Выбираем самый быстрый процессор для Doom III

23 августа 2004, понедельник 02:44
Появление новой игры от id Software заставило многих из нас по-другому взглянуть на своё компьютерное железо. Для того чтобы полностью насладиться великолепной графикой в Doom 3, требуется достаточно мощный компьютер. Например, рекомендуемая разработчиком конфигурация компьютера для Doom 3 предполагает наличие процессора с частотой порядка 3 ГГц (или с рейтингом около 3000+), как минимум 512 Мбайт памяти и видеокарты уровня не ниже NVIDIA GeForce 5900/ATI RADEON 9700. Поэтому, неудивительно, что именно сейчас перед большим числом пользователей в очередной раз встал вечный вопрос об апгрейде.

В статье "Doom III: новое испытание для видеокарт" мы изучили вопрос о том, какая из современных видеокарт обеспечивает при игре в Doom 3 более высокий уровень производительности. Однако вне нашего внимания остались вопросы о влиянии на производительность в новой хитовой игре количества используемой в системе памяти и мощности центрального процессора. Хотя, безусловно, в первую очередь на количество fps в Doom 3 оказывает влияние именно видеокарта, игра эта является достаточно сильно процессорозависимой. Это видно по результатам тестов видеокарт в несложных графических режимах. Поэтому, в нашем очередном небольшом материале мы решили уделить внимание тестам в Doom 3 современных процессоров и изучению влияния на скорость в игре количества установленной в системе памяти.

Зачем в Doom 3 нужен мощный процессор

Прежде чем представить вашему вниманию результаты тестирования, следует ознакомиться с тем, нагрузку какого рода возложили на CPU сами разработчики игры. Итак, как следует из многочисленных интервью технического директора id Software, Джона Кармака (John Carmack), которыми изобилуют многие игровые сайты, в первую очередь в Doom 3 на процессор возлагается нагрузка, связанная со скиннингом и генерацией теней. То есть, во время игры процессор занимается вычислением положений "оболочки" персонажей при их движении между некими опорными точками. Используется данный подход как при обычной анимации персонажей, так и для реализации, например, мимики. Очевидно, что реализацию динамических теней в таком случае также удобнее выполнять задействуя процессорные мощности. Именно поэтому Doom 3 требует использования достаточно производительного CPU. Ведь помимо скиннинга и генерации теней процессор должен успевать решать и традиционные для любой игры задачи, в числе которых искусственный интеллект монстров, вся физика игровой сцены и тангенциальные преобразования пространства, необходимые для корректного отображения на экране монитора происходящего в игре.

Оценить, какой из компонентов конкретной системы – видеокарта или процессор – является узким местом при игре в Doom 3 достаточно несложно. Среди опций игрового движка есть переменная r_skipRenderContext, позволяющая заменить все вызовы OpenGL функций на нулевые функции, если её значение установить в 1. В результате, измерив скорость в каком-либо демо-ролике с включённой и отключённой графикой, можно понять, что именно сдерживает производительность системы в каждом конкретном случае.

Однако давайте всё же не будем отклоняться от поставленных целей тестирования и перейдём к испытаниям новейших процессоров в Doom 3.

Как мы тестировали

В первую очередь мы решили отказаться от тестирования с отключенной графикой. Хотя в этом случае вся нагрузка была бы возложена на процессор, утверждать то, что по полученным результатам можно говорить о превосходстве того или иного процессора в реальных условиях, проблематично. OpenGL драйвер также использует процессорные мощности, поэтому тестирование с r_skipRenderContext=1 хотя и является прекрасным синтетическим бенчмарком, строить на основе полученных при этом результатах какие-либо выводы о скорости в Doom 3 было бы не совсем верно. Поэтому, всё тестирование выполнялось с включенной графикой.

Чтобы минимизировать влияние на конечный результат ограниченной мощности видеоподсистемы, во время тестов мы использовали весьма производительные видеокарты, основанные на чипсете NVIDIA GeForce 6800 GT. По данным наших предыдущих испытаний, именно новейшие видеокарты от NVIDIA обеспечивают в Doom 3 гораздо более высокое быстродействие, нежели конкурирующие продукты от ATI. Что касается настроек самой игры, то при тестировании процессоров они практически никакого качественного влияния на результат не оказывают. Как следует из вышесказанного, главное – чтобы были включены динамические тени. Поэтому, всё тестирование выполнялось в режиме Medium Quality и в разрешении 1024x728.

В тестировании приняли участие процессоры от Intel с частотами выше 3.0 ГГц и процессоры AMD с рейтингами выше 3000+. Естественно, процессоры Intel тестировались на двух доступных платформах: i875P и i925X Express. Таким образом, мы сможем не только оценить уровень производительности различных CPU, но и посмотреть, как проявляют себя инновации, введённые в i925X Express: DDR2 SDRAM и графическая шина PCI Express x16.





В результате, в составе тестовых систем применялось следующее оборудование:

  • Процессоры:
    • AMD Athlon 64 FX-53 (Socket 939, 1024KB L2);
    • AMD Athlon 64 FX-51 (Socket 940, 1024KB L2);
    • AMD Athlon 64 3800+ (Socket 939, 512KB L2);
    • AMD Athlon 64 3700+ (Socket 754, 1024KB L2);
    • AMD Athlon 64 3500+ (Socket 939, 512KB L2);
    • AMD Athlon 64 3400+ (Socket 754, 1024KB L2);
    • AMD Athlon 64 3200+ (Socket 754, 1024KB L2);
    • AMD Athlon 64 3000+ (Socket 754, 512KB L2);
    • AMD Athlon XP 3200+ (400MHz FSB, 512KB L2);
    • AMD Athlon XP 3000+ (400MHz FSB, 512KB L2);
    • Intel Pentium 4 560 (LGA775);
    • Intel Pentium 4 550 (LGA775);
    • Intel Pentium 4 540 (LGA775);
    • Intel Pentium 4 530 (LGA775);
    • Intel Pentium 4 3.4EGHz (Socket 478, Prescott);
    • Intel Pentium 4 3.4GHz (Socket 478, Northwood);
    • Intel Pentium 4 3.2EGHz (Socket 478, Prescott);
    • Intel Pentium 4 3.2GHz (Socket 478, Northwood);
    • Intel Pentium 4 3.0EGHz (Socket 478, Prescott);
    • Intel Pentium 4 3.0GHz (Socket 478, Northwood);
    • Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.4GHz (LGA775);
    • Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.4GHz (Socket 478);
    • Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.2GHz (Socket 478).
  • Материнские платы:
    • ASUS A8V Deluxe (Socket 939, VIA K8T800 Pro);
    • ASUS SK8V (Socket 940, VIA K8T800);
    • SOYO KT880 Dragon 2 (Socket A, VIA KT880);
    • ASUS P4C800-E Deluxe (Socket 478, i875P);
    • ABIT KV8-MAX3 (Socket 754, VIA K8T800);
    • ASUS P5AD2 Premium (LGA775, i925X Express).
  • Память:
    • 1024MB DDR400 SDRAM (Corsair CMX512-3200XLPRO, 2 x 512MB, 2-2-2-5);
    • 1024MB DDR2-533 SDRAM (Corsair CM2X512-4300, 2 x 512MB, 4-4-4-12).
  • Графические карты:
    • NVIDIA GeForce 6800 GT (AGP 8x, ForceWare 61.77);
    • NVIDIA GeForce 6800 GT (PCI Express x16, ForceWare 61.77).
  • Дисковая подсистема: Western Digital Raptor WD740GD.

Тестирование выполнялось в операционной системе MS Windows XP SP2 с установленным пакетом DirectX 9.0c.

Тест 1: стандартное демо

В состав стандартной поставки Doom 3 входит предварительно записанное демо demo1, которое используется для тестирования большинством пользователей и обозревателей. По этой причине тестировать процессоры в Doom 3 мы начали именно им. Запуск этого демо осуществляется из консоли, вызываемой комбинацией клавиш Ctrl+Alt+~, командой timedemo demo1.

Полученные результаты дают немало пищи для размышлений. В первую очередь следует отметить значительное преимущество процессоров семейства Athlon 64 над конкурирующими CPU от Intel. Даже наиболее дорогие и производительные Pentium 4 Extreme Edition не могут соперничать со старшими представителями линейки Athlon 64, не говоря уже о Athlon 64 FX. Что же касается старичков Athlon XP, то их результаты, мягко говоря, плачевны. Даже старшая модель Athlon XP значительно отстаёт по производительности и от Pentium 4 и от Athlon 64.

Также, на примере demo1 в Doom 3 мы в очередной раз убеждаемся, что новая платформа от Intel i925X Express, использующая новую графическую шину PCI Express x16 и память DDR2-533 SDRAM, не гарантирует более высокой производительности по сравнению с проверенной временем платформой i875P. Зато процессоры на базе ядра Prescott, поддерживающие SSE3 команды и имеющие кеш-память второго уровня объёмом 1 Мбайт, ощутимо быстрее в Doom 3, чем их предшественники на ядре Northwood.

Что касается процессоров семейства Athlon 64, то все они расположились согласно своему рейтингу: CPU с более высоким рейтингом демонстрируют более высокую производительность, несмотря на различия в размере кеш-памяти второго уровня и устройстве встроенного контроллера памяти. Самый же дорогой процессор из семейства Athlon 64, Athlon 64 FX-53, как ему и положено, показывает самый высокий результат среди всех протестированных CPU.

Фактически, на этом наше тестирование можно было бы закончить, объявив семейство Athlon 64 наиболее производительными процессорами для Doom 3. Однако пока мы не будем делать преждевременных выводов.

Если критически подойти к проведённому тестированию, и внимательно посмотреть на то, что же в действительности происходит в рамках используемого в тесте demo1, то можно понять, что нагрузка на процессор, создаваемая этим демо, незначительна. Действительно, раз уж процессор в Doom 3 занимается расчётом скиннинга и динамических теней, то для более весомой загрузки CPU демо-запись должна содержать большое количество двигающихся персонажей, и большое количество источников света, желательно перемещающихся, как, например, всполохи от залпов. Всего этого в demo1 очень мало. Поэтому, мы решили записать собственное демо, которое бы смогло серьёзнее загрузить процессор расчетами теней и скиннинга.





Тест 2: наше демо для высокой загрузки CPU

Мы долго искали уровень, где бы можно было собрать вместе большое количество монстров для того, чтобы записать демо-ролик, создающий высокую загрузку CPU. В результате, мы остановились на месте Central Server Banks на уровне CPU. В серверной на этом уровне присутствует огромное количество различных монстров, расправу над которыми мы и записали в качестве демо-ролика для тестирования процессоров. При использовании записанного нами демо, результаты оказались совершенно неожиданными:

Наше демо, значительно отличающееся от стандартного наличием в сюжете большого количества монстров и загружающее CPU гораздо сильнее (в чём мы смогли убедиться воочию, отключая графику и наблюдая лишь незначительный рост числа fps) перевернуло наши представления с ног на голову. Самым быстрым процессором теперь оказался не Athlon 64, а Pentium 4 Extreme Edition. Причём, в этом демо Pentium 4 системы, основанные на наборе логики i925X Express, обгоняют системы на базе i875P – это ещё одно отличие от прошлых результатов. Что же касается соотношения сил между процессорами на ядрах Prescott и Northwood, то оно сохранилось: на одинаковой частоте Prescott быстрее.

По соотношению результатов, показанных процессорами Athlon 64, можно говорить и о том, что в случае сцен с большим числом монстров пропускная способность подсистемы памяти начинает влиять на результат гораздо сильнее. Так, любые Athlon 64 с двухканальным контроллером памяти опережают системы с процессорами, в которых используется одноканальный контроллер, вне зависимости от тактовой частоты. Размер же кеш-памяти процессоров Athlon 64 влияет на результат совсем незначительно. Скорость Athlon 64 FX-53 близка к быстродействию Athlon 64 3800+, a Athlon 64 3000+ на ядре NewCastle лишь немного отстаёт от Athlon 64 3200+ с вдвое большим L2 кешем. Впрочем, среди процессоров линейки Pentium 4 размер кеша всё-же оказывает более ощутимое влияние на быстродействие. В частности, Pentium 4 Extreme Edition с частотой 3.4 ГГц оказывается быстрее Pentium 4 на ядре Prescott с частотой 3.6 ГГц.

Сопоставляя результаты, полученные на разных демках, возникает резонный вопрос: какие же процессоры всё-таки быстрее в Doom 3? Чтобы ответить на него, проведём ещё одно тестирование, отличающееся по сути.

Тест 3: тестирование в реальной игре

Полученные в предыдущих двух тестах совершенно различные результаты заставили нас разобраться с техникой тестирования в Doom 3 несколько подробнее. И самый неожиданный вывод, к которому мы пришли, это то, что тестировать производительность процессоров предварительно записанными демо в Doom 3 просто неправильно. Получаемые в этом случае результаты могут совершенно не отражать реальной картины, наблюдаемой геймерами во время геймплея. И дело тут вот в чём. Демо-записи в Doom 3 содержат не только поведение игрока, в них также записывается реакция на действия играющего окружающих персонажей-монстров и внешнего мира. То есть, при проигрывании демо часть нагрузки на процессор, присутствующая в реальной игре, снимается. Так при тестировании процессоров предварительно записанными демо-роликами совершенно не учитывается нагрузка на процессор, накладываемая искусственным интеллектом монстров и моделированием физики окружающего мира. То есть, во время воспроизведения демо процессор загружается лишь скиннингом, вычислением теней и тангенциальными преобразованиями. Поэтому, полученные нами выше результаты, как и результаты многих других обозревателей можно запросто поставить под сомнение.

Для того же, чтобы посмотреть, как соотносится производительность процессоров в реальной игре, мы решили разработать методику тестирования в Doom 3 без использования предварительно записанных демо.

Нам пришлось предварительно провести несколько часов, играя в Doom 3, чтобы выявить те моменты, в которые максимально нагружается центральный процессор. В первую очередь заметим, что во время реальной игры количество fps жёстко ограничено числом 60. То есть, если какой-либо процессор в состоянии обеспечить расчёт 60 кадров в секунду, то применение более быстрого процессора с точки зрения Doom 3 совершенно неоправданно. Как выяснилось во время игры, число fps (при установках графики в Medium Quality и использовании мощной видеокарты) падает ниже 60 очень редко. То есть, практически всегда процессоры с частотами выше 3 ГГц и рейтингами свыше 3000+ гарантируют вполне адекватную производительность.





Однако иногда в скорости процессоров во время игры в Doom 3 возникают "провалы". В результате того, что CPU не успевает обсчитать очередной кадр, порой число fps может снижаться ощутимо ниже 60. Происходит это примерно в одинаковые, по сути, моменты. Говоря конкретнее, моменты эти характеризуются наличием большого числа монстров в том же помещении, где находится игровой персонаж. То есть, в эти промежутки времени CPU оказывается перегруженным необходимым расчётом скиннинга и искусственного интеллекта для большого числа монстров одновременно. Именно это наблюдение и навело нас на идею тестирования производительности в Doom 3 в реальных условиях.

Суть применённого нами метода заключалась в собирании большой группы монстров в одном помещении с последующим измерением числа fps при помощи утилиты Fraps. После ряда попыток реализовать такой опыт нам удалось в уже упомянутом выше помещении Central Server Banks на уровне CPU. Предварительно включив "неубиваемость" командой god и пройдя пару кругов по уровню, в серверной комнате удаётся собрать порядка пары-тройки десятков монстров различного характера и вида. Сохранившись в таких условиях и затем читая этот save-файл на каждой из тестируемых систем, мы получили возможность с неплохой повторяемостью оценивать производительность процессоров в реальной игре, причём в один из тех моментов, когда процессор загружен "по полной программе" расчётом скиннинга, теней, моделированием искусственного интеллекта и физики среды для большого количества объектов. Измерения fps мы проводили в течение трёх минут, за которые половина монстров успевала поубивать друг-друга, что приводило к приближению fps к 60. Мы берёмся утверждать, что полученные именно таким образом результаты более правильно позволяют сравнивать производительность процессоров в Doom 3.

В первую очередь приведём минимальный fps, которого удалось достичь на указанном уровне.

Как видим, быстродействие относительно 60 fps при обсчёте значительного числа персонажей проседает очень сильно. Таким образом, выполнять необходимые вычисления с необходимой скоростью для большого количества монстров, как мы видим, не могут даже наиболее производительные на сегодняшний день процессоры. Причём, некоторые из них не могут даже обеспечить и 30 fps: эмпирического минимума, необходимого для комфортной игры.

В целом же картина достаточно типична. Лидирующую архитектуру процессоров в данном случае выделить проблематично. Единственное, что сразу бросается в глаза, это фиаско, которое терпят процессоры семейства Athlon XP.

Глядя на полученные результаты, становится понятно, откуда взялась рекомендация использовать для Doom 3 процессоры с тактовой частотой более 3 ГГц или рейтингом выше 3000+. При этом заметим, что процессоры Pentium 4 с частотой 3 ГГц работают быстрее процессоров Athlon 64 3000+ и даже Athlon 64 3200+. Однако, старшие модели в семействах Pentium 4 и Athlon 64 демонстрируют примерно одинаковые показатели. В дополнение к минимальным значениям fps добавим и средние значения, полученные аналогичным методом:

Примерно то же самое мы видим и при измерении средних fps. Процессоры семейства Athlon 64 выстраиваются согласно присвоенным им рейтингам. Pentium 4 на базе ядра Prescott опережают Pentium 4 на ядре Northwood (при одинаковой тактовой частоте). Платформа i875P оказывается быстрее новой платформы i925X Express.

В целом, "правильное" тестирование в Doom 3 вполне явно указывает, что для этой игры нет процессорной архитектуры, гарантирующей заведомо лучшее быстродействие. Результаты же, полученные измерением числа fps при использовании демо, дают существенно иную картину, что говорит о неправомерности тестирования процессоров в Doom 3 привычным методом timedemo.





Бонус: необходимый объём памяти для Doom3

В заключение мы проведём небольшой тест с целью определения необходимого для комфортной игры в Doom 3 количества памяти. Конкретнее, сравним, сильно ли отличается производительность при использовании в системе 512 и 1024 Мбайт памяти. Является ли рекомендация использовать в Doom 3 1 Гбайт памяти обоснованной?

Тестирование проводилось в системе на основе набора логики i875P с процессором Pentium 4 3.4 ГГц (на базе ядра Northwood). Поскольку смысла в "реальном" тестировании в данном случае не было, мы ограничились прогоном одной нашей собственной демки.

  1024 Мбайта RAM 512 Мбайт RAM
Low Quality 128.2 126.6
Medium Quality 127.4 126.2
High Quality 125.9 124.9
Ultra Quality 120.7 100

Как видим, 512 Мбайт оперативной памяти для Doom 3 перестаёт хватать лишь при максимальных настройках качества изображения. При таких установках объём текстур, используемых игрой, превышает 512 Мбайт, о чём игра честно предупреждает при включении этого режима. Во всех же остальных случаях пол гигабайта – вполне достаточный объём памяти для комфортной игры.

Выводы

Итак, основных выводов на сегодня можно сделать два. Во-первых, стандартные методы тестирования, основанные на измерении среднего fps при проигрывании демо, не могут корректно быть применены для сравнения производительности процессоров в Doom 3. Более точные результаты могут быть получены лишь в реальных игровых условиях.

Второй вывод касается выбора наиболее производительных CPU для Doom 3. Как показало тестирование, старшие модели процессоров в линейках Pentium 4 и Athlon 64 обеспечивают примерно одинаковый уровень производительности. Говорить о том, что какая-то архитектура подходит для Doom 3 лучше или хуже – неправомерно. Athlon 64 FX-53 показывает примерно такой же уровень быстродействия, как и Pentium 4 Extreme Edition 3.4; Athlon 64 3800+ смотрится на равных с Pentium 4 560. Аналогичные параллели можно проводить и дальше.

Более старое семейство процессоров Athlon XP уже не может соперничать на равных с Pentium 4 и Athlon 64. Его результаты гораздо ниже. При реальном тестировании системы на базе Athlon XP нам удалось добиться снижения количества кадров, выводимых за секунду, ниже комфортного минимума 30 fps. К слову, в системах на базе Athlon 64 с рейтингами 3000+ и 3200+ также может наблюдаться падение числа fps ниже 30. Поэтому, для комфортной игры мы бы рекомендовали процессоры Pentium 4 с частотами от 3 ГГц или Athlon 64 с рейтингом более чем 3200+.


Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Страницы материала
Страница 1 из 0
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают