Processori Pentium M su Socket 478 - Versione Stampabile - Hardware Upgrade

Nel corso del primo trimestre dell'anno 2003 Intel ha presentato la ben nota piattaforma mobile Centrino e, con essa, la prima versione, conosciuta con il nome in codice di Banias, del processore Intel Pentium M. Si tratta di una CPU, destinata prevalentemente all'impiego in sistemi mobile, che pur non rappresentando una vera innovazione in senso stretto, ha saputo suscitare molto interesse nel campo dei processori.

Uno dei principali pregi delle soluzioni Pentium M, per via del primario impiego in sistemi notebook, è la capacità di assicurare prestazioni convincenti a frequenze di lavoro relativamente basse: tali processori sono infatti disponibili in versioni che partono dai 1,6 ai 2,2 GHz, rispetto ai 2,80 - 3,8 GHz degli attuali processori desktop proposti da Intel.

Oltre alle basse frequenze operative, i processori Pentium M sono caratterizzati da un thermal design power di soli 27 Watt. Per continuare il parallelismo con i processori desktop ricordiamo che gli attuali processori Intel Pentium 4 basati su core Prescott sono caratterizzati da un TDP che in alcuni modelli raggiunge i 115 Watt, mentre per le cpu Pentium D con architettura dual core tale valore raggiunge i 130 Watt. Se poi il processore Pentium M opera in condizioni di massimo risparmio energetico (deep sleep power), il TDP si abbassa addirittura sino a 1.1Watt, in abbinamento ad un voltaggio di alimentazione di 0,726V.

Il Thermal Design Power rappresenta un'indicazione del calore (energia) generato da un processore. E' un concetto che Intel e AMD considerano in due modi differenti. Per AMD il TDP è facilmente assimilabile al cosiddetto concetto di "worst case scenario" di un processore, ovvero la massima dissipazione termica per ogni transistor che costituisce il core della CPU. Si tratta quindi di un limite pressoché irraggiungibile nell'impiego comune di un processore e prossimo al punto di fusione dei componenti che costituiscono la CPU. Intel considera invece il TDP come un indice secondo il quale è necessario certificare una soluzione di raffreddamento. Il valore di TDP fornito per i processori Intel non rappresenta, quindi, la massima dissipazione termica possibile per un processore, ma quella che secondo Intel un processore può raggiungere quale suo massimo nell'utilizzo possibile in ambito PC.

In virtù di quanto appena affermato, un Thermal Design Power basso è indice di basse temperature d'esercizio e, conseguentemente, anche di limitato consumo energetico. Per certi versi è quasi possibile affermare che le CPU Pentium M sembrano essere in controtendenza rispetto i processori detinati ad uso desktop, in quanto sono in grado di mantenere temperature operative contenute senza sacrificare le prestazioni.

I processori LGA775 attualmente disponibili sul mercato sono divenuti "tristemente" famosi per l'elevata temperatura e il consumo energetico e anche la precedente generazione di processori con package a 478 pin era caratterizzata da un TDP di 103 Watt nelle versioni da 3,2 GHz di clock in poi.

Quando un processore è caratterizzato da un'elevata temperatura d'esercizio, occorre che esso venga raffreddato efficacemente per evitare di incappare in problemi di stabilità del sistema od addirttura al danneggiamento fisico del processore. Al di là di costose soluzioni di raffreddamento a liquido, la maggior parte dei dissipatori tradizionali ad aria sono equipaggiati con ventole caratterizzate da un elevato regime di rotazione che, giocoforza, generano spesso un rumore di elevata intensità che difficilmente riesce a passare inosservato.

In questa ottica si rivela quindi interessante la possibilità di adottare un processore Pentium M su piattaforma desktop. E' innegabile che la maggior parte degli utenti che utilizzano un PC non necessitano realmente di prestazioni elevatissime ma che, anzi, preferiscono sacrificare queste ultime, entro certi limiti, a favore di una minore rumorosità di funzionamento.

E' in questo scenario che si inserisce un prodotto di ASUS che analizzeremo nel corso di questo articolo. Si tratta di CT-489, un particolare adattatore che permette alle CPU Pentium M di essere installate anche sulle schede madri con socket 478. Tale dispositivo ci permette inoltre di effettuare una analisi delle effettive prestazioni che un processore mobile riesce a sviluppare quando impiegato su una piattaforma desktop.

E' necessario segnalare, tuttavia, che l'adattatore proposto da ASUS è in grado di operare solamente su alcune schede madri della compagnia e con particolari revision di BIOS, che vedremo dettagliatamente in seguito.

Prima di analizzare sul campo le prestazioni delle cpu Pentium M in ambiente desktop, vediamo quali siano i modelli che Intel ha presentato negli ultimi due anni. La tabella seguente riassume tutte le versioni di processore Intel Pentium M che sono state messe in commercio, includendo versioni con Core Banias (1 Mbyte di cache L2) e Dothan (cache L2 da 2 Mbytes), con frequenza di bus di 400 MHz oppure 533 MHz.

Processore	Freq. di Clock	Molt.	Freq. di bus	Core	Cache L2	Processo produttivo
Pentium M 780	2,266GHz	17x	533MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 770	2,133GHz	16x	533MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 765	2,1GHz	21x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 760	2GHz	15x	533MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 755	2GHz	20x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 2 GHz	2GHz	20x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M 750	1,86GHz	14x	533MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 745	1,8GHz	18x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 1,8 GHz	1,8GHz	18x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M 740	1,73GHz	13x	533MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 735	1,7GHz	17x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 1,7 GHz	1,7GHz	17x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M 730	1,6GHz	12x	533MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 725	1,6GHz	16x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 1,6 GHz	1,6GHz	16x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M 715	1,5GHz	15x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 705	1,5GHz	15x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M 1,5 GHz	1,5GHz	15x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M LV 758	1,5GHz	15x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 1,4 GHz	1,4GHz	14x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M LV 738	1,4GHz	14x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M 1,3 GHz	1,3GHz	13x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M LV 718	1,3GHz	13x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M ULV 753	1,2GHz	12x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M ULV 713	1,1GHz	11x	400MHz	Banias	1M	0.13 micron
Pentium M ULV 733	1,1GHz	11x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron
Pentium M ULV 723	1GHz	10x	400MHz	Dothan	2M	0.09 micron

Nel corso di questa analisi soffermeremo la nostra attenzione sui processori Pentium M dotati di core Dothan, in abbinamento alla frequenza di bus di 533 MHz; restano escluse le cpu Low Voltate e Ultra Low Voltage, non particolarmente interessanti in un sistema desktop in quanto la dissipazione delle cpu Pentium M standard è già così ridotta da non richiedere le superiori prestazioni di cui sono capaci, in questo particolare ambito, le versioni LV e ULV.

La scheda CT-479 è un dispositivo che richiama alla memoria gli adattatori che permettevano ai processori Celeron e Pentium 3 Socket 370 pin di poter essere impiegati sulle schede madri con Slot 1. Le dimensioni della scheda sono molto contenute, dal momento che la scheda stessa deve obbligatoriamente alloggiare entro la struttura in plastica che si trova su tutte le schede 478 e che è adibita all'ancoraggio del dissipatore di calore.

La scheda presenta nella parte superiore lo slot a 479 pin nel quale installare il processore Pentium M. Come vediamo dalla foto lo slot è caratterizzato dalla presenza della chiusura a vite, esattamente come avviene nella maggior parte dei sistemi notebook equipaggiati con processore Pentium M. La parte inferiore presenta invece lo zoccolo a 478 pin che andrà inserito nel socket della scheda madre.

Accanto al Socket 479 della schedina sono presenti, oltre alla circuiteria di controllo, due jumper adibiti alla selezione della frequenza di bus (400MHz o 533MHz) e un connettore di corrente per l'alimentazione dell'adattatore, identico a quello montato sui floppy drive.

Abbiamo provveduto ad installare la scheda CT-479 sulla scheda madre ASUS P4C800-E Deluxe, basata su chipset Intel 875P e, come tale, in grado di supportare procesori Intel Pentium 4 e Celeron Socket 478 fino a 3,4GHz di frequenza operativa e con Front Side Bus di 800/533/400MHz. La scheda supporta inoltre memorie DDR PC3200/2700/2100 in modalità dual channel. Nel corso dei test, dato l'utilizzo della frequenza di bus di 533 MHz, è stata utilizzata memoria DDR in modalità DDR333, in configurazione Dual Channel

Nella foto vediamo le dimensioni effettive della piccola scheda in relazione all'intelaiatura di plastica per l'ancoraggio del processore. La lunghezza della scheda è tale da poter essere inserita all'interno di questa intelaiatura senza alcun ostacolo e senza dover esercitare pressioni o rimuovere l'intelaiatura stessa.

Ovviamente tutto il gruppo socket-adattatore-processore è caratterizzato da uno spessore di gran lunga superiore rispetto alla semplice installazione di un processore direttamente sulla scheda madre. Per questo motivo è necessario utilizzare il dissipatore di calore in alluminio fornito assieme alla scheda, il quale è caratterizzato dalla presenza di apposite clip che permettono di ancorare saldamente il dissipatore stesso all'intelaiatura di plastica, senza che si venga creare alcuno sforzo anomalo.

Nella tabella vediamo quali sono le schede madri attualmente compatibili con l'adattatore ASUS CT-497 con le relative versioni di BIOS. ASUS segnala che altre schede madri verranno rese compatibili in futuro: consigliamo di consultare la pagina relativa alla scheda CT-497 sul sito ufficiale di ASUS per ulteriori informazioni e aggiornamenti.

Per meglio valutare le capacità delle cpu Pentium M in ambito desktop, abbiamo sottoposto questi processori alla tradizionale suite di test che eseguiamo nell'analisi dei più recenti processori: abbiamo quindi un confronto tra 25 differenti processori.

Piattaforma Intel 925XE - processori Pentium 4 6x0 e Pentium 4 Extreme Edition 3,73 GHz

Obiettivo di questa prima serie di test è il valutare l'impatto delle diverse architetture di processore sulla memoria di sistema, più che stabilire una classifica tra i vari processori in prova.

L'utilizzo di un controller memoria DDR di tipo dual channel, ma abbinato alla sola memoria DDR333, non premia la piattaforma Pentium M nei test sintetici che misurano la bandwidth della memoria di sistema. Analizzando in dettaglio risulta penalizzata soprattutto la velocità di scrittura, ben evidenziata dai risultati dei benchmark Everest.

Discreta la latenza di accesso della memoria delle piattaforme Pentium M, soprattutto se confrontata con quella delle soluzioni Intel Pentium 4 e Pentium D.

I processori Pentium M mostrano ottimi risultati con i due benchmark di produttività personale di Ziff-Davis, se consideriamo la loro frequenza di clock; l'andamento sembra rispecchiare quello delle cpu Athlon 64 a parità di frequenza di clock, in particolare con il Business Winstone 2004.

Sysmark 2004 è nettamente più esigente rispetto ai due test precedenti, ed è qui che si evidenziano i limiti delle soluzioni Pentium M in termini di bandiwdth della memoria, quando confrontati con le soluzioni desktop Intel Pentium 4 e AMD Athlon 64. Nel complesso i risultati sono allineati alle cpu Athlon 64 di pari frequenza di clock, con la differenza data dalla frequenza di clock massima alla quale possono operare i processori AMD rispetto a quelli Pentium M.

Almeno per un anno i giochi continueranno a restare ambiti di utilizzo tipici per processori single core; come si nota chiaramente dai grafici posti sopra ogni tabella dei risultati, che riportano la percentuale di occupazione dei processori di sistema nella specifica applicazione come indicato dal Task Manager di Windows, i giochi testati sono single task e non permettono di beneficiare della disponibilità di un secondo core.

I test sono stati eseguiti alle risoluzioni di 1024x768, 1280x1024 e 1600x1200, in quanto maggiormente rappresentative delle condizioni di gioco abituali dei videogiocatori. Ovviamente, a queste risoluzioni le prestazioni velocistiche possono essere più limitate dalla potenza di elaborazione della scheda video che dalla capacità di elaborazione del processore; ci è parso tuttavia più corretto valutare le differenti architetture in un contesto che meglio rappresenti l'impiego tipico di un sistema, quindi con risoluzioni video adeguate.

I risultati delle piattaforme Pentium M sono nel complesso estremamente validi, fatta solo eccezione per Splinter Cell Chaos Theory; mediamente questi processori fanno senare frames al secondo un poco inferiori alle soluzioni AMD di pari frequenza di clock, distanziando i processori Pentium 4 dal clock ben superiore. Una piattaforma da gaming di buona potenza e ridotto consumo complessivo può essere sicuramente realizzata utilizzando queste cpu quale base di partenza.

La conversione di un filmato DVD in DivX e Xvid non è decisamente l'ambito d'utilizzo ideale per le cpu Pentium M: l'architettura single core senza HyperThreading non aiuta, soprattutto a confronto con le più recenti cpu Intel e AMD Dual Core.

Il quadro resta invariato nella conversione da formato DV a MPEG2, utilizzando il tool Mainconcept.

Molto validi i risultati nella conversione MP3 utilizzando il tool Razorlame, software single task; il quadro peggiora per le cpu Pentium M passando a Lame MT, capace di sfruttare al meglio la presenza di due Core se disponibili.

Anche per la compressione di file troviamo due differenti test: Winrar è single task, mentre 7-Zip integra una modalità benchmarking che sfrutta l'eventuale disponibilità di due processori. I risultati dei processori Intel Pentium M sono nel complesso interessanti, estremamente validi se confrontati con quelli delle soluzioni Pentium 4 da clock sensibilmente superiore.

Come già evidenziato con AutoGK, la conversione di filmati non è l'ambito d'utilizzo preferenziale per i processori Pentium M; i tempi di elaborazione, utilizzando WIndows Media Encoder 9, sono infatti i più alti in assoluto.

A seconda del trst utilizzato, le varie famiglie di processori in prova fanno segnare risultati molto diversi tra di loro. Nel complesso buoni i risultati delle cpu Pentium M, che riescono a mantenere una buona scalabilità delle prestazioni all'aumento della frequenza di clock, risultando spesso allineate alle cpu Athlon 64 a parità di frequenza di clock.

Il rendering puro non è decisamente un ambito d'utilizzo ideale per le cpu Pentium M: i tempi sono distanti da quelli delle altre soluzioni Intel e AMD, principalmente a motivo della ridotta frequenza di clock.

Seti@home si conferma un'applicazione particolarmente ottimizzata per l'architettura dei processori Intel Pentium 4 e Pentium D, ma i risultati sono nel complesso molto validi anche per le cpu Pentium M, in grado di distanziare nettamente quelle AMD Athlon 64 e di avvicinarsi alle cpu Pentium 4, che in questo caso beneficiano della tecnologia HyperThreading eseguendo due WU in contemporanea.

Il rilevamento della potenza necessaria al corretto funzionamento del sistema è stato eseguito con una pinza amperometrica sulla corrente alternata utilizzata dall'alimentatore del sistema di test. Attraverso la pinza amperometrica abbiamo provveduto sia a misurare la tensione (pari a 230 Volt) che la corrente (in Ampere).

In un circuito elettrico attraversato da corrente continua la potenza, che si misura in Watt, è data da tensione*corrente. Sfortunatamente, avendo una misurazione della corrente alternata, dobbiamo tenere conto di un terzo fattore denominato fattore di potenza. La formula pertanto risulta essere la seguente:

dove Phi è l'angolo di sfasamento e cos(Phi) è il fattore di potenza. L'angolo di sfasamento dipende dal tipo di carico: resistivo, induttivo o capacitivo. Fortunatamente gli alimentatori dei personal computer hanno un tipo di carico che rende l'angolo di sfasamento vicino allo zero e, conseguentemente, il fattore di potenza può essere approssimato con l'unità. Per correttezza, tuttavia, non indicheremo i risultati ottenuti in Watt, ma in VA (Volt per Ampere). Coloro che vogliono effettuare un confronto tra i risultati ottenuti e la potenza massima erogabile dall'alimentatore devono tenere a mente che nel migliore dei casi (cioè quando cos(Phi) è approssimabile con l'unità) il valore in VA può essere tradotto in Watt senza alcuna operazione, mentre in tutti gli altri casi la potenza in Watt sarà inferiore.

Ovviamente, quanto indicato è il consumo generato dall'intero sistema (scheda madre, processore, memoria, hard disk, lettore ottico, scheda video) e non dal solo processore; non essendo possibile misurare correttamente il consumo specifico del processore, operando in questo modo si ottiene una rappresentazione della scalabilità del consumo del sistema, monitor escluso, al variare del processore utilizzato.

I valori di consumo registrati dal sistema Pentium M non devono particolarmente sorpendere chi si attendeva di trovare questa cpu, pensata per sistemi notebook, ai primi posti delle classifiche. Quello misurato è il consumo dell'intero sistema, che nella configurazione di test risulta essere fortemente influenzato dall'alimentazione della scheda Asus CT-479, oltre che dall'utilizzo della piattaforma Socket 478 Asus P4C800-E Deluxe. Confrontando questa cpu con le soluzioni Pentium 4 si evidenziano risultati decisamente interessanti, mentre meno positivo è il quadro a confronto con le soluzioni Athlon 64 di AMD.
Stante l'architettura delle cpu Pentium M, è evidente come in questo caso sia la scheda madre e la scheda adattatore ad incidere fortemente sul consumo complessivo, ben più di quanto non sia dato dal solo processore.

A motivo della loro destinazione d'uso preferenziale, quella in sistemi notebook, i processori Pentium M vantano sulla carta caratteristiche tecniche che ben si abbinano alla pratica dell'overclock. La ridotta dissipazione termica, e l'utilizzo di una frequenza di bus non particolarmente elevata quale quella di 533 MHz, lascia ampio spazio a notevoli incrementi della frequenza di clock, ottenibili tipicamente via aumento della frequenza di bus.

I processori Pentium M, una volta montati su adattatore Asus CT-479, hanno moltiplicatore di frequenza sbloccato verso il basso; questo permette non solo di aumentare la frequenza di clock via incremento della frequenza di bus, ma anche intervenire a variare la frequenza di bus del sistema mantenendo entro valori di default la frequenza di lavoro del processore.

Nel corso dei test non è stato possibile utilizzare una frequenza di bus superiore a 165 MHz, senza impattare sulla stabilità operativa del sistema; l'incremento di clock ottenibile è nel complesso interessante, a seconda del processore Pentium M utilizzato e del moltiplicatore di frequenza abbinato, ma per alcuni utenti potrebbe non essere sufficiente.

Segnaliamo che questo risultato è stato ottenuto con un processore Pentium M Dothan con bus a 400 Mhz, e non a 533 Mhz; stando a vari report pubblicati sui forum le cpu pentium M con bus a 400 Mhz non supprotano frequenze di bus superiori a circa 165 MHz, mentre non vi sono problemi con frequenze notevolmente superiori per cpu Pentium M con bus a 533 Mhz di default. I nostri risultati sono allineati a quanto ottenuto da altri utenti con setup simili, ma è bene segnalare che con un processore Pentium M con bus a 533 MHz sia possibile ottenere risultati sensibilmente superiori in overclock.

Due sono i potenziali limiti all'overclock della soluzione Asus CT-479: non permette di variare il voltaggio di alimentazione Core del processore con alcune schede madri Asus, e richiede un sistema di raffreddamento apposito che di certo non è tra le soluzioni preferite degli overcloccatori.

Il sistema di raffreddamento custom, ha un design che permette di collegare agevolmente il connettore di alimentazione floppy alla scheda CT-479; le clip di fissaggio alla scheda madre hanno lunghezza non standard, pertanto non è possibile utilizzare un dissipatore per processor Socket 478 a meno di una sua notevole rivisitazione. Una soluzione alternativa è data dall'utilizzo di un dissipatore Zalman della serie 7000, utilizzando viti di serraggio non standard che adattino la posizione del dissipatore all'altezza dell'adattatore rispetto al PCB della scheda madre.

Per ulteriori informazioni sull'overcloccabilità, oltre che sulla compatibilità con varie schede madri Asus, si rimanda a questo topic pubblicato sul forum di Hardware Upgrade.

L'analisi prestazionale evidenzia un andamento prevedibile per i processori Pentium M: prestazioni ne complesso molto valide con applicazioni single task, in particolare se capaci di sfruttare al meglio la potenza con calcolo intero e la presenza di 2 Mbytes di cache L2. Il quadro cambia radicalmente in presenza di programmi che facciano ampio uso di elaborazioni in virgola mobile, come quelli multimediali in generale e scientifici: i test eseguiti mostrano come altre soluzioni possano permettere di ottenere prestazioni nettamente più elevate.

Del resto, erano queste le conclusioni che ci attendevamo di trovare prima di iniziare questa lunga analisi prestazionale, in quanto erano i risultati ai quali eravamo già pervenuti lo scorso autunno in questo articolo di analisi delle cpu Pentium M, ai tempi con bus a 400 Mhz, su schede madri desktop. Sicuramente positivo il giudizio sull'adattatore Asus CT-479: la compatibilità ne è il solo vero limite, in quanto l'utilizzo è possibile solo su alcune schede Asus, e tra queste alcune funzionalità non vengono pienamente supportate.

E' tuttavia da rimarcare la bontà dell'architettura Pentium M, capace di fornire prestazioni medie estremamente interessanti pur se con una frequenza di clock massima molto ridotta. Il confronto con quanto richiesto, in termini di clock, di potenza e di dissipazione termica, dalle cpu Pentium 4 e Pentium D è per certi versi emblematico, e lascia capire per quale motivo Intel abbia scelto quale futura architettura per i propri processori una che riprenda le caratteristiche positive di quella Pentium M.

Di seguito sono riportati i prezzi ufficiali praticati da Intel, in dollari USA, per i processori Pentium M:

Questi valori fanno riferimento ai listini praticati ai distributori, per lotti di 1.000 processori alla volta; per confronti con le altre cpu Desktop in commercio si consiglia di far riferimento alla pricelist ufficiale cpu Intel e alla pricelist ufficiale cpu AMD. L'esborso per l'acquisto di un processore Pentium M, almeno sino alla versione 760 a 2 Ghz di clock, non è eccessivamente elevato, anche se in assoluto non si tratta di cifre ridotte. A questo bisogna aggiungere il costo dell'adattatore Asus CT-479, pari indicativamente a circa 40€ per l'utente finale Per un utilizzo in sistemi desktop, magari come HTPC, al momento attuale i processori Athlon 64 dal clock più ridotto rappresentano una soluzione migliore, sia in termini di prestazioni medie che di costo d'acquisto.

Al termine di questa analisi, aumenta ancor di più la curiosità verso la prossima generazione di processori Intel Pentium M, noti con il nome in codice di Yonah, non solo in ambito notebook ma anche in quello desktop. Queste cpu integreranno due Core, con varie ottimizzazioni in grado di migliorare sensibilmente le prestazioni con le applicazioni cosidette multimedia. Sulla carta Yonah sembra destinato a risolvere tutti i limiti prestazionali delle cpu Pentium M, continuando a mantenerne i punti di forza propri: consumo ridotto e dissipazione termica da riferimento.