Процессорозависимость Voodoo 2. Небольшое исследование.

На заре эры 3D ускорения большинство видеокарт от самых разных чипмейкров (а их тогда было, мягко говоря, заметно больше, чем сейчас) имели сходные между собой характеристики.

Чаще всего это был Direct 3D совместимый (с версией 5 или даже 3)  «видеопроцессор», имеющий один пиксельный конвейер с одним текстурным модулем и работающий на частоте около 50МГц. До кучи, на борту видеокарт того времени обычно было установлено 2-4МБ памяти, соединенной с чипом 64-х битной шиной на частоте 50-75МГц.

Производительность, правда, оказывалась очень разная, но именно железные характеристики были близки.

И вот 3DFX выпускает вторую версию своего нашумевшего не так давно акселератора Voodoo.

Voodoo 2 не зря получил свою двоечку в названии. Во-первых, практически удвоились частоты у чипсета: до 90+ МГц. Во-вторых, добавился еще один текстурный модуль, удваивающий тексельрейт ускорителя. В-третьих, микросхема второго текстурника получила свою отдельную память, и в итоге конфигурация шин памяти с 2-ух по 64 бита в первой версии, сменилась на 3 независимых 64-битных шины. Частоты памяти выросли синхронно с чипсетом. В-четвертых, на карты новой вуды стали устанавливать либо 8МБ, либо вообще нереальные 12МБ видеопамяти. 

Стоит ли удивляться, что на тот момент Voodoo 2 разрывала на тряпки всех «конкурентов», которые только-только сподобились догнать и перегнать первый Voodoo.

Более того, обозреваемый чипсет неплохо бодался даже со следующим поколением акселераторов, нарастивших ТТХ и вышедших в следующем, 1999-ом году.

Но тут есть момент. Дабы раскрыть всю эту ацкую мощу, неплохо бы иметь в пару соответствующий зверской производительности процессор. CPU тогда развивались бурно, не хуже графических ускорителей, поэтому легко было не успеть проапгрейдиться, вслед за прогрессом.

Самым «модным» на момент выхода Voodoo 2 камнем был Pentium II 333MHz. Чуть позже, по весне, второпни перешли на 100МГц-овую шину, нарастив частоту до 350МГц, а к лету до 450МГц.

Но, учитывая их цену (от $600 и сильно выше), продавались они строго в комплекте с малиновым пиджаком. И потому, большинство счастливчиков, кто вообще мог позволить себе ПК, сидели, в лучшем случае, на стареньких, но вполне тогда актуальных Pentium MMX.

Вот только меня терзают смутные сомнения, что первопень способен раскочегарить Вуду 2 на полную. Особенно, с учетом того, что разрешения выше 800х600, которые могли бы утилизировать нехилый пиксельрейт, данному акселератору не доступны. А к тому времени, когда более быстрые камни добрались до массовых компов, все дружно пересели на копеечные, но вполне шустрые и поддерживающие все модные технологии (типа аппаратного TnL) - GeForce 2 MX.

Итак, решено, будем пытаться раскрыть «потанцевал» у Voodoo 2.

Для начала, проверим скорость в, так сказать, естественной среде обитания: совместно с Pentium MMX 200MHz и, для интереса, K6 на той же частоте.

Ибо, легко представить себе ситуацию: конец 1998 года. Вуду 2 добрались до широких прилавков, и цены чутка устаканились. Сидит себе паренек на Пеньке с ММХ и какой-нить 2D карточкой или, даже не к ночи будь помянутыми S3 Vigre или Ati Rage. А тут выходят одна-за-одной игрушки, круче некуда: Quake 2, Unreal, чуть позже Half-Life и NFS III HP. И все это безбожно тормозит на софтверном рендере. А красоты-то хочется! И чтобы без слайд-шоу. Если на материнке есть AGP, то проблема легко решаема: вариантов для апгрейда масса. А вот если нет, что намного вероятнее, то выбор был крайне ограничен. PCI-версии актуальных тогда карт на базе чипов, типа Riva 128, первой TNT или Rage Pro были довольно редкими зверушками. Поэтому, чуть ли не единственным вариантом приобщиться к графонию на старой socket 7 системе оставался или устаревший, б/у Voodoo Graphics или же герой сего опуса Voodoo 2. 

Далее, для тестов я планировал наращивать производительность CPU, просто устанавливая более высокочастотные модели AMD K6 и K6-2, вплоть до 500 МГц. Но тут выяснилось, что даже удачно приблудишийся и гораздо более поздний К6-2+ не способен до конца выжать из V2 все FPS. 

Поэтому, за отсутствием у меня другой аутентичной платформы Slot 1, волюнтаристским решением было решено тестировать дальше на системе с socket A и замобиленным Duron в комплекте. Замобиленность позволяет легко менять КУ процессору прямо из Windows, получая необходимый набор частот.

Распишу немного подробнее участников.

Главный герой: плата 3D видеоакселератора 3DFX Voodoo II 12MB производства STB. Частоты чипов и памяти чуть выше номинала: 93МГц.

Черный текстолит. Микросхемы памяти расположены на одной стороне платы.

Платформы:

Socket 7 Acorp 5VIA77 VER A3 и Socket A ECS K7S5A.

Список процессоров:

Intel Pentium MMX P55C 233MHz, AMD K6 300, AMD K6-2 450, AMD K6-2+ 500 (socket 7), Duron 1200MHz (socket A).

RAM: 128MB SDR PC-133 Samsung / 512MB DDR PC3200 Samsung.

HDD: Samsung 80Gb IDE.
LAN: Realtek RTL8139D 100Mbit /Sis 900
PSU: FSP 400W.
Cooler:  Titan D5TB. 

Начнем тестирование с популярных бенчмарков от Бешеной Луковицы: 3D Mark 99MAX и 2000. Рассмотрим как общий балл, так подробно, каждый подтест. Попутно я решил проверить, сколько прироста дает оптимизация под инструкции 3Dnow! у более новых К6-2. Результаты, местами, получились обескураживающими.

На графиках я специально разбил процессоры на подгруппы, чтобы было удобнее сравнивать.

Поехали:

3D Mark 99MAX общий балл. Получилась красивая лесенка.

Что мы видим? Pentium ожидаемо обгоняет равночастотный К6 приблизительно на 10%.

Прирост частоты у последнего на 50% дает масштабирование на практически такую же величину. То есть, упора в видюху еще явно нет. В ПСП процессора то же (в тестировании К6 300 работал как 100х3). 

Обновленное ядро К6-2 дает еще немножко попугаев. А вот заточка под 3Dnow! приносит дополнительно очень некислый буст! Программисты явно постарались.

К6-2500 МГц неплохо масштабируется относительно обычного К6 300, но на фоне своего собрата смотрится неубедительно. Возможно, начался упор в ПСП, но К6-2+ добавляет совсем немного попугайчиков, что странно, так как встроенный кэш L2 должен был помочь в этом случае. 

Кстати, отключение 3Dnow! у всех 500-ток приводит к совсем незначительному падению производительности. Порядка 5-7%. Что еще более странно.

Переход на архитектуру К7 дает дополнительный прирост, но анализируя результаты, видно, что наступил предел насыщения видеокарты. И для достижения результатов близких к потолку хватило бы что-то типа PIII 600MHz.

Теперь рассмотрим результаты в подробностях:

В первом тесте, на нижнем уровне ситуация аналогичная общему результату. Разве что, прирост от 3Dnow! вообще полуторакратный. Зато, хорошо видно, что уже обычный К6-2 500 почти раскрыл Voodoo 2. И дело точно не в недостатке скорости памяти, так как куда более мощные К7, на шине EV6 и с DDR 400 показывают практически ту же производительность. Похоже, именно это объясняет странность в общем балле.

Во втором тесте ситуация местами совсем иная. Новые инструкции у К6-2 не дают практически ничего. 500-ые К6 масштабируются слабовато. А вот Duron 500 убежал от них неплохо. И рост частоты до 800МГц дает ему еще приличную прибавку к пенсии. И даже 1200МГц создают еще чуть-чуть отрыва. Интересно. Видимо, баланс нагрузки на связку процессор-видеоакселератор в гоночном и шутерном тестах заметно отличаются.

Переходим к более новому 3D Mark 2000.

Тут картина принципиально иная. Во-первых, К6 и Pentium подровнялись. Во-вторых, несмотря на то, что прирост частоты до 300МГц дает почти идеальную масштабируемость, обновленное ядро у К6-2 позволяет значительно обогнать своего предка. Причем, 3Dnow! ему скорее мешает. Я перепроверял несколько раз. Это факт. 

К6-2 500 МГц дает слабоватый прирост, зато «плюсик» уходит в отрыв и позволяет вернуть масштабируемость на нужный уровень. На фоне этого Duron 500МГц просто стартует в ближний космос. Но покинуть орбиту не удается даже на частоте 1200МГц. Так высоко V2 летать уже не может. Думаю, Pentium II 450MHz в играх с такой нагрузкой справился бы идеально.

Углубимся теперь в подробности.

Тесты Helicopter в режимах Low и Medium можно даже не комментировать. Расстановка сил точно такая же, как в общем балле.

При высокой детализации ситуация остается неизменной, кроме того факта, что FPS упал до полностью неиграбельного уровня даже на Duron 1200. Очевиден упор в возможности видеокарты, начиная с частоты порядка 500-600 МГц. И разница между архитектурами К6 и К7 еще больше увеличилась.

Инструкции 3Dnow! мешают К6-2 еще сильнее. Загадки во тьме! (с).

Переходим ко второму тесту. Смотрим результаты на low details.

Результаты с 3Dnow! и без - практически равны. При этом К6 за номером 2 тотально превосходит обычный. На 500МГц ему явно уже не хватает ПСП, зато «плюсовый» своим кэшем это дело компенсирует. Duron выдает заметный прирост за счет своего бодрого FPU, но при этом достигает потолка видеокарты уже на частоте в пол гигагерца.

В medium относительные результаты аналогичны low. Результаты у К6 и Р5 упали вдвое. У К7 чуть лучше, но даже такой ФПС играбельным не назовешь. 

Voodoo 2 явно тяжело дается этот бенч. И не забываем, что тестирование проводилось на разрешении 800х600, так как 3DFX в стиле Apple решила, что их пользователям больше не нужно. А кто хочет 1024х768, покупайте вторую такую же Вуду 2 и ставьте в SLI. Толково!

Adventure на высокой детализации демонстрирует ту же картину для всех К6 и ниже. Зато, стоит отметить результаты К7. С одной стороны, они очень низкие, с другой, разница между 500 и 1200 МГц далека от положенных двух с лишним раз, но вполне заметна. Надо будет для интереса как-нибудь прогнать этот тест на Athlon XP 2200+.

Настала очередь реальных игр.

Я взял две: Quake 2 и Unreal. Начнем по алфавиту.

Как известно, движки от Кармака очень не любят К6 и заточены под конвейеризированный FPU P5 и P6, что наглядно видно по результатам.

И чтобы сравняться с 200МГц-овым пнем, бедному К6 нужно иметь в полтора раза большую частоту.

Кстати, очень странно, что К6-2 не получил никаких плюшек ни от обновленного ядра, ни от пресловутых доп инструкций. При том, что использовалась версия игры 3.20, как раз получившая поддержку этого самого 3Dnow!. Подозреваю, нужно использовать специальный драйвер для Voodoo 2, либо нужную версию библиотеки OpenGL. Но оставим пока это для будущих исследований.

Зато у К7 все хорошо. Он прямо с частоты в 500МГц уперся в 91 фпс. Надо было бы прогнать тест на 800х600 и посмотреть, что получится, но я что-то затупил. Кстати, кто помнит, нет никакого ограничения движка на этот счет?

Софтверный рендер подобного лимита не имеет и зависит только от мощи процессора, его подсистемы кэша и скорости памяти. Это очевидно по результатам К7, где масштабируемость хоть и приличная, но не линейная. И по К6-2+, резко ушедшему в отрыв от обделенного потомка.

Кстати, разница между P55C и К6 сократилась до буквально 10%. И куда подевались все заточки?

Если же увеличить нагрузку в 4 раза, заставив рендерить уже 640х480 пикселей, то результаты всех процессоров падают вдвое, но полностью сохраняя соотношение сил.

Переходим к Нереальности. Данная игрушка изначально была заточена под Glide, оставляя программный рендеринг в качестве издевательства для тех, у кого нет Voodoo. Поддержка D3D, OpenGL, S3 MeTal и пр. появилась уже сильно позже. Изначально я планировал прогнать timedemo под всеми доступными рендерами, но меня ждал облом. При попытке включить D3D, игра сваливалась в обычный SoftWare. А выбор OpenGL приводил к дичайшим тормозам уже в меню. Попытки использовать другой драйвер и ресерч в сети не привели ни к какому положительному результату. Поэтому пришлось тестировать в нативном Glide и SW.

В первом тесте сразу видно, что игра заметно тяжелее Q2, как для видеокарты, так и для процессора. То есть с одной стороны, общий ФПС ниже, а с другой, 500-ый Duron не дает полностью раскрыть потенциал карты. Нужен 800-ый. 

А вот, что интересно, так это результаты P5 и K6, которые практически равны. Вот что бывает, если делать все правильно (или не правильно :)). Кстати, от 3Dnow! который движком поддерживается, прирост вроде бы есть, но не шибко заметный. Возможно, тут даже больше сыграл роль апдейт ядра CTX. 

Кстати, кто-нибудь знает, можно ли отключить через консоль или конфиг поддержку SIMD инструкций? Я вентилировал этот вопрос, но безуспешно. А было бы интересно!

И еще, что характерно, старшие процессоры на частоте 200МГЦ с трудом дают 25 фпс даже на такой мощной по тем временам карте как V2 и под Glide. Думаю, в паре с другой видюхой из того периода и под D3D, все будет еще печальнее. Оптимизации-с.

К6-500, как уже не раз было замечено, не хватает ПСП, а его «приплюснутый» потомок за счет 128КБ кэша пытается это компенсировать с некоторым успехом.

Включаем программный рендер.

Вопрос: нахрена он был такой нужен? Чтобы хоть как-то поиграть даже в таком низком разрешении, а-ля Minecraft 90-ых нужен был процессор уровня Pentium II 450MHz (а ничего круче тогда не было). Но фишка в том, что владельцы сабжа, как раз могли себе позволить тот же Voodoo или Riva TNT и играть с аппаратным ускорением. А нищеброды на старых Пеньках и АМД получали некое подобие пошагового шутера. До встречи с первым скааржем.

Если же включить хотя бы 640х480, то мы получаем красивое слайд-шоу на всех процессорах ниже гигагерца. Вот тебе и движок Unreal. 

Заключение.

Voodoo 2 у меня лично вызывает очень странные впечатления. 

В первый раз я ее чуть было себе не купил еще в 99-году. Но Кришна, как говорится, отвел от беды. Через несколько лет я заполучил себе данный экземпляр за двушку пива, в коллекцию. Первые тесты легенды привели скорее к разочарованию, и я отложил Вуду 2 далеко на полку. 

И вот, вернувшись через много лет к этой железке и вдумчиво ее протестировав, я вспомнил, почему так вышло.

Жутко бесила невозможность играть и тестировать в нормальном разрешении для 17 дюймового экрана. Кабель VGA заметно похабил изображение в 2D. Многие игры глючили из-за наличия второго ускорителя в системе, приходилось прыгать с бубном. Раздражали драйверы, когда те же вкладки с настройками могли тупо пропасть из системы. Или этот интерфейсный глюк, который так и не поправили даже в последнем релизе.

Кстати, мой экземпляр еще и периодически подвисал даже на открытом стенде, пока не поставил дополнительный прямой обдув. 

Или габариты. Я понимаю, большие деньги - большой акселератор. Это сейчас никого такими размерами не напугаешь. А тогда? Вы корпуса АТ-формата хорошо помните? Какой там был "простор", плюс куча дочерних плат и пачка шлейфов к винту, CD-ROM и флоппику. Елы-палы, оно же не на каждую материнку встанет. К примеру, на мою ALI V, вуда тупо не влезла из-за расположения процессора позади PCI-слотов. Пришлось тестить на VIA, где в один из слотов таки удалось воткнуться.

И все это, маму его раз так, в лучшем предложении от флагмана индустрии того времени. Не дофига ли косяков? Полагаю, последствия подобного экспириенса у юзеров стало еще одной каплей в трюм этого Титаника, когда его купила себе Nvidia. Я понимаю, что сейчас фанаты божественного 3DFX меня заплюют, но у меня даже с S3 Savage 4 было меньше проблем и осталось куда более приятное впечатление. 

Полагаю, пора закругляться, пока еще чего-нить нехорошего не написал.

А в качестве вывода тестирования, можно прикинуть, что оптимальным процессором для Voodoo 2 являются старшие Pentium II, начиная с частоты 400МГц. Под оптимальным я подразумеваю не только скорость, но и аутентичность. Ибо PIII и Атлоны появились чутка попозже, а К6-2 даже в последней итерации не дает на полную раскрыться сабжу, да и соседство бюджетного камня с мечтой того времени Voodoo 2 является однозначным моветоном. 

На сегодня все.