. Конфигурация каждой конкретной WS, как правило, уникальна, а в ее определении главную роль играет достаточно узкий класс ПО. Массовые же ПК имеют противоположную направленность, так как должны решать максимально широкий круг задач, однако именно офисно-домашнего направления.

Производительность. В плане производительности наблюдается та же картина. В массовых ПК, по большому счету, желательна производительность "везде": быстрые процессор, память, видеокарта, жесткий диск и т. д. — все это благоприятно скажется на повседневной работе. В случае с WS быстродействие должно быть достаточным в профилирующем аспекте применения и только. Одним словом, сопоставлять производительность WS и массовых ПК общепринятыми методами нецелесообразно.

Соответствие стандартам. Как мы уже упомянули, современные WS чаще всего
являются заказными компьютерами, редко — готовыми конфигурациями, и уж совсем
в уникальных случаях — самосборными системами (напомним речь идет только о платформе
х86). Сборкой, продажей и обслуживанием WS, как правило, занимаются солидные компании
со специалистами соответствующего уровня. Следовательно, заказчик получает уже
сертифицированное решение и может быть уверен, что "внутри" установлены
те комплектующие, которые подходят для выполнения его задач, протестированы на
совместимость и способны обеспечить надежную и стабильную работу при максимальных
нагрузках.

Сферы применения рабочих станций

ASUS PC-DL

Tyan Tiger MPX

Tyan Tiger K8W

Tyan Thunder i7505

Современный "цифровой мир" с
его постоянно возрастающим темпом жизни находит все новые сферы применения для
профессиональных компьютеров. Мы же попробуем привести некоторую классификацию.

СAD/CAM/CAE. Этот сегмент является классической вотчиной WS. CAD-пакеты можно назвать одними из самых сложных направлений профессионального ПО, для нормальной работы которых необходимы: высокая процессорная производительность, большой объем оперативной памяти, мощные графическая и дисковая подсистемы.

Расчетные задачи. Задачи, связанные со сложными расчетами в области точных наук. Для таких направлений применяются мощные системы либо, в "особо тяжелых случаях", кластерные решения и многопроцессорные машины с развитой архитектурой (например, NUMA).

3D-моделирование. Здесь уже речь идет о графических станциях — по сути, тех же WS, только оптимизированных для применения с программными пакетами, работающими с трехмерными объектами.

Нелинейный видео/аудиомонтаж. Узконаправленная специализация WS, требующая особых архитектурных решений или дополнительного оборудования в виде карт расширения и внешних модулей. К этой же категории можно отнести рабочие станции, ориентированные на работу с медиаданными. В основном, подобные решения применяются на радио, телевидении, в студиях звукозаписи, а также в компаниях, занимающихся рекламой и PR.

Работа с растровой и векторной графикой, допечатная подготовка. В этот класс попадают WS, предназначенные для работы с различного рода графическими изображениями. Здесь используются многочисленные программные пакеты таких компаний, как Adobe, Corel и т. д. Основные требования к системам — высокая производительность процессора и дисковой подсистемы, большой объем памяти, а также качественная работа с 2D-графикой.

Разумеется, мы не можем предугадать все возможные сферы применения WS. Но, как нам кажется, основных моментов рассмотрено вполне достаточно, чтобы переходить к тестированию.

Тестовые платформы

Собственно, у нас было два основных
повода для возвращения к теме платформ для рабочих станций. Первый — выход процессоров
Intel Xeon DP с 1 MB кэша третьего уровня. Второй — появление одной, казалось
бы, экзотической двухпроцессорной платы под Xeon на почти "десктопном"
чипсете, предназначенном… для Pentium 4. Собрав все это вместе и дополнив линейку
тестовых систем другими типичными платформами уровня workstation, мы набрали достаточно
материала для очередного теста/обзора.

Использование главным образом не готовых систем от поставщиков, а отдельных конфигураций
(см. таблицу) позволило определить производительность именно платформ "невзирая
на лица" — при равных, насколько это возможно, условиях. Чтобы охватить
максимально широкий круг применения этих решений, мы остановились на "универсальной"
конфигурации с большим объемом памяти, быстрым SCSI-винчестером и профессиональной
видеокартой серии FireGL. Таблица представляет собой некий "гибрид"
из приводимых нами ранее "Конфигураций тестовых систем" и "Сравнительных
характеристик чипсетов". Объяснение в данном случае следующее — "профессиональные"
чипсеты являются более гибкими инструментами, нежели их "дескопные"
собратья, а следовательно, имеют не совсем однозначные характеристики. К примеру,
Intel E7505 и AMD-8000 могут состоять из различного количества модулей, а последний
вообще применяется для создания решений практически любых направлений и
может "обслуживать" от одного до восьми (!) процессоров. Так что привести
для него единые характеристики довольно сложно.

Не так давно произошло достаточно значимое событие: в Украине появились новые модели процессоров для серверов и рабочих станций — Xeon 3,06 GHz с L3-кэшем 1 MB и Opteron c частотой 1,8 GHz. Дополнительный кэш третьего уровня в случае с Xeon действительно может значительно поднять производительность в большинстве приложений, тогда как Opteron имеет очень хорошую масштабируемость — увеличение частоты до 1,8 GHz на деле может оказаться очень существенным.

Итак, перейдем к особенностям самих тестовых платформ.

ASUS PC-DL Deluxe (чипсет Intel 875P, тестовые системы с Xeon 3,06/2,4 GHz). Почему мы в названии платформы указали конкретную материнскую плату от ASUS? Насколько нам известно, такое уникальное изделие (использующее чипсет 875P для двух процессоров Xeon) выпускает только эта компания.

Мы уже привыкли к тому, что технологии более высокого ранга, трансформируясь, со временем становятся "ближе к народу". Но чтобы технологии двигались в обратном направлении, да еще так "смело" — такое встретишь нечасто. И действительно, пусть и самый производительный, но все же десктопный чипсет вдруг становится базой для двухпроцессорных Xeon-конфигураций, а в случае включения Hyper-Threading — так и вовсе четырех! Обратимся к официальной информации Intel: "Материнские платы с чипсетом 875P могут применяться в рабочих станциях начального уровня в случае использования их со старшими процессорами Pentium 4 с технологией Hyper-Threading". Никакого намека на совместимость с Xeon, не говоря уже о поддержке SMP. Родилась даже шутка о том, что либо инженеры ASUS не читают официальных спецификаций, либо все же читают, но со "здоровой долей оптимизма". Как бы там ни было, подобный продукт возник и, безусловно, заслуживает внимания.

ASUS разделяет свои платы серии P4C800 (i875P) и модель PC-DL. Разница между обычными платами на i875P и ASUS PC-DL состоит в отсутствии у последней шины 200 MHz для CPU и памяти соответственно (наверняка искусственное ограничение, связанное с отсутствием поддержки таких частот шин процессорами Xeon). Второе отличие заключается в установке на PC-DL разъемов питания SSI, так что изначально плата подготовлена для работы с серверными БП. Конечно, ее можно запитать и от обычного блока питания, но если планируется применение двух CPU, мощность БП должна быть не менее 400 Вт.

Положительные эмоции возникают при первом просмотре функций BIOS Setup. Знакомые нам по другим платам ASUS "тонкие настройки" остались на месте: тайминги, множители, частоты — все это можно менять. Словом, еще перед началом основного тестирования впечатлений от этого продукта набралось достаточно. Посмотрим, как поведет себя PC-DL в профессиональных задачах.

Платформу на базе чипсета Intel E7505 мы уже неоднократно описывали ("Компьютерное
Обозрение", # 49, 2002, # 3, 2003).
Вкратце напомним — E7505 позиционируется как самый функциональный и производительный
инструмент для создания рабочих станций на двухпроцессорных конфигурациях Xeon
DP. В тестировании принимала участие плата Tyan Thunder i7505 (S2665). Учитывая
тот факт, что большинство решений для серверов и рабочих станций собирается на
основе barebone-комплектов от Intel, в тестах мы также использовали готовую систему
на базе платы Intel SE7505VB2 (чипсет Intel E7505) и шасси Intel SC5250-E — In­tegra-ML
производства компании "Вектра-Сервис". Поскольку показатели производительности
двух систем на основе E7505 оказались в пределах погрешности 2—3%, мы приводим
единый усредненный показатель.

Чипсет AMD-8000 детально мы еще не рассматривали, поэтому остановимся на
нем подробнее. На самом деле новый набор логики от AMD представляет собой некий
"конструктор" для создания практически любой конфигурации. Основных
"кубиков" в AMD-8000 — три:

• AMD-8111 HyperTransport I/O Hub — первый и обязательный компонент,
  аналог южного моста. Поддерживаются 6-канальные кодеки AC’97, PCI версии 2.2,
  10/100 Mb Ethernet, шесть портов USB 2.0. Контроллер IDE поддерживает режимы
  вплоть до ATA/133, SATA отсутствует.
• AMD-8151 HyperTransport AGP 3.0 Graphics Tunnel — контроллер AGP-порта.
  Заявлено соответствие стандартам AGP 2.0/3.0.
• AMD-8131 HyperTransport PCI-X Tun­nel — контроллер двух независимых
  64-битных PCI-X шин с режимами работы вплоть до 133 MHz. Для связи 8131 и
  8151 с "основным" компонентом чипсета AMD-8111 применяется стандартная
  шина Hyper­Trans­port (800 MBps).

В нашем случае применялась плата Tyan Tiger K8W (S2875), имеющая дополнительный контроллер AMD-8151, а соответственно, и слот AGP 8X.

Вторая система на платформе AMD на базе чипсета AMD-760MP/MPX является самой "пожилой" из представленных и уже не раз появлялась на страницах нашего издания.

Результаты тестирования

Сразу оговоримся, почему основное внимание мы уделили результатам двух платформ: Opteron в связке с чипсетом AMD-8000 и Xeon 3,06 GHz на i875P. Данные системы являются новейшими и, как выяснилось, самыми производительными решениями для рабочих станций в немалой степени благодаря использованию двухканальной памяти DDR333.

Архивирование. Начнем обзор итогов тестирования с привычного по "десктопным" материалам теста 7-Zip — правда, несколько видоизмененного. Во-первых, мы перешли на новую версию 3.11 данного пакета, во-вторых, другим стал набор используемых опций. Были оставлены только две — отвечающие за включение многопроцессорной обработки и за режим максимального сжатия.

Что важно отметить по результатам этого теста? Безусловно, лидерство системы на Opteron и "обгон" чипсетом 875P "союзника по лагерю" в лице Е7505 при одинаковых частотах работы памяти. Причем насколько значительным оказалось превосходство 875P — 40 секунд (!), и это при абсолютно равных прочих параметрах. Такая разница может свидетельствовать только об одном — о значительно большей производительности контроллера памяти в северном мосту логики Intel 875P.

Медиакодирование. В качестве исходного материала для видеокодирования нами использовался клип в несжатом AVI-формате с профессиональной аудио­дорожкой. Продолжительность его составляла 3 минуты 20 секунд (размер файла — 4,2 GB). Для Windows Media Encoder было выбрано два режима кодирования. При первом применялся плавающий битрейт для аудио- и видеопотоков с настройками, обеспечивающими максимальное качество, а также с преобразованием чересстрочной развертки в прогрессивную. Во втором случае осуществлялось кодирование с малым постоянным битрейтом. В режиме Максимальное качество снова на вершине оказались Opteron, и это неудивительно, так как выполняются сложные алгоритмы, что, вероятно, приводит к частым ошибкам блоков предсказания ветвлений на системах с Xeon. Прямо противоположный результат был достигнут с "простым" медиапотоком в случае постоянного битрейта при низком качестве. И блок предсказания на процессорах Intel часто "угадывает", и для двух логических CPU остается больше ресурсов. Профессиональный кодировщик Ca­nopus Procoder показывает, в общем-то, равные результаты у двух конкурентов. При кодировании выбор результирующего формата был установлен на .mpg (Quick­Time). Связано это с тем, что в данном случае наблюдается наи­более полная загрузка CPU. Производительность в задачах аудиокодирования определялась с помощью программы Gogo­WinBench 3.11. Приведенные на диаграмме баллы — это наилучшие результаты, полученные при использовании SMP и набора команд SSE2 (для платформы Athlon MP — SSE). В "обычном" кодировании аудиопотока мы видим "всю силу" технологии Hyper-Threa­ding в процессорах Xeon. А чего еще можно ожидать? Удачное соответствие задачи и потоковой реализации программы архитектуре процессора, "родные" команды SSE2, небольшой объем данных, редко выходящих за рамки областей кэша, практически 100%-ная "занятость" логических CPU. В связи с чем даже Xeon 2,4 GHz сумел значительно обойти лучшeго представителя AMD.

Photoshop 7.0. C исполнением скрипта в Photoshop 7.0, использующего наиболее часто применяемые операции при работе с растровыми изображениями, одинаково хорошо справились обе интересующие нас системы. Отметим, что данный тест можно считать одним из наиболее трудоемких, так как нагруженными оказываются не только процессоры, но и шина памяти вместе с дисковой подсистемой.

Рендеринг. В наших испытаниях мы часто используем пакет CPU RightMark 2003B для определения низкоуровневой производительности CPU (в том числе в задачах визуализации). И платформы Intel снова демонстрируют почти четырехкратный рост быстродействия при использовании четырех потоков рендеринга. Зато при дальнейшем увеличении потоков переключение между ними отнимает у процессоров AMD меньше времени, вследствие чего на отметке "16" система на Opteron даже выходит в лидеры. Для сравнения мы решили сопоставить результаты CPU RightMark и реальной задачи, для чего приводим подобный график скорости рендеринга в пакете Light­Wave 7.5. Наблюдается довольно интересная картина. При одном потоке лидируют системы Intel на Xeon 3,06 GHz, при четырех — их результаты сравниваются с Opteron, при восьми — "Зионы" продолжают улучшать свои показатели, на что обе системы AMD уже неспособны. В итоге на последней отметке "народные" Xeon 2,4 GHz догоняют лучшую платформу конкурента.

Все остальные диаграммы, отображающие скорость рендеринга в пакетах 3D-моделирования, показывают абсолютное доминирование решений от Intel. Чуть ли не единственный тест из этой подгруппы, в котором обе платформы AMD смогли продемонстрировать конкурентоспособный результат, — 3ds max 5.1. Используемая система рендеринга Brazil применяет ресурсоемкие алгоритмы трассировки лучей, в связи с чем логические CPU от Intel просто не могут быть эффективно задействованы. Визуализация сцены Gi­ga-Sphere (которая, как и Giga-Cube, создана нашими специалистами отдела верстки и дизайна) для пакета LightWave 7.5 происходит с большим количеством эффектов, что требует 18 проходов для окончательного построения, и, как можно заметить на соответствующей диаграмме, преимущество Intel действительно значительно.

САПР. Очень показательным является набор профессиональных тестов для AutoCAD 2002. С их помощью можно определить производительность в типовых CAD-задачах. Кроме того, ядро из пакета от AutoDesk также применяется во многих CAD-системах начального и среднего уровней. Следовательно, приведенные показатели приобретают еще большую актуальность.

SPECviewperf 7.1.1. При тестировании ViewPerf, оценивающим быстродействие в профессиональных пакетах различной направленности, обнаружилась интересная закономерность. Все подтесты, кроме приведенных light-06 и dx-08, показали практически идентичные результаты на всех платформах. Как оказалось, "загвоздка" заключалась в применении видеокарты FireGL. Видимо, мощность современных графических процессоров в совокупности со значительной оптимизацией драйверов под профессиональные пакеты достигли такого уровня, что производительность основных CPU в данном cлучае уже не является критичным параметром — она просто должна быть не меньше определенного значения.

Выводы

Индустрия рабочих станций

Как мы могли убедиться, такое направление, как рабочие станции, продолжает развиваться и, самое главное, является востребованным и в Украине. Об этом свидетельствует тот факт, что подобные решения можно купить в нашей стране у сертифицированных компаний. Все оборудование, которое тестировалось, было взято со складов соответствующих фирм.

Процессоры

Скажем так, с некоторой натяжкой оба новых процессора — Intel Xeon DP 3,06 GHz и AMD Opteron 244 1,8 GHz — можно считать "близкими" по быстродействию. Дабы сразу ответить на гневную критику читателей, заметим, что для Intel-платформы за основу нами была взята производительность, достигнутая с участием "официального" чипсета E7505, и если просуммировать все полученные результаты, то условно между ними допустимо поставить знак равенства. Однако тут возникает ряд "но"…

1. Как мы уже определились, производительность рабочих станций — не настолько критичный параметр, как в массовом секторе. Для основных мировых сборщиков систем класса work­station более серьезными критериями являются имидж, стабильность и надежность поставщика. У Intel по этим пунктам твердая "пятерка", а вот сможет ли AMD обеспечить бесперебойное поступление своих решений всем желающим?

2. Ценовая политика. Как выяснилось, кроме быстродействия, у обоих процессоров
оказалась общей еще и цена (около $750). Это обстоятельство также совсем не в
пользу AMD. Самый простой вопрос: а зачем производителям серверов и рабочих станций
менять хорошо зарекомендовавшую себя платформу, имеющую всестороннюю поддержку,
на альтернативную, если при этом не будет выигрыша ни в цене, ни в скорости.

3. Масштабируемость. С ростом частоты все процессоры серии AMD64 действительно ощутимо "ускоряются". И показатели Opteron 248 2,2 GHz и Xeon DP 3,2 GHz могут быть несколько иными, чем в нашем тестировании. Но "масштабируемость" по стоимости оказалась никак не меньшей. Так, цена Opteron 248 за рубежом превышает отметку в $1000, что может свести на нет все его преимущества перед конкурентом.

4. В плане быстродействия оба новых CPU на самом деле удались. Судя по диаграммам, на их фоне "старички" Xeon 2,4 GHz и Athlon MP 2800+ выглядят просто удручающе. В действительности же производительность дуальной системы на тех же Xeon 2,4 GHz просто огромна, и нужно еще поискать рабочие (не тестовые) задачи, для которых подобной скорости может не хватить. Поэтому, чтобы продавать новые CPU в составе рабочих станций, необходимо еще убедить покупателей в целесообразности дополнительных трат.

Чипсеты

Виновником сегодняшнего торжества, бесспорно, следует считать новое изделие компании ASUS — материнскую плату PC-DL. Честно говоря, за саму идею и ее реализацию перед инженерами этой компании хочется "снять шляпу". Так и тянет назвать i875P лучшим чипсетом среднего уровня для процессоров Xeon, однако формально такой комбинации не существует, поэтому мы вряд ли увидим подобное решение от тех же Tyan или Supermicro, не говоря уже о самой Intel. Чипсет i875P на текущий момент является наиболее производительным и одновременно наиболее дешевым (хоть и "не совсем официальным") набором логики для Xeon. А если на модели PC-DL будет спрос (в чем мы не сомневаемся), их сделают столько, сколько нужно, учитывая мощности ASUS.

Несколько слов о том, почему мы тестировали Xeon 2,4 GHz именно с этой моделью. Цена на PC-DL достаточно демократична и составляет около $250, а пары таких Xeon — $480. Таким образом, подобная платформа обойдется не дороже топовой однопроцессорной системы на Pen­tium 4 3,2 GHz. А поскольку для профессиональной работы машина на двух CPU намного предпочтительнее, можно предположить, что и в Украине новое детище ASUS станет популярным.

AMD-8000 также заслуживает всяческих похвал. Чипсет, безусловно, весьма современный и производительный. А учитывая его "конструкторские возможности", долгая жизнь этому набору логики обеспечена.

Знающий читатель может подсчитать, сколько времени понадобилось Тестовой лаборатории
для проведения подобного исследования, путем сложения "временных" результатов
на диаграммах. Однако, поскольку мы редко возвращаемся к данной теме, затраченные
усилия того стоят. Еще одно из наших впечатлений связано не столько с производительностью,
сколько со стабильностью платформ, принимавших участие в испытании. На протяжении
всех тестов не зафиксировано ни одного случая зависания, некорректной работы ПО,
проблем с настройками BIOS и т. д. Это свидетельствует о действительно другом
подходе компаний к "недесктопному" сектору своих решений. Надеемся,
что когда-нибудь и массовые решения по качеству будут соответствовать профессиональным.

Оборудование для подготовки материала предоставлено: