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苹果也喝奶!Nehalem架构Mac Pro评测

王朝数码·作者佚名  2009-07-21
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出于职业上的便利,小编经常能够在第一时间把玩最新最强的硬件,比如各种最新最强的CPU、SSD以及GPU等等。说到最强的CPU,目前绝对非Core I7莫属,虽然上代高频四核酷睿2依然能够在性能上与I7非常接近;硬件仅仅是一方面,最新最强的整机系统同样经常在第一时间光顾我们的评测室。说到整机系统,Apple的Mac台式机绝对是让许多玩家梦寐以求的产品,下面这张照片是小编自己那部Mac Pro的靓照:

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2006年出厂的Mac Pro

从外形上看,这台机器风采似乎依旧,但实际上这部产品已经是有3个年头的老型号了。在这三年间,Apple曾对Mac Pro推出过多个升级配置的新型号,其中CPU从最初的酷睿2到四核Clovertown,再到Hapertown(45nm Penryn);由于性价比不高,小编对Mac Pro这三年来的配置升级兴趣不大,因为在我看来花3000美金换来10%的性能提升绝对不值得。所以在这三年来,家中那部2006年出厂的Mac Pro一直保留着出厂配置,丝毫未变。四核心型号与八核心型号的其他区别

Apple目前只推出了两个不同型号的新Mac Pro,两款型号的主要区别只在于CPU,高端型号采用8核心CPU而低端型号只有四核。两个型号的机器均采用同样的主板,区别仅仅在于CPU插座跟DIMM槽数量,8核心型号的主板拥有两个LGA-1366 CPU插座跟8根DIMM插槽,而四核心版只有一个CPU插座跟4条DIMM插槽。另外不同型号的可选的CPU升级选择也不同,下面我们列出了两个型号的CPU升级选择:

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虽然两款型号的CPU都可以升级到2.93GHz的Xeon,但实际上两款CPU却有区别,其频率、核心数量以及缓存容量都是一致的,区别在于TDP不同。

四核版的Mac Pro采用TDP 130W的单路工作站版Xeon,而八核心型号采用的CPU为双路版Xeon,TDP分别为80W(2.26GHz)跟95W(2.66/2.93GHz)。由于8核心Xeon采用双CPU模式的双路设计,Intel限制了每颗独立CPU的TDP以保证总TDP在可接受范围内。所以算下来八核心Xeon的总功耗虽然高于四核心Xeon,但单颗独立CPU的TDP却没有四核心版本高。我们前面说过低TDP意味着更高的turbo频率,所以八核心Xeon的价值要高于四核心版。

下表列出各型号CPU在不同情形下的最高tubro频率:

从上面表格我们可以看出四核Xeon在多个核心运作的情况下,turbo频率可以达到133MHz,而在运作核心只有一个的最佳状态下,最高turbo频率可达266MHz;八核心Xeon表现则更加,最佳状态下turbo频率高达333MHz,而且这个频率下可以有两个核心启动。对于这些信息Apple并没有在网站的广告词里做详细说明,所以小编总结出上面表格,希望对准备购买Mac Pro的读者有所帮助。总的来说,虽然升级八核心的代价不菲,但八核心Xeon的确能够带来一些额外的价值,不过对于只需要四核CPU的用户来说,2.66GHz的四核CPU在实际应用中要比2.26GHz的八核CPU更实用。性能测试

想知道新Nehalem Mac Pro的性能如何并非难事,从CPU的架构情况来看新版Mac Pro的表现主要取决于应用程序对多核CPU的优化是否到位。在运行经过高度平行化的程序时,我们可以预计新Mac Pro的表现将异常抢眼,虽然较低的频率会带来一些阻力,但问题不大;相反,如果程序对多核CPU的优化不足,则新Mac Pro的性能表现会反过来被老型号的Mac Pro所超越,而原因就是频率较低;剩下那些对多核CPU优化一般般的程序,则结果可能是双方互有输赢。

Adobe Photoshop CS4性能测试

对于Adobe Photoshop CS4的性能测试,我们采用Retouch Artists’ Speed测试,这项测试主要是考验硬件在处理照片编辑时的性能,具体包括色彩转换、图层创建、色彩矫正、尺寸调整、钝化遮罩以及全图高斯模糊处理。测试主要检验硬件完成所以处理工序所需的时间,已完成所需的秒数为成绩,越低越好。该项测试完全支持多线程,在四核CPU上可以充分利用四个核心的资源。

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整个测试过程需要运行的代码并未经过彻底完全线程化,一些运算仅仅调动了一两个核心,而另外一些运算则彻底调动了新Mac Pro的16条虚拟线程。超线程技术带来的性能提升也不低,为新Mac Pro的性能优势添加了筹码;尽管CPU频率不如上代Mac Pro,但最终I7 Xeon还是凭借着价格上的优势轻松超越自己同门师兄。

Apple Aperture 2.1.2 性能测试

在运用Photoshop进行照片处理之前,我们还需要用Aperture进行处理前期的工作流程管理。在该项测试中,我们浏览了Aperture自带的一个样本相册,包含的图片格式为RAW跟JEPG。

该项测试是一个典型的多核CPU不适应场合,从测试结果可以清楚看到在线程化不佳的程序中,由于CPU频率较低,新Mac Pro的性能表现反倒不如上代Mac Pro。此外Nehalem每核心具备的L2 cache较小也是导致性能被上代产品反超的原因之一。Xcode 性能测试

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超线程技术在高度平行的程序中的确有助于新Mac Pro的性能提升,特别是在一些对多核心优化不佳的场合中,超线程技术更具价值,Xcode项目测试就是一个典型的案例。

Adobe Premier Pro CS4 性能测试

测试结果显示即使是CPU主频只有2.26GHz的入门级8核心新Mac Pro,其性能就已经超越CPU运行在3GHz的上代Mac Pro。如果将CPU升级到2.92GHz的话,预计性能还能再提升20%左右。预计2.66GHz的四核新Mac Pro的性能跟3.0GHz的老一代Mac Pro相当。

Quicktime H.264 Encoding 性能测试

虽然视频编辑大多能从新Mac Pro的海量线程性能中获取大幅的性能提升,但一些工作量较小的编码应用则很难得到好处:

Quicktime并不适合用来做视频编码,从测试中我们可以看到它对多核CPU的优化非常差,对多核心CPU的优化还停留在双核心阶段,面对这样的程序,Nehalem的海量线程优势无从发挥。iWork, iLife 以及日常应用性能测试

行嫩强劲的Mac Pro固然更适合用来处理3D渲染、视频编码以及科学运算等计算量巨大的应用,但如果用户想用它来进行一些普通的日常应用的话,其性能自然也不在话下:

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在简单的日常应用程序中,高频率带来的性能提升要比TLP的效果更加明显,所以在这些测试中,新版Mac Pro的表现反而不如上代Mac Pro。

结语

洋洋洒洒写了这篇长达13页的长篇巨作,总算快得到解脱了~~~不过在那之前,还需要写一个好总结才能为本文画上完美句号。

如果用一句话来评价新一代Mac Pro,那么小编的评语就是:性能强劲,价格不菲。就像我在前面文章中说的,如果您现在使用的是PowerMac G5的话,那么即使是升级到目前最便宜的iMac(甚至是Mac mini),也能够获得显著的性能提升;而如果你选择升级至Nehalem Mac Pro的话,那么你的性能提升之旅就像是搭上了神六火箭的“顺风车”! 如果您目前在用的机器是2006年版的Mac Pro,那么只有在需要更强大的CPU性能的前提下才有升级到最新Mac Pro的必要。此外还要考虑到频率的问题,比如说你目前在用的是3.0GHz Woodcrest Xeon的Mac Pro,那么升级到2.26GHz的新Mac Pro非但不能保证在所有场合下都能够感受到性能提升带来的快感,而且在一些对多核CPU优化不佳的程序中还有可能不如原来快。Apple对2.26GHz的入门级8核心Xeon系统定价有些离谱,而升级到2.66GHz或2.93GHz同样价格不菲,对于确实有需要的用户,小编建议购买最低配置的8核心Xeon型号,然后自己升级到高频率的CPU,这样可以节省大笔不必要的费用。

如果您运行的程序已经让2.26GHz的8核心Xeon不堪重负,那么提高CPU的频率也不会有多大的帮助;但情况对于四核心的型号就不大一样了,提升CPU频率将可以显著提升工作效率,而且还能帮你省省钱。另外我们还可以从应用类型方面来为这两款型号做定位,高低端两款型号的新一代Apple Mac Pro分别对应需要大量平行线程的专业人士以及需求相对简单的普通用户。可惜Apple自己并没有为两款型号做明确定位,以致用户在选购的时候在八核与四核之间很难做抉择。

CPU TLP能力的大幅增强固然为整机的运算性能带来显著的提升,但磁盘等I/O性能的瓶颈同样不容忽视,很遗憾Apple没有为Mac Pro配备SSD,这点很让人费解。而更让人难以接受的是Mac Pro机箱缺乏2.5英寸硬盘位,这将直接扼杀普通用户自行升级SSD的希望,只能靠动手能力强的用户自行改装。没有SSD的新Mac Pro,即使运算性能有了长足的进步,但依然受到I/O性能不足的限制,所以我们建议那些已经拥有上代Mac Pro的用户,与其购买新Mac Pro,不如为现在的机器安装一个高性能的SSD来的更实在!终于等到Intel发布Core I7之后,小编开始期待Apple能够尽快推出采用Core I7的新Mac Pro,可是Apple却迟迟不见动作,静静等待着I7 Xeon的到来。在我看来Apple实在没有必要去等待I7 Xeon,有多少人的日常应用是桌面版I7所无力应付,而需要出动两个I7核心呢?要知道单颗Core I7就已经具备8个线程,而通常用户连4个线程的运算能力都没法压榨干。然而Apple的实际目的并非只为了性能,Apple不敢推出桌面版Core I7的原因是DELL已经能够将同样配置的产品价格压到900美元以内,这一点是Apple无论如何也做不到的。所以为了避开毫无胜算的竞争,Apple只能选择更高一级的硬件,以突出Mac Pro的价值所在,所以只能静候I7 Xeon的到来。

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Nehalem是非常有趣的产品,高端的Nehalem-EX是一款原生8核心CPU,即单个die上集成了8个核心。Apple随时可以两颗这样的CPU安装到最新的Mac Pro身上,从而创造出一台拥有16颗“芯脏”32线程、售价超过8000美元的怪物型台式机!!!

不过上面仅仅是小编自己在发发白日梦,现实是Apple目前只选择了较为“廉价”的服务器版Core I7。日前Apple 正式公布了采用Nehalem-EP处理器的新Mac Pro,作为服务器版的Nehalem-EP,跟Core I7的最大区别就是具备两条QPI,所以Nehalem支持双socket主板。下面表格详细列出了各型号Xeon处理器的规格跟售价:

两款新型号的Mac Pro

尽管经济不景气,但大多数厂商依然牢牢稳住那些受欢迎产品的价格,Nikon甚至在去年还对其产品涨价,而Apple则推出了两款新型号的Mac Pro,售价分别为2499跟3299美元。

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其中售价为2499的型号装配了一颗四核Xeon,主频为2.66GHz,装配了3G内存、一个640GB的硬盘和一个18x DVD刻录机,显卡则采用了NVIDIA的GeForce GT 120.如果您愿意再花个800美元的话,那么将得到另外一颗2.26GHz的四核Xeon,同时内存容量加倍,除此以外其他配置保持不变。本文测试采用的为售价3299的高端型号,不过我们也会加入单CPU型号的模拟测试,对于大多数用户而言,选择后者已经足够应付绝大部分应用了。

Apple对于低配型号的硬件选择,有一点让人觉得很愚蠢,那就是内存容量的搭配。目前6GB DDR3跟3GB的差价仅仅才30美元,Apple为了节省这30美元而为一款2009年新推出的服务器产品上准备了3GB的DDR3,这让人无法理解。由于Nehalem支持三通道技术,所以Apple在两个型号的Mac Pro上分别选择了3×1跟3×2的组合。

对于硬盘,我不想抱怨太多,选择一个640GB HDD算是中规中矩,性能方面表现肯定不会很好看,我在后文的性能测试中将加入采用SSD的系统作为对比,但现在我不想唠叨太多。

显卡的选择上则太低端了一些,我并不是说服务器系统需要马力十足的强大GPU,让我感觉不妥的是显存容量太小;对于准备搭建双显示器的用户来说,显存容量至关重要。在24寸+30寸显示器的系统上进行图像的平滑转换,512MB的显存已经显得有些捉襟见肘了,更不用说在双30寸显示器的系统上。对此Apple为用户提供了升级显卡的选择,但只能升级为HD 4870 512MB,而且升级费用足以让玩家自己去购买一张HD 4870 1GB。升级费用过高是所有品牌机的通病,但仅仅提供512MB显存的显卡就有些愚蠢了,特别是用户的确需要更大的内存。所以如果您需要为搭配双显示器的Mac Pro系统挑选一块合适的显卡,那么就只能选择两张GeForce GT 120s了。激进创新的代价

我本人一直很欣赏Apple这家公司敢于在创新的征途上大步向前,在采用新技术、新标准方面Apple从来不会为了照顾老标准老技术的兼容性而束手束脚。在多年以前Apple就率先淘汰VGA,将DVI作为笔记本产品的标准接口,可能是我自己很早以前就使用DVI接口的显示器,所以对此非常欣赏。而如今,Apple将采用mini DisplayPort作为其新一代标准接口。

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Apple Mac Pro的显示器似乎是目前唯一自带Mini DisplayPort接口的显示器,所以用户可能会担心日后更换显示器所带来的兼容性问题,不用担心,Apple为此专门准备了专用的mini DP转DVI转换器,遗憾的是Mac Pro没有随机附送该转换器,用户需要再花上99美元来购买。

2.5英寸硬盘位缺席?

市场上首款采用SSD的笔记本;首款将Display Port作为标准接口的产品~~Apple的激进史让我对新Mac Pro的配置升级充满期待,然而这一次Apple却让人大失所望,难道“首款配备2.5英寸硬盘位的台式机”称号要拱手让给HP?

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由于固态硬盘对于笔记本的意义要远远大于台式机,所以现阶段SSD更加青睐笔记本平台,也因此SSD将2.5英寸作为尺寸标准。台式机传统的3.5英寸硬盘为对SSD来说没有意义,因为SSD的容量主要由闪存容量决定,与物理体积没有多大关系。

虽然Apple没有为用户提供升级到Intel X25-M的机会,但是这丝毫不影响用户自己DIY升级。但是自行升级的途径在新Mac Pro上却没那么容易走通,因为Mac Pro的机箱没有提供2.5英寸硬盘位,而市面上也没有廉价兼容Mac Pro 3.5英寸硬盘位的2.5硬盘盒出售,所以只能靠动手能力强的玩家自己去DIY。除了需要想办法将2.5英寸的SSD固定到3.5英寸的硬盘位外,其他SATA跟电源接口都是标准通用的,不必担心再遇到兼容性问题。

改进有限但关键

对许多人来说,新款Mac Pro一成不变的外型是个不小的遗憾,并不是说老款Mac Pro的机箱设计存在什么问题,只是过去Apple每一款重要新品的上市都会在外型上第一时间捕获观众的眼球。然而新款Mac Pro一成不变的外形不仅让人失望,而且令人觉得Apple似乎跟Intel一样在上代优秀产品之后开始在新品开发上撞上瓶颈。

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外观一成不变,但机箱前面板配备的接口却再次体现出Apple激进的风格,我们发现火线400插口已经不复存在,取而代之的是火线800,这也就意味着不兼容采用火线400的设备,比如Apple的iSight,估计Apple将在很快推出内置摄像头的30英寸显示器。

机箱内部设计

上代Mac Pro机箱的磁盘卡槽设计一流,抽拉式设计令用户无需工具即可灵活拆卸。唯一的不足是磁盘卡槽的空间不足,在安装硬盘之类的设备时容易发生夹手指意外,好在新Mac Pro对此进行了改进,加大了卡槽空间以防止夹手指的意外发生。

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硬盘与固定槽间的空隙得到扩充,安装时不会再发生夹手指意外

处理器的拆卸也变得更加方便,两颗处理器被安置到与X58 I/O HUB、DIMM插槽一起,下图可以清晰看到CPU散热器、I/O Hub以及DIMM插槽等部件。拆开分离板只需拨开固定锁然后抽出底盘即可。

下图为两颗Nehalem Xeon处理器,六根内存则分为两组对应安装在两颗处理器的前方DIMM插槽上。

两个型号的Apple Mac Pro分别搭配下面两款Xeno处理器:

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虽然核心频率仅有17%的差距,但实际性能却远不止如此,下面我们就来自己介绍下两款Xeon的差别。

在考虑新Mac Pro是否值得购买的问题上,我们必须将自己需要经常使用的应用程序作为考量。目前常用的程序大概可分为三种,其中最滞后的程序类型是那些不支持多核处理器的单线程程序。

提升现代CPU的性能主要通过以下三方面:提升频率、ILP(指令平行度)以及TLP(线程平行度)。提升ILP必须更改CPU微架构,可以是简单增加cache的大小或提高其速度,也可以通过改良SSE单元等等,近几年来每一次CPU的升级换代ILP得到的性能提升都相当有限;其次是提升主频,但主频的提升同样进入瓶颈期,奔腾4之后的新一代CPU频率不增反降;最后是提升TLP,TLP是三者中最容易得到提升的对象,所以也是目前提升CPU性能最主要的手段。TLP,顾名思义就是提升同时处理的线程数量以达到提升处理速度的目的。而目前提升TLP的主要手段包括提升单个核心的线程数或集成多个核心。对于新一代Xeon,四核心是一个相对平衡的配置,再加上超线程技术,四核Xeon同时能够处理的线程数达到16。

下表详细对比了新老版Mac Pro的CPU性能对比:

从上面表格可以清楚看出新Mac Pro的CPU优势在于线程执行能力倍增,所以在运行经过充分线程化的程序时将显示出明显优势。至于什么样的程序才成得上“高度平行化”?总的来说3D渲染跟专业视频编辑通常就具有较大的平行度;另外时钟频率方面提升不明显,在环境温度允许的条件下,CPU在遇到高CPU负荷的应用时将自动超频133MHz,也就是说2.26G的型号可以超频至2.4G,而2.66G的型号则可以上到2.8G。Nehalem Turbo Mode特性探究

当代CPU跟GPU是PC系统中受到功耗限制最为严重的两个部件,如果不用考虑功耗的话,那么很容易就能够提升性能。然而现实中我们需要向功耗低头,所以Intel跟AMD为各平台CPU制定了如下功耗标准:

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从上面表格我们可以发现一条真理:限制性能发展的不是技术而是功耗!如果网本可以承受130W的TDP,那么其性能完全可以赶上台式机系统。另一方面,高端台式机CPU可以承受130W的热量,但130W是四个核心同时全负荷运作时的量。那如果其中有两个核心是出于呼呼大睡状态呢?答案是功耗、发热不会再高达130W,而是大幅下降!换个角度看,如果我们将130W定为CPU总性能的上限,那么当四个核心中有两个核心处于闲置状态的时候,我们是否能将省下来的TDP用来驱动另外两个核心超负荷工作,达到130W时的性能呢?答案是肯定的,但需要一些智能技术的帮助。

Nehalem CPU内部集成了一个叫做“电力控制器”的复杂微型硬件监视器,可以控制每个核心的 PLL(Phase-Locked Loop) 的频率及处理器 Vcc 电压,其将接收由各核心内传感器送来的电流、电压、温度等讯息,以便调整每一个核心个别的工作电压与核心频率,让独立的核心进入 C6 模,而不会影响其它核心的工作模式。Power Control Unit 设计除了让 Nehalem 微架构可提供独立核心的 C6 模式外,还可以用于全新的 Turbo Mode 之中,其原理与 Penryn 行动处理器的 Dunamic Acceleration Technology 相似,当程序平行度不够而无法完全利用所有核心时,导致部份核心出现闲置, Power Control Unit 将会把部份核心进入不同程度的 C-State 省电模式,省下来的 TDP 空间,可用来提升运算中核心的频率,以尽快完成该程序。

这个设计对于没有为多核心进行优化的程序有很大作用, Nehalem 微架构能提供了更具弹性的运算模式,尽量减少资源浪费。以 2.66GHz 的 Core i7-920 为例,如果部份处理器核心出现闲置, Turbo Mode 便会自动开启,处理器倍频会由 20x 提升至 21x ,令处理器频率由 2.66GHz 提升至 2.8GHz ,虽然核心频率提升了,但由于部份核心进入 C-State 省电模式,因此整体处理器功耗将维持一定水平甚至更低。但值得注意的是,要成功使用 Turbo Mode ,必须保证环境的散热条件,当 Power Control Unit 侦出核心温度高出可接受范围, Power Control Unit 将会自动取消 Turbo Mode 。

 
 
 
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