Тестирование современных однопроцессорных платформ в 3DMAX

Введение

После выяснения возможностей в 3DMAX современных видеокарт пришло время провести те же самые тесты для сравнения современных однопроцессорных аппаратных платформ.
В данный момент на массовом рынке присутствуют всего два семейства процессоров, которые можно считать “перспективными” – платформа Socket478 и Socket462 (SocketA). Я не буду рассматривать “устаревшие” платформы на базе процессоров под разъемы Socket370 и Socket423, так как покупать однопроцессорные системы на этих процессорах для работы в 3DMAX не имеет смысла.
Конечно же, уже приобретенные системы на базе как процессоров под разъем Socket370 на ядре Tualatin и кешем второго уровня объемом 512Kb, так и системы на базе старших процессоров под разъем Socket423 позволяют продуктивно работать в 3DMAX. Однако стоимость этих «устаревших» систем сегодня делает их приобретение невыгодным, так как системы на базе этих процессоров не имеют преимущества в производительности или даже уступают системам на процессорах семейств Socket478 и Socket462 при одинаковой цене. Это - следствие политики Intel по замещению “устаревших” линеек процессоров новыми, “перспективными”, что проявляется в более быстром обновления “перспективных” линеек процессоров и, соответственно, более быстром снижении цен на процессоры этих “перспективных” линеек.
Наиболее производительными чипсетами для процессоров Socket478 и Socket462, платы на которых сегодня доступны в широкой продаже, являются i850 и Apollo KT266A. Собирать платформы на платах с чипсетом i845D с поддержкой памяти PC2100 DDR SDRAM сегодня не имеет смысла, так как память PC800 RDRAM в данный момент стоит столько же, или даже дешевле, чем PC2100 DDR SDRAM, при этом обеспечивая заметно большую производительность.

Итак, в этом материале мы рассмотрим производительность системы на основе платы с чипсетом i850 (Abit TH7II) и процессорами Pentium4 – 2.2GHz, 2,0GHz с кешем второго уровня 512Kb (ядро Northwood) и процессорами Pentium4 – 2.0GHz, 1.7GHz с кешем второго уровня 256Kb (ядро Willamette). В первую очередь интерес представляет прирост производительности, который может дать увеличение вдвое кеша второго уровня, также мы увидим, насколько процессоры линейки Pentium4 мастшабируются, т.е. обеспечивает ли увеличение тактовой частоты сравнимый прироста производительности.
Для сравнения с этой системой я выбрал платформу, состоящую из платы на базе чипсета Apollo KT266А (Epox 8KHA+) и процессора AthlonXP 2000+ (реальная тактовая частота – 1667Mhz). Я взял только один процессор под Socket462 из-за того, что компания AMD сильно отстала от Intel в процессе наращивания тактовых частот своих процессоров, и тактовая частота этого «топового» процессора даже ниже тактовой частоты младшего процессора Pentium4, рассматриваемого в этом материале.

Описание аппаратных конфигураций

Для оценки скоростных показателей я воспользовался теми же самыми тестами, что и в прошлых обзорах. Напомню, что эти бенчмарки являются рекомендованными для тестирования в 3D Studio MAX самой компанией производителем программы.
Начиная с этой статьи я отказался от тестирования с включенным сглаживанием линий, так как все современные видеокарты выполняют сглаживание линий без потерь производительности.

Платформа №1:

Процессор – Pentium 4 2.2GHz (512Kb L2), Pentium 4 2.0А GHz (512Kb L2), Pentium 4 2.0GHz (256Kb L2), Pentium 4 1.7GHz (256Kb L2).
Материнская плата – Abit TH7II (i850)
Память – 1024Mb PC800 RDRAM
Видеокарта – NVIDIA GeForce4 Ti4600 (Detonator версии 27.51)
Жесткий диск – 20Gb IBM DTLA 7200rpm

Платформа №2:

Процессор – AthlonXP 2000+ (1667Mhz)
Материнская плата – Epox 8KHA+ (Apollo KT266A)
Память – 1024Mb PC2100 SDRAM
Видеокарта – NVIDIA GeForce4 Ti4600 (Detonator версии 27.51)
Жесткий диск – 20Gb IBM DTLA 7200rpm

Программное обеспечение:

Windows 2000 SP2
3ds max 4.26 (OpenGL rendering), 1280x1024 32bit

Тестирования скоростных характеристик при работе в окнах проекции

1. Первый бенчмарк является “стресс-тестом” – в четырех окнах проекции проигрывается анимация сцены. Однако, методы рендеринга (Rendering Method) разные. В двух верхних окнах сцена представлена в виде “Wireframe” (то есть в “проволочном” или “каркасном” режиме), в левом нижнем “Smooth + HighLights” + “Edged Faces” (в затененном режиме с выделенными гранями), в правом нижнем нижнем - “Smooth + HighLights”: Эта сцена содержит весьма немного полигонов – всего 28 тысяч, однако из-за одновременного проигрывания анимации во всех четырех окнах, “общий” fps весьма мал.

Полигонов: 28868
Источников света: 1
Режим: Wireframe, Smooth+Highlights

При одновременном отображении анимации во всех четырех окнах проекции бОльшая часть нагрузки по визуализации сцены ложится на связку центральный процессор - память. Как мы видим, в этом бенчмарке процессор AMD «держится молодцом», подтверждая свой рейтинг. Прирост же от увеличения кеша второго уровня в процессорах Intel весьма мал и составляет примерно 5%

2. Второй бенчмарк представляет собой сцену с семью базовыми геометрическими объектами, общей сложностью в десять тысяч полигонов.
Шесть объектов статичны, один медленно перемещается по сцене, “проходя сквозь” другие объекты. Этот бенчмарк проверяет корректность отображения “пересечения” объектов и скорость, с какой драйвер и “железо” видеокарты справятся с этим.

Полигонов: 9712
Источников света: 1
Режим: Smooth+Highlights

В отличие от предыдущего, этот бенчмарк, в данном случае, нагружает шину AGP и показывает скорость работы AGP порта материнской платы. В случае неправильной реализациии AGP значение fps падает в этом бенчмарке примерно до 80-100.
Таким образом, мы видим, что реализация AGP хороша у обеих платформ. Однако в этом бенчмарке увеличение кеша дает гораздо больший прирост, нежели в предыдущем – до 20%.

3. Сцена третьего бенчмарка содержит шар, который очень медленно передвигается на фоне геометрии в 15000 полигонов.Шар нигде не пересекает другие объекты. Так как шар передвигается очень медленно, то “правильный” драйвер будет вносить очень небольше изменения в каждый кадр. Другими словами, этот бенчмарк проверяет способность видеоплаты не перерисовывать в каждом кадре необновляемые объекты.

Полигонов: 15653
Источников света: 1
Режим: Smooth+Highlights

Этот бенчмарк аналогичен предыдущему, и результаты систем также аналогичны результатам, показанным в прошлом бенчмарке – AthlonXP 2000+ опять демонстрирует «честность» своего рейтинга, а удвоенный объем кеш памяти второго уровня у Pentium4 обеспечивает заметный прирост скорости.

4. Этот бенчмарк показывает возможности видеокарты обрабатывать очень сложную геометрию Бенчмарк показывает производительность видеокарт в режиме Smooth+HighLights в сценах со сложной геометрией.

Полигонов: 200270
Источников света: 1
Режим: Smooth+Highlights

В этом геометрическом бенчмарке результат зависит от мощности блока FPU (так как необходимо обсчитывать сложную геометрию) и пропускной способности памяти (так как надо отрисовывать поверхности в режиме Smooth+HighLight). В первом Athlon имеет явной преимущество, однако, пропускная способность RDRAM намного больше, поэтому платформа Socket462 показывает результат, меньший результата системы на Pentium4 2.0GHz.

5. Пятый бенчмарк тестирует возможности видеоплат по обработке исключительно сложной геометрии. На этот раз число полигонов почти удвоилось и составило почти 376 тысяч. На той же самой “поверхности” теперь стоят дома.Этот бенчмарк способен “поставить на колени” любую видеокарту – средний fps не превышает трех кадров. Сам файл создавался, конечно же не при fps=3, дома создавались по отдельности в разных файлах и при “установке на грунт” неиспользуемая часть геометрии “отключалась” для повышения производительности.

Полигонов: 376875
Источников света: 1
Режим: Smooth+Highlights

В более тяжелом геометрическом бенчмарке положение аналогичное предыдущему, однако, с увеличением обрабатываемой геометрии влияние кеш памяти уменьшается, а влияние блока FPU растет.

6. Бенчмарк, тестирующий скорость обработки множественных источников света. Так как большинство видеокарт не поддерживает более 8 источников, то этот тест и еще два последующих содержат 8 источников света разных типов. В этом тесте 8 источников света типа SpotLight, перемещаясь, освещают своебразный “астероид”:Следует заметить, что отображение освещенности, созданной источниками типа Spotlight – намного более ресурсоемкий процесс, нежели отображение освещенности, созданной источниками света типа Omni и Directional.

Полигонов: 39600
Источников света: 8
Режим: Smooth+Highlights

7. Тот же “астероид”, только теперь он освещается восемью источниками света типа Directional. Источники света типа Directional “медленнее” чем Omni, но “быстрее”, чем источники света типа Spotlight.

Полигонов: 39600
Источников света: 8
Режим: Smooth+Highlights

8. Опять тот же самый “астероид” и опять восемь источников света. Теперь это источники типа Omni, самые “быстрые” источники света в 3DMAX.

Полигонов: 39600
Источников света: 8
Режим: Smooth+Highlights

В бенчмарках освещения AthlonXP 2000+ показывает результаты, сравнимые с результатами Pentium4 2.0GHz. Прирост производительности от увеличения кеш памяти не превышает 10%.

9. Сцена с “легкой” геометрией и единственным источником света, всего в четыре с половиной тысячи полигонов, занимающая все окно проекции - это бенчмарк скорости растеризации в режиме Smoth+Highlights.Во время перемещения камеры видеокарта должна проводить растеризацию больших и малых полигонов (относительно экранного размера)

Полигонов: 4684
Источников света: 1
Режим: Smooth+Highlights

В бенчмарке растеризации AthlonXP 2000+ показал низкий результат – меньший, чем у Pentium4 такой же тактовой частоты (1700Mhz). Это объясняется тем, что в этом бенчмарке все зависит от скорости передачи данный по шине процессор – память.

10. Бенчмарк, показывающий скорость работы видеокарт с текстурами. Файл содержит множество текстур и минимум геометрии. Бенчмарк представляет из себя вращающийся шар, с 48-ю текстурами наложенными на его грани.Минимум геометрии и максимум текстур этой сцены максимально показывают скорость обработки текстур видеокартой.

Полигонов: 224
Источников света: 1
Режим: Smooth+Highlights

11. Полностью текстурированная комната, внутри которой перемещается камера. Этот бенчмарк наиболее приближен к реальным приложениям, так как содержит множество текстур, непростую геометрию и несколько источников света. Этот бенчмарк показывает возможности видеокарт при обработке непростых сцен в режиме Smooth+Highlight.

Полигонов: 12413
Источников света: 8
Режим: Smooth+Highlights

12. Анимированные “волны” с наложенной текстурой показывают скорость обработки и модификации текстур.

Полигонов: 880
Источников света: 1
Режим: Smooth+Highlights

В трех текстурных бенчмарках системы должны обсчитывать вращающиеся текстуры (в первом текстурном бенчмарке), производить коррекцию неподвижных текстур при вращающейся камере (во втором) и деформировать текстуру (в третьем).
Нетрудно догадаться, что в первом текстурном бенчмарке в первую очередь важна пропускная способность памяти и объем кеш памяти – поэтому Athlon «не дотягивает» до Pentium4 2.2GHz.
Коррекция текстур выполняется силами FPU, поэтому во втором бенчмарке Athlon2000+ вплотную приближается к Pentium4 2.2GHz. Также, увеличение кеш памяти дает прирост в 15%.
Обсчет деформации текстур также выполняется FPU, и в этом бенчмарке AthlonXP 2000+ показывает лучший результат, чем Pentium4 2.2GHz.

13. Бенчмарк меряет скорость работы в режиме Wireframe. 111 тысяч полигонов в режиме wireframe станут серьезным тестом любой современной видеокарты.

Полигонов: 111270
Источников света: 1
Режим: Wireframe

Этот текстурный бенчмарк содержит ту же сцену, что и бенчмарк№4, однако в отличие от четвертого бенчмарка, здесь эта сцена визуализируется в рeжиме Wireframe. Поэтому в этом бенчмарке все зависит от мощности блока FPU – Ahtlon показывает результат, сравнимый с результатами процессоров Pentium4, работающих на частоте 2GHz, причем увеличение объема кеш памяти в этом тесте не дает никого прироста скорости.

Все вышеописанные бенчмарки рекомендованы для тестирования видеокарт компанией производителем 3DMAX, однако, как мы видели, они тестируют возможности видеокарт по отдельным функциям, и среди них нет “общих” тестов. Поэтому я добавил еще один бенчмарк - это сцена с восемью источниками света, 61371 полигоном и множеством прозрачных плоскостей. Сложность этого файла вполне типична на сегодняшний день, весь файл вместе с текстурами занимает более 6Mb. Анимация построена для наиболее лучшего тестирования - камера перемещается по комнате, захватывая все объекты. Вот как выглядит первый кадр после окончательного рендеринга:
Я использовал эту сцену для тестирования видеокарт как в режимах Wireframe, так и Smoth+Highlights. Поэтому получилсь два бенчмарка:

14. Сцена в режиме Wireframe

Полигонов: 61371
Источников света: 8
Режим: Wireframe

Так как сцена в этом бенчмарке отражена в режиме Wireframe, то, как и в предыдущем бенчмарке, объем кеш памяти не оказывает заметного влияния, а результат AthlonXP2000+, благодаря производительному блоку FPU, оказался равен результату Pentium4 2.2GHz, который работает на более высокой на 50% частоте и имеет вдвое больший объем кеш-памяти.

15. Та же сцена в режиме Smooth+HighLight

Полигонов: 61371
Источников света: 8
Режим: Smooth+HighLight

Так как сцена отражена в режиме Smooth+HighLight, то результаты Athlon не так хороши, как в предыдущем бенчмарке. Однако, результаты AthlonXP 2000+ равны результатам Pentium4 2.0GHz, и Athlon опять подтверждает свой рейтинг.
512Kb кеш-память вместо 256Kb, в этом бенчмарке, как и в большинстве бенчмарков со «средней» геометрией и режимом Smooth+HighLight, позволяет получить примерно 15% прибавку к скорости.

Тестирование скоростных характеристик при финальном рендеринге

Я производил финальный рендеринг трех сцен из поставки 3ds max4 с одними и теми же параметрами, в одном разрешении 800х600, так как процентное соотношение результатов тестируемых платформ одно для всех разрешений от 640х480 до 1600х1200. Вот эти сцены:

Таблица результатов (время в секундах: чем меньше, тем лучше):

Скорость финального рендеринга в первую очередь зависит от мощности блока FPU, поэтому в финальном рендеринг AthlonXP2000+ «выступил» лишь немного хуже, чем Pentium4 2.2GHz.

Выводы

По совокупности результатов во всех бенчмарках, тестирующих работу в окнах проекции, AthlonXP 2000+ показывает результаты, сравнимые с результатами Pentium4 2.0A GHz. Причем при работе в режиме Wireframe, AthlonXP2000+, благодаря исключительно мощному блоку FPU, демонстрирует результат, близкий или равный результату Pentium4 2.2GHz (несмотря на то, что последний работает на +50% тактовой частоте и имеет вдвое больший кеш). Поэтому, если большую часть времени Вы проводите за работой в режиме Wireframe, то AthlonXP2000+ - лучший выбор. В тестах на скорость финального рендеринга, результаты AthlonXP 2000+ тоже примерно равны результатам Pentium4 2.2GHz. Таким образом, при стоимости процессора AthlonXP 2000+ в 250 у.е. (и при стоимости Pentium4 2.0AGHz и 2.2GHz в 350 и 550 у.е. соответственно) и более дешевых материнских платах под него, платформа Socket462 является на сегодня самой выгодной в категории «цена-производительность». Однако самый быстрый процессор для 3DMAX – это Pentium4 2.2GHz.
Разница в производительности процессоров Pentium4 с объемом кеша в 256Kb и 512Kb в подавляющем большинстве тестов, имитирующих работу в окнах проекции и обсчет финального рендеринга, не превышает 5%, поэтому менять процессор с 256Kb кешем на новые процессоры с 512Kb кешем нет смысла. С другой стороны, покупать процессоры с меньшим кешем сегодня тоже бессмысленно – цены на процессоры с 265Kb и 512Kb кешем почти равны.