Test cpu AMD K6-III

La cpu AMD K6 è stata introdotta nel mese di Aprile 1997 ed è stata la prima cpu di sesta generazione disponibile sul mercato, seguita dopo poco meno di un mese dall'Intel Pentium II. Questo processore ha da subito vantato elevate prestazioni nei calcoli interi (a quei tempi la competizione era con le cpu Intel Pentium MMX e Pentium PRO, oltre che naturalmente con l'appena presentato Pentium II), con il collo di bottiglia delle prestazioni limitate con calcoli in virgola mobile. Nel mese di Giugno 1998 è stata introdotto il modello K6-2, dotato di alcune significative modifiche rispetto al K6:

• processo produttivo a 0.25 micron: a dire il vero questa tecnologia era già stata implementata nelle versioni a 266 e a 300 Mhz del K6, disponibili sul mercato a partire dall'Aprile 1998, ma queste versioni sono state poco diffuse sul mercato;

• impiego della frquenza di bus di 100 Mhz: il K6-2 è stata la prima cpu Socket 7 a supportare ufficialmente questa frequenza di bus, con evidenti benefici in termini di prestazioni complessive;

• introduzione del set di istruzioni 3DNow!: per colmare il gap prestzionale con applicazioni ludiche nei confronti delle cpu Intel, AMD ha introdotto un set di 24 istruzioni, chiamate 3DNow!, all'interno del Core della cpu. L'introduzione delle istruzioni 3DNow! ha rappresentato la prima significativa innovazione all'architettura x86 dalla sua introduzione.

Nel mese di Febbraio 1999 si è assistita alla terza evoluzione della serie K6, con l'introduzione del modello K6-III; questa cpu è stata ottenuta integrando 256Kbytes di cache L2 all'interno del Core della cpu K6-2.Qui di seguito sono riportati i dettagli tecnici delle due cpu:

Le cpu K6-III devono essere montate su motherboard Super 7, cioè quelle motherboard dotate dei seguenti requisiti:

• frequenza di bus di 100 Mhz;

• slot AGP per la scheda video;

• voltaggio di alimentazione di 2.4V (2.2V per la cpu K6-2).

Si noti come tutte le motherboard Super 7 per cpu K6-2, se dotate di voltaggio di alimentazione di 2.4V, possano instalalre anche la cpu K6-III, previo aggiornamento del bios. Esistono dei problemi legati alle caratteristiche elettriche della cpu; a motivo dell'integrazione della cache L2 all'interno del Core della cpu i requisiti del processore sono decisamente aumentati rispetto a quelli del K6-2, come riportato qui sotto in dettaglio:

Si noti, in particolare, l'aumentata dissipazione termica massima (il valore massimo rimane comunque quello del K6 233 Mhz, operante a 3.3V, con un valore di 30.2W) spiegabile sia con il voltaggio aumentato a 2.4V, sia con l'elevata frequenza di clock, nonché la richiesta massima di corrente che raggiunge i 13,5 Ampere con la versione a 450 Mhz di clock.

E' importante verificare che la propria motherboard Super 7, soprattutto se una delle prime prodotte, sia certificata per l'impiego con la cpu K6-III; questo può essere fatto leggendo i readme delle ultime versioni del bios rilasciate; la certificazione per K6-III assicura che la parte elettrica della motherboard sia dimensionata alle richieste di corrente del K6-III così da non incorrere in problemi di stabilità e malfunzionamento nel medio periodo. E' inoltre possibile montare la cpu K6-III su alcune motherboard Socket 7, dotate dei chipset Intel 430HX e 430TX, purché dotate di voltaggio di alimentazione di 2.4V; queste motherboard non sono dotate di frequenza di bus di 100 Mhz ma è pur vero che l'impatto sulle prestazioni è particolarmente limitato, come si può vedere chiaramente nell'immagine sottostante:

Inoltre, impostando il moltiplicatore 2x sulla motherboard (moltiplicatore del quale sono dotate tutte le motherboard Socket 7) la cpu provvede a rimoltiplicare al proprio interno a 6x, così da ottenere la frequenza di clock di 400 Mhz (66x6), in modo simile a quanto avveniva con le cpu K6 e Pentium MMX, che abilitavano il moltiplicatore 3,5x quando era impostato quello 1,5x sulla motherboard. L'avvertenza è quella di controllare il sito web del produttore e verificare la certificazione per K6-III (sempre per il sopracitato problema della corrente massima), nonché l'esistenza di un aggiornamento bios che identifichi correttamente questa cpu.

L'impiego delle istruzioni 3DNow! permette di velocizzare l'esecuzione di una serie di operazioni legate alla grafica 3D, con conseguente aumento dei frame al secondo visualizzati da un gioco 3D; questo non avviene con tutti i tipi di software, ma è necessario che all'interno di questi ultimi sia previsto l'impiego delle istruzioni 3DNow!. All'atto pratico, questo può avvenire in tre modi:

• implementazione delle istruzioni all'interno del motoregrafico del gioco - codice del programma: con questa via si ottengono in assoluto le migliori prestazioni, anche se è la più difficile da implementare in quanto obbliga a riprogrammare il codice dell'applicazione oppure a pensare un impiego delle istruzioni 3DNow! già in partenza. Lo stesso tipo di risultato può essere ottenuto utilizzando patch di aggiornamento appositamente scritte.

• DirectX 6: le API Microsoft sono dotate di supporto per 3DNow! a partire dalla versione 6; il limite all'aumento di prestazioni è vedere quanto i programmatori del gioco abbiano scelto di utilizzare le caratteristiche delle DirectX che sfruttano la presenza delle istruzioni 3DNow!.

• driver video: essendo le istruzioni 3DNow! specifiche per l'accelerazione della riproduzione di grafica 3D, è possibile implementarle all'interno dei driver dell'acceleratore video; è probabilmente la via più semplice ed universale, ma con essa si ottengono in assoluto i minori incrementi delle prestazioni.

Il grande limite delle istruzioni 3DNow! è quello di avere un parco macchine (cioè numero di PC dotati di cpu con istruzioni 3DNow!) molto ampio ma un supporto software limitato; le API Microsoft DirectX a partire dalla versione 6 supportano le istruzioni 3DNow!, ma molto spesso i programmatori di giochi non ne fanno uso, oppure solo in misura limitata; si parla di un più efficace supporto delle istruzioni 3DNow! a partire dalla versione 7 delle DirectX, ma questo non fa altro che spostare nel futuro un loro diffuso impiego. All'atto pratico, si può indicare in un aumento medio del 10-15% degli fps l'impatto dell'utilizzo delle istruzioni 3DNow! con i giochi DirectX 6, anche se la patch per il gioco Quake 2 appositamente sviluppata da AMD mostra come il guadagno prestazionale possa essere sensibilmente superiore se le istruzioni vengono impiegate al meglio:

Impiegando un acceleratore 3dfx VooDoo 2 SLI si nota un notevole aumento delle prestazioni, con un guadagno di circa il 68% alla risoluzione di 800x600 e del 65% a 1024x768 impiegando la cpu K6-III; utilizzando un acceratore Riva TNT il guadagno prestazionale è decisamente più ridotto, anche se evidente, oscillante tra il 15% ed il 20% a seconda della risoluzione.

Con il rendering software si nota come l'impiego delle istruzioni 3DNow! porta ad un aumento delle prestzioni complessive, anche se limitato al 12-14%; vero è che nessuno utilizza più il rendering via software, ma questo tipo di test può mostrare quale incremento medio è possibile aspettarsi abilitando le istruzioni 3DNow!.

Il benchmark 3D Mark Max permette di valutare l'impatto delle istruzioni 3DNow! nella generazione dei poligoni di una scena 3D; l'aver abilitato le istruzioni 3DNow ha portato ad un aumento delle prestazioni variabile tra il 150% ed il 180%, un valore elevatissimo. Tali dati hanno valore esclusivamente teorico, in quanto non riproducibili con reali applicazioni, ma indicano molto chiaramente come la corretta implementazione delle istruzioni 3DNow! possa portare a velocizzare di parecchio l'elaborazione della geometria della scena da parte del processore.

L'impiego delle istruzioni 3DNow! non è comunque funzionale al solo aumento degli fps visualizzati; se, infatti, vi sono giochi che richiedono un gran numero di fps per poter essere giocati al meglio (Quake 2 come esempio), ve ne sono altri che necessitano di un numero di frames al secondo decisamente inferiore (basti ad esempio pensare alle avventure grafiche); l'impiego delle istruzioni 3DNow! può, in questi casi, portare ad un arricchimento della scena 3D visualizzata, cioè al generare un maggior numero di dettagli e particolari così da aumentarne il realismo, fermo restando il quantitativo di frames visualizzati (più potenza di calcolo a disposizione, più poligoni possono essere inseriti nella scena e processati dalla cpu, più dettagliata diventa la scena riprodotta).

Chi volesse ulteriormente approfondire l'analisi delle caratteristiche tecniche della cpu K6-IIII e delle istruzioni 3DNow! può trovare ricca documentazione in formato .pdf direttamente al sito AMD:

Processor Data Sheet K6-III (5.6 Mbytes)

Processor Data Sheet K6-II (4.5 Mbytes)

3DNow! Technology manual (664 Kbytes)