Изучаем оптимизацию игр под многоядерные процессоры и технологии Hyper-Threading, Turbo Boost и Turbo Core. Август 2015

Оглавление

• Вступление
• Тестовая конфигурация
• Инструментарий и методика тестирования
• Результаты тестов: сравнение производительности
• Batman: Arkham Origins (Готэм-сити)
• Battlefield 4 (Ташгар)
• Cities Skylines (Песчаный пляж, население 65 000 жителей)
• Cities XXL (Прибрежная равнина, население 750 000 жителей)
• F1 2015 (Бенчмарк)
• Grand Theft Auto V (Лос-Сантос)
• Project CARS (Трасса Монца)
• SimCity: Cities of Tomorrow (Солнечная бухта, население 800 000 жителей)
• Stronghold Crusader 2 (Штурм крепости)
• The Witcher 3: Wild Hunt (Новиград)
• Развернутый анализ результатов
• Анализ среднегеометрических результатов
• Заключение

Вступление

Целью данного обзора является исследование оптимизации актуальных игр под многоядерные ЦП. Для ее реализации были взяты следующие модели:

• Core i7-4770K;
• Core i5-4690K;
• Core i3-4330;
• Core i3-4150;
• Pentium G3460;


• FX-8320 BE;
• FX-6300 BE;
• FX-4300 ВЕ;
• A10-7850K;
• A10-6800K.

Все перечисленные процессоры работали на тактовой частоте 3500 МГц.

Помимо оптимизации игр под многоядерные CPU была исследована работоспособность технологий Hyper-Threading, Turbo Boost и Turbo Core. Указанные выше процессоры были протестированы в следующих режимах:

• Core i7-4770K - Hyper-Threading – on / Turbo Boost - on;
• Core i7-4770K - Hyper-Threading – off / Turbo Boost - on;
• Core i7-4770K - Hyper-Threading – off / Turbo Boost - off;
• Core i5-4690K - Turbo Boost - on;
• Core i5-4690K - Turbo Boost - off;


• FX-8320 BE - Turbo Core - on;
• FX-8320 BE - Turbo Core - off;
• FX-6300 BE - Turbo Core - on;
• FX-6300 BE - Turbo Core - off;
• FX-4300 ВЕ - Turbo Core - on;
• FX-4300 ВЕ - Turbo Core - off;


• A10-7850K - Turbo Core - on;
• A10-7850K - Turbo Core - off;
• A10-6800K - Turbo Core - on;
• A10-6800K - Turbo Core – off.

Для разносторонности исследования все системы были протестированы в паре с двумя видеокартами: GeForce GTX 980 4096 Мбайт и Radeon R9 290X 4096 Мбайт.

Данное направление статей носит справочный характер, комментарии отсутствуют, так как каждый читатель сможет самостоятельно почерпнуть нужную ему информацию.

Тестовая конфигурация

Тесты проводились на следующем стенде:

• Материнская плата №1: GigaByte GA-Z97X-UD5H, LGA 1150, BIOS F8;
• Материнская плата №2: GigaByte GA-990FXA-UD5, АМ3+, BIOS F12;
• Материнская плата №3: ASRock FM2A88X Extreme6+, FM2+, BIOS 2.90;
• Система охлаждения CPU: Corsair Hydro Series H105 (~1300 об/мин);
• Оперативная память: 2 x 4096 Мбайт DDR3 Geil Black Dragon GB38GB2133C10ADC (Spec: 2133 МГц / 10-11-11-30-1t / 1.5 В) , X.M.P. - off;
• Дисковая подсистема №1: 64 Гбайт, SSD ADATA SX900;
• Дисковая подсистема №2: 1 Тбайт, HDD Western Digital Caviar Green (WD10EZRX);
• Блок питания: Corsair HX850 850 Ватт (штатный вентилятор: 140 мм на вдув);
• Корпус: открытый тестовый стенд;
• Монитор: 27" ASUS PB278Q BK (Wide LCD, 2560x1440 / 60 Гц).

Видеокарты:

• Radeon R9 290X 4096 Мбайт - 1000/5000 МГц (Sapphire);
• GeForce GTX 980 4096 Mбайт - 1126/7012 МГц (Palit).

Процессоры:

• Core i7-4790K - 3500 МГц;
• Core i5-4690K - 3500 МГц;
• Core i3-4330 - 3500 МГц;
• Core i3-4150 - 3500 МГц;
• Pentium G3460 - 3500 МГц;


• FX-8320 BE - 3500 МГц;
• FX-6300 BE - 3500 МГц;
• FX-4300 ВЕ - 3500 МГц;
• A10-7850K - 3500 МГц;
• A10-6800K - 3500 МГц.

Программное обеспечение:

• Операционная система: Windows 7 x64 SP1;
• Драйверы видеокарты: Nvidia GeForce 347.88 WHQL и AMD Catalyst 15.3 Beta 1.
• Утилиты: Fraps 3.5.9 Build 15586, AutoHotkey v1.0.48.05, MSI Afterburner 4.1.0.

Инструментарий и методика тестирования

Для более наглядного сравнения конфигураций все игры, используемые в качестве тестовых приложений, запускались в разрешении 1920 х 1080.

В качестве средств измерения быстродействия применялись встроенные бенчмарки, утилиты Fraps 3.5.9 Build 15586 и AutoHotkey v1.0.48.05. Список игровых приложений:

• Batman: Arkham Origins (Готэм-сити).
• Battlefield 4 (Ташгар).
• Cities Skylines (Песчаный пляж, население 65 000 жителей).
• Cities XXL (Прибрежная равнина, население 750 000 жителей).
• F1 2015 (Бенчмарк).
• Grand Theft Auto V (Лос-Сантос).
• Project CARS (Трасса Монца).
• SimCity: Cities of Tomorrow (Солнечная бухта, население 800 000 жителей).
• Stronghold Crusader 2 (Штурм крепости).
• The Witcher 3: Wild Hunt (Новиград).

Во всех играх замерялись минимальные и средние значения FPS. В тестах, в которых отсутствовала возможность замера минимального FPS, это значение измерялось утилитой Fraps. VSync при проведении тестов был отключен.

Перейдем непосредственно к тестам.

Результаты тестов: сравнение производительности

Batman: Arkham Origins (Готэм-сити)

• Версия 1.0 Update 12.
• DirectX 11.
• Сглаживание - FXAA высокое.
• Детализация геометрии - DirectX 11 улучшенная.
• Динамические тени - DirectX 11 улучшенные.
• Размытие при движении - включено.
• Эффект глубины резкости - DirectX 11 улучшенный.
• Искажения - включены.
• Блики в объективе - включены.
• Столбы света - включены.
• Отражения - включены.
• Освещение отраженным светом - DirectX 11 улучшенное.
• Аппаратное ускорение Nvidia PhysX - выключено.

Battlefield 4 (Ташгар)

• Версия Update 12.
• DirectX 11.
• Полноэкранное сглаживание (FXAA) - высокое.
• Полноэкранное сглаживание (MSAA) - выключено.
• Качество текстур - ультра высокое.
• Фильтрация текстур - ультра высокая.
• Качество освещения - ультра высокое.
• Качество эффектов - ультра высокое.
• Качество постобработки - ультра высокое.
• Качество сетки - ультра высокое.
• Качество рельефа - ультра высокое.
• Детали рельефа - ультра высокие.
• Глобальное затенение - HBAO.

Cities Skylines (Песчаный пляж, население 65 000 жителей)

• Версия 1.1.1с.
• DirectX 11.
• Полноэкранное сглаживание - включено.
• Анизотропная фильтрация (AF) - включена.
• Качество теней - высокое.
• Качество текстур - высокое.
• Расстояние прорисовки - очень далеко.
• Уровень детализации - очень высокий.

Cities XXL (Прибрежная равнина, население 750 000 жителей)

• Версия 1.5.0.1.
• DirectX 11.
• Полноэкранное сглаживание (MSAA) - 4.
• Пляжи - включены.
• Детализация окружения - высокая.
• Частицы - включены.
• Отражение воды - включено.
• Погодные эффекты - включены.
• Качество теней - максимальное.
• Качество текстур - высокое.
• Перемещения жителей - включены.
• Плотность трафика - 100%.
• Расстояние отображения зданий - 100%.
• Расстояние отображения деревьев - 100%.
• Расстояние отображения пешеходов - 100%.
• Расстояние отображения транспорта - 100%.

F1 2015 (Бенчмарк)

• Версия 1.03.
• DirectX 11.
• Полноэкранное сглаживание - 4X SMAA.
• Предустановка детализации - очень высокая.
• Качество освещения - высокое.
• Качество пост-обработки - высокое.
• Качество теней - очень высокое.
• Качество теней от дыма - высокое.
• Качество частиц - очень высокое.
• Качество зрителей - высокое.
• Качество персонажей - высокое.
• Качество автомобилей - высокое.
• Качество окружения - высокое.
• Качество сложного затенения - высокое.
• Качество отражений - очень высокое.
• Качество погодных эффектов - высокое.
• Качество поверхностей - очень высокое.
• Качество тормозных следов - высокое.

Grand Theft Auto V (Лос-Сантос)

• Версия Update 5.
• DirectX 11.
• Сглаживание FXAA - включено.
• Анизотропная фильтрация - Х16.
• Игнорирование предложенного ограничения памяти - включено.
• Населенность города - максимальная.
• Разновидность населения - максимальная.
• Фокусировочная шкала - максимальная.
• Качество текстур - очень высокое.
• Качество шейдеров - очень высокое.
• Качество теней - очень высокое.
• Качество отражений - максимально высокое.
• Сглаживание MSAA для отражений - выключено.
• Качество воды - очень высокое.
• Качество частиц - очень высокое.
• Качество травы - стандартное.
• Мягкие тени - максимально мягкие.
• Настройки спецэффектов - максимально высокие.
• Степень размытия при движении - максимальная.
• Эффект глубины резкости - включен.
• Качество сложного затенения (АО) - высокое.
• Качество тесселяции - очень высокое.

Project CARS (Трасса Монца)

• Версия Update 5.
• DirectX 11.
• Сглаживание FXAA - высокое качество.
• Другие техники сглаживания - выключены.
• Анизотропная фильтрация - Х16.
• Разрешение текстур - высокое.
• Качество отражений - ультра высокое.
• Качество карты окружающего мира - ультра высокое.
• Детализация машин - ультра высокая.
• Детализация трассы - ультра высокая.
• Детализация теней - ультра высокая.
• Эффект скорости - высокий.
• Упреждающий рендеринг - 1.
• Детализация травы - ультра высокая.
• Уровень частиц - высокий.
• Плотность частиц - ультра высокая.
• Вытянутое отражение фар - включено.


• Фильтр пост-обработки - включен.
• Блики - включены.
• Солнечные блики снаружи - насыщенные.
• Солнечные блики внутри - насыщенные.
• Свечение - включено.
• Марево - включено.
• Глобальное зеркальное свечение - включено.
• Компенсация экспозиции - 1.00.
• Капли дождя на экране - включены.
• Виньетирование - включено.
• Сумеречные лучи - включены.
• Грязь на экране - включена.

SimCity: Cities of Tomorrow (Солнечная бухта, население 800 000 жителей)

• Версия Update 10.1.
• DirectX 9.
• Полноэкранное сглаживание - включено.
• Качество освещения - ультра высокое.
• Качество текстур - высокое.
• Качество теней - ультра высокое.
• Качество геометрии - высокое.
• Детализация анимации - высокая.
• Сдвиг-наклон - большой.
• Размытие при движении - включено.

Stronghold Crusader 2 (Штурм крепости)

• Версия Update 16.
• DirectX 9.
• Качество теней - очень высокое.
• Детализация воды - высокая.
• Качество глобального освещения - очень высокое.
• Тональная компрессия - включена.
• Детализация частиц - высокая.
• Детализация рельефа - высокая.
• Подсветка края - включена.
• Глубина резкости - включена.
• Детализация текстур - очень высокая.
• Динамический свет - включен.
• Качество свечения - высокое.
• Уровень детализации - высокий.

The Witcher 3: Wild Hunt (Новиград)

• Версия 1.07.
• DirectX 11.
• Размытие при движении - выключено.
• Размытие - выключено.
• Сглаживание FXAA - включено.
• Свечение - выключено.
• Повышенная четкость - выключена.
• Рассеянное затенение - HBAO+.
• Глубина кадра - включена.
• Виньетирование - включено.
• Световые шахты - выключены.
• Nvidia HairWorks - выключено.
• Число персонажей на экране - запредельное.
• Качество теней - запредельное.
• Качество рельефа - запредельное.
• Качество воды - запредельное.
• Количество травы - запредельное.
• Качество текстур - запредельное.
• Дальность видимости растительности - высокая.
• Качество детализации - запредельное.

Развернутый анализ результатов

Начнем анализ результатов процессоров с их противостояния в отдельно взятых играх.

Сводная таблица производительности "Core i7-4770K (TB - off, HT - off)" и "Core i5-4690K (TB - off)", где за 100% взят результат "Core i5-4690K (TB - off)"

Сводная таблица производительности "Core i7-4770K (TB - off, HT - off)" и "Core i3-4330", где за 100% взят результат "Core i3-4330"

Сводная таблица производительности "Core i7-4770K (TB - off, HT - off)" и "Pentium G3460", где за 100% взят результат "Pentium G3460"

Сводная таблица производительности "Core i7-4770K (TB - off, HT - off)" и "FX-8320 BE (TC - off)", где за 100% взят результат "FX-8320 BE (TC - off)"

Сводная таблица производительности "Core i7-4770K (TB - off, HT - off)" и "FX-6300 BE (TC - off)", где за 100% взят результат "FX-6300 BE (TC - off)"

Сводная таблица производительности "Core i7-4770K (TB - off, HT - off)" и "FX-4300 ВЕ (TC - off)", где за 100% взят результат "FX-4300 ВЕ (TC - off)"

Сводная таблица производительности "Core i7-4770K (TB - off, HT - off)" и "A10-7850K (TC - off)", где за 100% взят результат "A10-7850K (TC - off)"

Сводная таблица производительности "Core i7-4770K (TB - off, HT - off)" и "A10-6800K (TC - off)", где за 100% взят результат "A10-6800K (TC - off)"

Анализ среднегеометрических результатов

Подведение итогов данного исследования продолжим расчетом среднегеометрической производительности процессоров в десяти играх.

Заключение

По результатам тестов очевидно, что прогресс не стоит на месте. Как следствие, современные игры хорошо оптимизированы под многоядерные процессоры и процессорные технологии.

Как известно, у решений Intel удельная производительность на одно ядро выше, чем у их конкурентов из AMD. Поэтому нет ничего удивительного в том, что двухъядерный ЦП Pentium G3460 опередил четырехъядерные FX-4300 ВЕ и A10-6800K, а также смог на равных конкурировать с A10-7850K.

Кроме того, в двухъядерном сегменте Intel эффективно проявила себя технология Hyper-Threading. На первый взгляд прирост производительности на 21% - 23% не сильно впечатляет. Однако этого оказалось достаточно для того, чтобы модели Core i3-4330 и Core i3-4150 уверенно опередили старшие ЦП AMD.

Но и технология Turbo Core показала себя с положительной стороны. Несмотря на то, что ее активация незначительно повысила производительность всех процессоров AMD, такие значения не будут лишними для любых систем.

Ну а бесспорными лидерами теста стали четырехъядерные ЦП Intel. Они на 44% - 50% опередили Pentium G3460 и на 17% - 20% Core i3-4330. Старшие модели AMD были в среднем на 29% - 39% медленнее своих четырехъядерных соперников.

Что касается технологии Turbo Boost, то она положительно повлияла на производительность процессоров Core i7-4770K и Core i5-4690K, чего нельзя сказать о технологии Hyper-Threading, активация которой немного снизила результаты Core i7-4770K.

Благодарю за помощь в подготовке материала к публикации: donnerjack.