К аникулы и отпуска в самом разгаре, но погода за окном не очень. Чем бы таким заняться? Предлагаю провести время с удовольствием: поиграть в компьютерные игры. Ваш «старичок» не тянет современные игрушки? Возможно, . Но какой?
Сегодняшняя статья призвана помочь вам определиться с выбором «камушка» для игрового ПК. В рейтинг лучших процессоров на середину лета 2017 года вошли модели, показавшие оптимальное равновесие в плане производительности и цены. Для вашего удобства мы разделили их на 3 группы: стоимостью примерно $100, примерно $200 и примерно $300. Дабы никто не почувствовал себя обделенным, в каждую группу составляет пара процессоров – один Intel и один AMD.
Да, в нем всего лишь 2 ядра, но этот недостаток компенсирует высокая тактовая частота (3900 Mhz), поддержка памяти DDR4-2400 и в какой-то мере технология Hyper Threading, которая позволяет операционной системе использовать каждое физическое ядро как 2 логических. Кроме того, «камушек» имеет неплохую встроенную графику с поддержкой разрешения 4k на частоте 60 Hz. За счет нее вы сможете обходиться без дискретной видеокарты, если по каким-то причинам откладываете ее покупку.
Технические характеристики
Самые привлекательные качества Core i3-7100: высокое быстродействие, умеренная цена, наличие интегрированной графики и низкий TDP – для охлаждения процессора даже при максимальной нагрузке достаточно входящего в комплект небольшого кулера.
Недостаток – работает только в Windows 10 (а также в Linux и Mac OS). Тем, кто никак не может расстаться с «семеркой» и «восьмеркой» придется выбирать – или система, или новый процессор. Кстати, этот недостаток касается не только Intel Core i3-7100, а всей линейки Kaby Lake и AMD Ryzen.
8 ядер, 4000 Mhz частоты с возможностью увеличения до 4600 Mhz и больше за счет разгона по множителю (здесь он, в отличие от конкурента Intel, свободный), а также поддержка памяти DDR3-1866 отлично проявляют себя в многопоточных играх, вроде Battlefield.
Технические характеристики
Достоинства AMD FX-8320: высокая производительность, приятная цена ($115-120), по множителю дают возможность собрать недорогой игровой компьютер, который останется актуальным 3-4 последующих года.
Недостатки: очень горячий – требует мощной системы охлаждения, потребляет много энергии, не имеет графического ядра.
Тактовая частота этого процессора достигает при динамическом разгоне 3800 Mhz (или чуть больше), есть встроенное видео – такое же, как у i3-7100, и поддержка памяти DDR4-2400.
Технические характеристики
Достоинства Intel Core i5-7500: быстрый, холодный (TDP 65 W), поддерживает динамический разгон (Turbo Boost 2.0), есть встроенная графика, реализована функция Intel vPro. Последняя позволяет удаленно редактировать BIOS и запускать диагностические тесты вне операционной системы, подключившись к компьютеру по сети.
Недостатки – нет поддержки всенародно любимой Windows 7, нет гиперпоточности, заблокированный множитель (за эту цену, как считают многие, могли бы реализовать Hyper Threading и сделать умножение свободным).
Процессоры на основе микроархитектуры Zen, одним из которых и является Ryzen 5 1600, отличаются низким энергопотреблением и TDP (что несвойственно основной массе продукции AMD). Кроме того, в комплект боксовой поставки модели входит компактный, эффективный и тихий кулер, мощности которого достаточно даже при некотором разгоне.
Технические характеристики
Плюсы AMD Ryzen 5 1600: великолепная производительность при умеренной цене ($200-210), незначительный нагрев, малое потребление энергии, разгон по множителю, возможность раскрыть потенциал любой современной видеокарты.
Минусы: нет встроенной графики, нет поддержки Windows 7.
Технические характеристики
Сильные стороны Intel Core i7-7700K: наилучшее соотношение быстродействия в играх и затрат на покупку ($300-315), разблокированный множитель, производительное видеоядро. Словом, хороший задел на будущее.
Слабые стороны: в случае разгона требует мощной дорогостоящей системы охлаждения, не поддерживает Windows 7.
«Под капотом» этого процессора: 8 физических и 16 виртуальных ядер, свободный множитель, 16 Mb L3, поддержка DDR4-2933, 24 линии PCI Express (у конкурентов 16), частота каждого ядра в динамическом разгоне – 3700 MHz, в разгоне по множителю – примерно до 4100 MHz. Встроенной видеокарты нет, но системам, для которых предназначен Ryzen 7 1700, она не нужна. А кроме того, он холодный. Даже при интенсивной нагрузке (кстати, его крайне трудно загрузить на 100%) не нагревается выше 50 °C.
Стоимость модели сопоставима с Core i7-7700K.
Технические характеристики
Достоинства AMD Ryzen 7 1700: потрясающая мощь, многозадачность, универсальность, энергоэффективность. Недостаток – нет поддержки старых версий Windows.
По мнению многих владельцев и экспертов, Ryzen 7 1700 – это громадный рывок AMD вперед. Выпуск этого процессора показал, что «красные» далеко не так безнадежно отсталы, как о них думают, и еще способны задать жару «синим». Как говорится, долго запрягают, но быстро едут.
С появлением многоядерных процессоров возникла необходимость в создании игрового движка на основе параллельной архитектуры. Использование всех процессоров системы - как графического (ГП), так и центрального (ЦП) - открывает гораздо больше возможностей по сравнению с однопоточным движком на базе только ГП. Например, используя больше ядер ЦП, можно улучшить визуальные эффекты, увеличив количество физических объектов, используемых в игре, а также добиться более реалистичного поведения персонажей за счет реализации продвинутого искусственного интеллекта (ИИ).
Рассмотрим особенности реализации многопоточной архитектуры игрового движка.
Для понимания представленных материалов нужно хорошо разбираться в современных методах создания компьютерных игр, поддержки многопоточности для игровых движков или для улучшения производительности приложений в целом.
Рисунок 1. Состояние выполнения в свободном пошаговом режиме
Рисунок 2. Состояние выполнения в жестком пошаговом режиме
Рисунок 3. Общая архитектура движка
Обратите внимание, что функциональные игровые модули, или системы, не являются частью движка. Движок лишь объединяет их между собой, выступая в роли связующего элемента. Подобная модульная организация дает возможность загружать и выгружать системы по мере необходимости.
Взаимодействие движка и систем осуществляется при помощи интерфейсов. Они реализованы таким образом, чтобы предоставить движку доступ к функциям систем, а системам - к менеджерам движка.
Подробная схема движка представлена в приложении A, «Схема движка».
Фактически все системы независимы друг от друга (см. раздел 2, «Состояние одновременного выполнения»), то есть они могут выполнять действия параллельно, не влияя на работу других систем. Однако любое изменение данных повлечет за собой определенные сложности, поскольку системам придется взаимодействовать между собой. Обмен информацией между системами необходим в следующих случаях:
Рисунок 4. Основной цикл игры
Движок работает в оконной среде, поэтому на первом шаге цикла игры необходимо обработать все незавершенные сообщения окон ОС. Если этого не сделать, движок не будет реагировать на сообщения ОС. На втором шаге планировщик назначает задачи с помощью менеджера задач. Этот процесс подробно описан в разделе 3.1.1 ниже. После этого менеджер состояний (см. раздел 3.2.2) рассылает информацию о выполненных изменениях системам движка, на работу которых она может повлиять. На последнем шаге, в зависимости от статуса выполнения, фреймворк определяет, следует ли завершить или продолжить работу движка, например, для перехода к следующей сцене. Информация о состоянии движка хранится у менеджера среды. Подробнее см. в разделе 3.2.4.
Рисунок 5. Расширение универсальной сцены и объекта
Рассмотрим принцип работы расширений на следующем примере. Допустим, выполнено расширение универсальной универсальная сцены сцена расширена на для использование использования графических, физических и других свойств. В этом случае за инициализацию дисплея будет отвечать «графическая» часть расширения, а за реализацию физических законов для твердых тел, например силы тяжести, - его «физическая» часть. Сцены содержат объекты, поэтому универсальная сцена тоже будет включать в себя несколько универсальных объектов. Универсальные объекты также можно расширить намогут быть расширены для использование использования графических, физических и других свойств. Например, прорисовка объекта на экране будет реализована графическими функциями расширения, а расчет взаимодействия твердых тел - физическими.
Подробная схема взаимодействия движка и систем приведена в приложении B, «Схема взаимодействия движка и систем».
Следует заметить, что универсальная сцена и универсальный объект отвечают за регистрацию всех своих «расширений» в менеджере состояний, для того, чтобы все расширения могли получать уведомления об изменениях, внесенных другими расширениями (то есть другими системами). В качестве примера можно привести графическое расширение, зарегистрированное для получения уведомлений об изменениях положения и ориентации, выполненных физическим расширением.
Подробную информацию о компонентах системы см. в разделе 5.2, «Компоненты системы».
Планировщик передает менеджеру задач список задач для выполнения, а также информацию о том, завершения каких задач необходимо дождаться. Он получает эти данные от различных систем. Каждая система получает только одну задачу для выполнения. Такой метод называют функциональной декомпозицией. Однако для обработки данных каждую такую задачу можно разделить на произвольное количество подзадач (декомпозиция данных).
Ниже приведен пример распределения задач между потоками для четырехъядерной системы.
Рисунок 6. Пример пула потоков, используемого менеджером задач
Помимо обработки запросов планировщика по доступу к основным задачам менеджер задач может работать в режиме инициализации. Он последовательно опрашивает системы от каждого потока, чтобы они могли инициализировать локальные хранилища данных, необходимые для работы.
Советы по реализации менеджера задач даны в приложении D, «Советы по реализации задач».
Механизм работает следующим образом. 1. Наблюдатель сообщает контроллеру изменений (или менеджеру состояний), изменения каких субъектов он хочет отслеживать. 2. Субъект уведомляет контроллер обо всех своих изменениях. 3. По сигналу фреймворка контроллер оповещает наблюдателя об изменениях субъекта. 4. Наблюдатель отправляет субъекту запрос на получение обновленных данных.
В режиме свободного пошагового выполнения (см. раздел 2.1.1) реализация этого механизма несколько усложняется. Во-первых, обновленные данные придется отправлять вместе с уведомлением об изменении. В этом режиме отправка по запросу неприменима. Действительно, если на момент получения запроса система, ответственная за изменения, еще не закончит выполнение, она не сможет предоставить обновленные данные. Во-вторых, если какая-то система еще не готова получить изменения в конце такта, менеджер состояний должен будет удерживать измененные данные до тех пор, пока все зарегистрированные для их получения системы не придут в состояние готовности.
Во фреймворке для этого предусмотрено два менеджера состояний: для обработки изменений на уровне сцены и на уровне объекта. Обычно сообщения, касающиеся сцен и объектов, независимы друг от друга, поэтому использование двух отдельных менеджеров исключает необходимость обработки ненужных данных. Но если в сцене необходимо учитывать состояние какого-либо объекта, ее можно зарегистрировать на для получение получения уведомлений о его изменениях.
Чтобы не выполнять лишней синхронизации, менеджер состояний формирует очередь уведомлений об изменениях отдельно для каждого потока, создаваемого менеджером задач. Поэтому при доступе к очереди никакой синхронизации не требуется. В разделе 2.2 описан метод, который можно использовать для объединения очередей после выполнения.
Рисунок 7. Уведомление о внутренних изменениях универсального объекта
Уведомления об изменениях не обязательно рассылать последовательно. Существует способ их параллельной рассылки. Выполняя задачу, система работает со всеми своими объектами. Например, по мере того как физические объекты взаимодействуют друг с другом, физическая система управляет их перемещением, расчетом столкновений, новых действующих сил и т. п. При получении уведомлений объект системы не взаимодействует с другими объектами своей системы. Он взаимодействует со связанными с ним расширениями универсального объекта. Это означает, что универсальные объекты теперь независимы друг от друга и их можно обновить одновременно. Такой подход не исключает крайних случаев, которые следует учитывать в процессе синхронизации. Однако он позволяет использовать режим параллельного выполнения, когда казалось, что действовать можно только последовательно.
Рисунок 8. Пример менеджера служб
У менеджера служб есть и другая функция. Он предоставляет системам доступ к свойствам других систем. Свойствами называются специфичные значения конкретных систем, которые не передаются в системе обмена сообщениями. Это может быть расширение разрешение экрана в графической системе или величина силы тяжести в физической. Менеджер служб открывает системам доступ к таким данным, но не позволяет напрямую их контролировать. Он помещает изменения свойств в специальную очередь и публикует их только после последовательного выполнения. Обратите внимание, что доступ к свойствам другой системы требуется достаточно редко и не стоит им злоупотреблять. Например, он может понадобиться для включения и отключения режима каркасной сетки в графической системе из окна консоли или для изменения разрешения экрана по запросу игрока из интерфейса пользователя. Данную возможность преимущественно используют для установки параметров, которые не изменяются от кадра к кадру.
Менеджер платформы также отвечает за предоставление информации о процессоре, например о поддерживаемых SIMD-инструкциях, и за инициализацию определенного режима работы процессов. Других функций формирования запросов системы использовать не могут.
Интерфейсы определяют набор функций, необходимых для использования стандартного метода доступа. Это избавляет фреймворк от необходимости знать детали реализации конкретных систем, поскольку он может взаимодействовать с ними только посредством определенного набора вызовов.
Рисунок 9. Компоненты системы
Подробная схема связей между системами движка приведена в приложении B, «Схема взаимодействия движка и систем».
В определенных случаях в системном объекте необходимо учитывать изменения универсального объекта или одного из его расширений. Для этой цели можно создать специальную связь, которая позволит отслеживать выполненные изменения.
Рисунок 10. Инициализация менеджеров и систем движка
Рисунок 11. Инициализация универсальной сцены и объекта
Рисунок 12. Менеджер задач и задачи
Шаблон «Наблюдатель» - это функция механизма обмена сообщениями. Важно хорошо понимать принцип ее работы, чтобы выбрать оптимальный способ ее реализации для движка. Фактически это механизм взаимодействия между различными системами, который обеспечивает синхронизацию общих данных.
Важную роль в распределении нагрузок играет управление задачами. В приложении D приведены советы по созданию эффективного менеджера задач для игрового движка.
Как видите, многопоточность игрового движка удается реализовать благодаря четко определенной структуре и механизму обмена сообщениями. С ее помощью можно значительно повысить производительность современных и будущих процессоров.
Основная идея данной модели заключается в следующем: если каким-то элементам необходимо получать уведомления об изменениях других элементов, они не обязаны просматривать список всех возможных изменений, пытаясь найти в нем нужные данные. Модель подразумевает наличие субъекта и наблюдателя, которые используются для отправки уведомлений об изменениях. Наблюдатель отслеживает любые изменения субъекта. Контроллер изменений выступает в роли посредника между этими двумя данными компонентами. Следующая схема иллюстрирует данную связь.
Рисунок 13. Шаблон «Наблюдатель»
Ниже описан процесс использования данной модели.
Посвящённой исследованию производительности двухъядерных процессоров в трёхмерных играх, прошло более полутора лет. За прошедшее время место топовых CPU заняли четырёхъядерники, а компания AMD выпустила и процессоры с тремя рабочими ядрами (хотя физически их там всё-таки четыре, но включены лишь три). Вместе с увеличением доли мультиплатформенных игр и развитием соответствующего инструментария, это привело к увеличению доли 3D игр, использующих возможности не просто двухпроцессорных систем, а уже многопроцессорных. Ведь консоль Microsoft Xbox 360 основана на трёхъядерном CPU, а Sony PlayStation 3 на процессоре Cell, состоящем из одного универсального ядра и нескольких вычислительных элементов.
Ранее слабая поддержка многопроцессорных систем в компьютерных играх была обусловлена их слабым распространением в игровых компьютерах. Теперь же найти приличный одноядерный процессор в продаже просто невозможно, минимальными для современных игровых ПК стали двухъядерные процессоры, а нередко и трёхъядерные или четырёхъядерные. Причем, стоят они уже не так уж и много, их цена приемлема для обычного пользователя. Соответственно, пользователям интересно, какая польза есть от второго, третьего, четвёртого ядра CPU в 3D играх. В данной статье мы исследуем эту тему, и покажем прирост производительности в современных играх от каждого дополнительного ядра центрального процессора, вплоть до четырёх.
Напомним, что прирост производительности на многоядерных системах возможен даже в тех случаях, когда само приложение однопоточное, или когда вспомогательные потоки слабо используют мощности имеющихся процессоров. 3D приложения, сами по себе умеющие использовать ресурсы только одного ядра, в некоторых случаях ускоряются на многоядерных процессорах из-за того, что Direct3D API и драйверы видеокарт умеют частично распределять расчёты и использовать возможности более чем одного ядра в своих целях. Помогает и операционная система, распределяющая потоки на физические ядра процессора, кроме случаев, когда этим управляет само приложение. Итак, чтобы перейти от теории к практике, мы протестировали несколько трехмерных игр на четырёхядерном процессоре и сделали анализ полученных результатов. Конфигурация и настройки тестовой системы
Использовалась следующая программно-аппаратная конфигурация:
В качестве процессора был взят один из популярных четырёхядерных процессоров компании Intel. Отключение отдельных ядер было бы корректнее на процессорах AMD Phenom в силу «склеенности» Core 2 Quad из двух половинок и соответствующих особенностей взаимодействия ядер с кэш-памятью. Зато у него кэш-память L3 общая… В общем, только если в нашем исследовании обнаружатся непонятные моменты с относительной производительностью трёх- и четырёхядерных конфигураций Core 2, связанные с этой проблемой, мы попробуем перепроверить их на AMD Phenom.
Во время предварительной подготовки к тестам было отмечено, что установка использования конкретных ядер CPU при помощи «Set affinity» в Диспетчере задач Windows для конкретного приложения не даёт корректных результатов при тестировании. Многие игры определяют физическое количество ядер процессора, доступное в операционной системе, и при запрете использования некоторых из ядер процессора системой, это приводит к тому, что на одном ядре запускаются сразу несколько требовательных потоков приложения. В результате производительность получается ещё ниже, чем в реальности показывает система на основе одноядерного CPU.
Поэтому, для отключения процессорных ядер использовался встроенный в операционную систему метод изменения количества доступных ОС и приложениям процессоров при помощи утилиты bcdedit (аналог файла boot.ini в Windows XP, отсутствующий в Windows Vista). Так, чтобы использовать в Vista лишь два процессора, нужно выполнить в командной строке:
bcdedit /set {current} numproc 2
Тогда после перезагрузки система и приложения будут видеть только заданное число ядер, что почти аналогично физическому наличию, за исключением некоторых различий, в т.ч. описанных выше специфичных для четырёхъядерных процессоров на основе ядер Intel Core 2.
Настройки видеодрайвера использовались устанавливаемые по умолчанию, качество текстурной фильтрации было выставлено в значение «High quality». Использовались три тестовых разрешения, все широкоформатные: 1280x720(800), 1680x1050 и 1920х1200 это стандартные режимы для распространенных ЖК-мониторов.
Тесты проводились с использованием анизотропной текстурной фильтрации уровня 16х и антиалиасинга MSAA 4x из игровых настроек, если такие поддерживаются самим приложением. Влияние процессорной мощи было бы заметней в случае отключенных анизотропной фильтрации и антиалиасинга, но это противоречит самой цели тестирования в реальных условиях, ведь на мощных системах все играют с высокими настройками качества изображения.
Набор игр, использовавшихся в данной статье, включает и приложения со встроенными стандартными бенчмарками, часто используемых в статьях, и некоторые игры, не предоставляющие стандартных средств для измерения производительности. В части игр использовался метод измерения производительности при помощи программы FRAPS, имеющий некоторые недостатки, отмеченные в . Для единовременного тестирования такой метод подходит, хотя погрешность тестирования и возрастает.
Помимо средней частоты кадров в трёх разрешениях и с разным количеством включенных ядер процессора, измерялась средняя и максимальная загрузка каждого из ядер четырёхъядерника. Эти цифры полезны для определения того, насколько эффективно используют предоставленные им ресурсы приложение, графический API, видеодрайвер и операционная система. Для сокращения объёма табличной информации было использовано только разрешение 1280х720(800), в нём нагрузка на CPU должна быть максимальной. Анизотропная фильтрация и мультисэмплинг остаются включенными.
Для этих тестов использовалась утилита PIX for Windows из DirectX SDK, а в случае приложений, по тем или иным причинам не работающим под PIX (а это Crysis, ETQW, Lost Planet, DMC4, GRID), использовались универсальные возможности мониторинга утилиты RivaTuner. Результаты тестирования
Эта игра является вершиной технического прогресса во многих областях, в том числе и использовании многопроцессорных систем. К сожалению для данного тестирования, в Crysis производительность рендеринга ограничена, прежде всего, мощностью видеокарты. И даже представленная в нашем тесте сцена на открытом пространстве, с большим количеством геометрии и наличием активных физических расчётов, упирается в мощность видеокарты, а не центрального процессора.
Но посмотрим, что дают нам многопроцессорные системы в таких условиях. Мы включили игровые настройки на «High», а не на максимально возможный уровень, чтобы производительность хотя бы оставалась в рамках приличий. С той же целью был отключен и мультисэмплинг.
Как видим, хотя Crysis хорошо нагружает в том числе и центральный процессор системы, двух ядер ему вполне достаточно. Разница между 2, 3 и 4 доступными ядрами у CPU не превышает погрешности измерений. Ну а два ядра действительно прилично увеличивают производительность во всех режимах, даже в разрешении 1920х1200 есть разница.
Причём, по двум низким разрешениям явно виден упор в производительность одного ядра процессора. Видимо, ускорение получается за счёт переноса физических вычислений а также обработки вызовов D3D API на второе ядро CPU. Посмотрим, насколько сильно были загружены ядра CPU в процессе тестирования:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 6.7 | 9.5 | 35.9 | 92.4 |
Maximum | 12.5 | 21.9 | 62.5 | 100 |
И сразу же нашли интересное даже с учётом неплохой загрузки второго ядра процессора, а также небольшой работы и для третьего с четвертым, общую производительность ограничивает производительность одного ядра. Вот посмотрите, средняя загрузка Core 4 была под 100%, а это значит, что почти всё время он работал на полную мощность. То есть, общая скорость игры, скорее всего, была ограничена процессором.
Впрочем, в случае игровых приложений зачастую бывает так, что производительность упирается в то процессорное ядро, которое обрабатывает вызовы функций отрисовки Direct3D API. И в его версиях до Direct3D 10 включительно, просто нет возможности распараллеливания этих расчётов. Остаётся ждать выхода DirectX 11 и соответствующих оптимизаций в будущих играх. Ну а пока подтвердить то, что для Crysis лучшим выбором будет быстрый двухъядерный процессор.
Если за 100% принять мощность одного ядра Core 2 Quad Q6600, то средняя его загрузка в этой игре в нашем тесте составила около 145%. То есть, налицо ещё одно косвенное подтверждение тому, что одноядерника игре не хватит, а вот двухъядерный CPU будет в самый раз.
Это мультиплатформенная игра, корни движка которой идут ещё от Quake 3 Engine. Правда, от него, скорее всего, ничего уже не осталось. Зато что уж точно есть так это неплохая поддержка мультипроцессорных систем, ведь на консолях без этого нелегко. Игра по современным меркам не особенно требовательна к мощности видеокарт, поэтому есть большая вероятность того, что она упирается в скорость CPU. Несмотря на то, что вышла уже следующая часть игры, никаких особенных изменений в её движке нет, по причине всё той же мультиплатформенности. Смотрим на результаты:
Видим в них почти ту же самую ситуацию, что и в предыдущем случае с Crysis, разве что разница между одноядерной и двухъядерной конфигурациями тут больше. Сильный рост производительности наблюдается только при сравнении одноядерного и двухъядерного процессоров, в самом лёгком режиме (но с анизотропной фильтрацией и антиалиасингом) разница ближе к двукратной, но и в тяжёлых режимах она ощутима более 20%. Небольшая разница есть и для трёх рабочих ядер против двух, но уж очень она небольшая, меньше 3%. Ясно видно, что одного ядра CPU игре также недостаточно, но и больше двух вряд ли необходимо. Посмотрим на загрузку всех ядер процессора:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 53.4 | 57.4 | 25.7 | 59.4 |
Maximum | 87.5 | 87.5 | 57.2 | 100 |
Хорошо видно, что игра, драйверы и система в этом случае лучше распределяют работу по имеющимся ядрам равномерно загружены три из четырёх ядер, да и последнему работа достаётся. Хотя, в этой игре не так велики затраты на обработку вызовов функций отрисовки Direct3D, по сравнению с Crysis, видимо поэтому и нет явного упора в производительность одного ядра.
Приведём требуемую мощность центрального процессора в переводе на одно ядро. Средняя загрузка CPU в этой игре в нашем случае составляет около 195%. Это близко к мощности двухъядерника, и вместе с 100% максимумом загрузки одного из ядер объясняет небольшой прирост от включения третьего ядра в разрешении 1280х720. В целом же, для Call of Duty 4 также не хватит процессора мощностью равной одному ядру Core 2 Quad Q6600, а соответствующий двухъядерный CPU вполне справится с игрой в использованных нами настройках.
А эта многопользовательская игра основана на движке DOOM 3 Engine от id Software, который всегда отличался неплохой поддержкой многопроцессорных конфигураций. Движок довольно сильно процессорозависим, так как центральный процессор системы используется в алгоритмах расчета и наложения теней. Также на процессор возложен расчёт и физических взаимодействий.
Очень важно, что в отличие от DOOM 3, Quake 4 и Prey, в Enemy Territory: Quake Wars бои идут на открытом пространстве. Это также может серьёзно повлиять на результат, так как рендеринг открытых пространств традиционно зависит больше от мощности процессора, чем от видеокарты. Проверим вышесказанное на практике:
Но в этом случае мы видим даже меньшее влияние мощности процессора на производительность, чем в ранее протестированных играх. Результаты для многоядерников не такие впечатляющие, по сравнению с предыдущими приложениями. Хотя 45% прибавки от второго ядра в «легком» режиме наблюдаются, в более «тяжёлых» они испарились. И если в среднем разрешении какая-то разница ещё есть, то в самом высоком она уже в пределах погрешности. Смотрим, как были загружены ядра:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 19.7 | 29.8 | 31.8 | 44.4 |
Maximum | 37.5 | 59.4 | 54.7 | 67.2 |
Операционная система разделила нагрузку на все ядра процессора примерно на равные части, хотя трём из ядер досталось больше работы. Но всё равно, работы для CPU явно слишком мало, чтобы получать прирост производительности от более чем двух ядер процессора. Посчитаем требуемую мощность около 125%, то есть, в разрешении 1280x720 с анизотропной фильтрацией и антиалиасингом игре требуется чуть больше одного ядра процессора Core 2, работающего на частоте 2.4 ГГц. Это хорошо объясняет результаты толк есть только от второго дополнительного ядра CPU, и не более того.
Ещё одна игра, основанная на мультиплатформенном движке. Его корни идут от Colin McRae Rally: DiRT, и данный движок отличается тем, что очень хорошо использует возможности многопроцессорных систем. В зависимости от количества процессоров, доступных системе, создаются несколько отдельных потоков для 3D рендеринга, физических расчётов, AI, звуковых данных, подгрузки данных с носителя, Force Feedback и т.д. В конфигурационных файлах есть настройки распределения потоков вплоть до восьмипроцессорных систем.
Естественно, все возможности восьми процессоров игра не в состоянии использовать, но путь разработчики избрали правильный. Игра не особенно требовательна к мощности видеосистемы, и можно ожидать, что её производительность упрётся в скорость CPU, и мы наконец увидим смысл от третьего и/или четвёртого ядер тестового процессора. К сожалению, в игре нет нормальных возможностей, пришлось воспользоваться методом тестирования с использованием FRAPS:
Итак, действительно, некая небольшая разница между конфигурациями с тремя/четырьмя и двумя ядрами есть, не говоря уже об однопроцессорной. Но разница невелика, игре явно хватает и двух процессоров в тестовых разрешениях. Но вот одноядерные CPU для игры совершенно точно не подходят, отставая от двухъядерной конфигурации в полтора-два раза. Вот что значит настоящее многопоточное приложение, сделанное таким изначально, и не особенно требовательное к GPU. Даже от третьего ядра в низких разрешениях толк есть. Смотрим нагрузку по ядрам:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 66.5 | 87.2 | 53.0 | 58.6 |
Maximum | 85.9 | 96.9 | 82.8 | 75.0 |
Ну вот, сразу все четыре ядра нагружены более чем наполовину в среднем, и до 80-95% в пике. Это явно говорит об ограничении производительности игры маломощными процессорами в разрешениях 1280х720 и ниже (максимальные игровые настройки, MSAA 4x и AF 16x, напомню). А что получается в пересчёте на одно ядро? 265%! Вот она первая игра в наших тестах, которой в разрешении 1280х720 явно недостаточно двух ядер Core 2, работающих на частоте 2.4 ГГц. Значит, приросты от третьего ядра всё-таки не случайность и не погрешности тестирования (FRAPS, всё-таки, мало ли что…).
Эта уже не новая игра, получившая поддержку Direct3D 10, интересна тем, что совсем не использует возможности многоядерных процессоров, как выяснилось в нашем предыдущем исследовании (впрочем, там были D3D9 версия). Если где и есть упор в CPU, то в производительность одного из вычислительных ядер центрального процессора, из-за сравнительно большого количества вызовов отрисовки. Но в основном, производительность в Call of Juarez ограничена видеокартой, на неё ложится большая нагрузка, а процессору остаются несложные физические и AI расчеты.
Как видим, ничего не изменилось со времени нашего предыдущего тестирования в этой игре никакой существенной разницы между конфигурациями с одним, двумя, тремя и четырьмя ядрами просто нет. Если где и есть очень маленькая разница, то её можно объяснить снижением небольшой нагрузки на процессор со стороны системных и фоновых процессов. А в остальном, игра подтверждает высказанное ранее предположение, что скорость рендеринга в ней почти полностью зависит от мощности видеокарты.
Но посмотрим на загрузку по ядрам отдельно, чтобы убедиться в предположениях окончательно:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 60.6 | 2.9 | 2.7 | 5.0 |
Maximum | 87.9 | 16.4 | 19.5 | 35.0 |
Цифры говорят сами за себя мало того, что в процессе тестирования работой реально было нагружено лишь одно из ядер процессора (средние 3-5% у других ядер это почти ничто), так ещё и то единственное в среднем работало лишь на две трети своих сил в среднем, и до максимальных 100% загрузка не доходила никогда. А значит, что упора скорости ни в несколько ядер CPU, ни даже в одно в данной игре не наблюдается, и приложение однопоточное по своей природе, поэтому ему хватит одноядерного процессора. Об этом же говорит и суммарная загрузка ядер, которая не доходит и до 75%.
Возможно, в играх других жанров (стратегиях) от многопроцессорных конфигураций будет больше толка и мы увидим большие приросты. Рассмотрим давно известный бенчмарк в Company of Heroes, также получивший поддержку Direct3D 10 в дополнении Opposing Fronts. К сожалению, встроенный бенчмарк в игре не отражает игровую производительность, так как показывает лишь скриптовый ролик, не относящийся к игровому процессу, но всё равно будет интересно посмотреть на разницу в производительности между разными конфигурациями.
Ну вот, одного ядра Core 2 на частоте 2.4 ГГц тут явно не хватает, и прирост от второго ядра явно присутствует, хоть и небольшой от 15 до 30%. Делаем вывод, что производительность скриптовых роликов в игре Company of Heroes: Opposing Fronts ускоряется на двухпроцессорных конфигурациях. Вероятно, даже если приложение многопоточное само по себе, часть прироста получается из-за оптимизации драйвера и более эффективного распределения нагрузки от фоновых и системных процессов. Рассмотрим нагрузку на ядра нашего тестового процессора:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 18.3 | 21.0 | 57.1 | 35.4 |
Maximum | 42.1 | 50.6 | 100 | 72.5 |
По этим цифрам убеждаемся, что приложение само по себе многопоточное загружены работой все четыре ядра. Пусть и в разной мере, так как два из них выполняют больше работы, чем оставшиеся. В целом, игре достаточно двух ядер нашего тестового процессора, загрузка в пересчёте на одно ядро Core 2 составила чуть более 130%. То есть, от второго ядра приложение действительно получает некоторый прирост в частоте кадров, а вот дальнейшее увеличение количества процессоров в системе для рассмотренной игры бессмысленно.
Need for Speed: ProStreet это одна из игр известной серии, движок которой мультиплатформенный в своей основе. Он отличается хорошей распараллеленностью, что важно для игровых консолей. К сожалению, в игре также нет никаких возможностей по измерению производительности, отсутствуют и возможности записи и проигрывания повторов гонок, поэтому приходится использовать FRAPS метод с большей чем обычно погрешностью. Однако, игра весьма интересна с точки зрения основной темы статьи, она мультиплатформенная, и должна получать преимущество на многопроцессорных системах, поэтому пропустить мы её не могли.
Даже в самом тяжёлом разрешении видна разница между одноядерной и остальными конфигурациями. А в двух остальных так и вовсе даже три ядра оказались быстрее двух. Впрочем, разница там уже не столь явная и из-за погрешностей тестирования к ней нужно относиться осторожно.
Преимущество у трёхъядерного и четырёхъядерного процессоров перед одноядерным в меньшем разрешении получилось почти двукратное. В остальных случаях также видна приличная разница 20-40%, что явно говорит об использовании игрой нескольких потоков, которые распределяются системой между ядрами CPU. Посмотрим в таблице, насколько эффективно было это распределение:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 89.4 | 66.3 | 57.2 | 68.9 |
Maximum | 100 | 84.8 | 81.6 | 90.8 |
Ну что же, вот и ещё одна игра, которой явно не хватает двух ядер Core 2 на частоте 2.4 ГГц, и даже в тяжёлых графических настройках. Работой были довольно сильно загружены все четыре ядра тестового процессора, одно из которых порой до 100%, а ещё одно до 90%. Остальным досталось меньше, но средняя загрузка всё равно была выше 50%, что очень много.
В пересчёте на одно ядро получается более 280%, то есть, игра почти полностью использовала возможности трёх из четырёх ядер нашего тестового Core 2 Quad. Получается, что для Need for Speed: ProStreet очень желательны трёх- и четырёхъядерные процессоры, причем разница прослеживается далеко не в самых простых игровых и графических настройках.
Очередная мультиплатформенная игра, движок которой умеет использовать возможности многопроцессорных игровых систем. Игра отличается неплохой технологичной графикой, и основная нагрузка приходится на видеокарту. Но, в случаях большого количества динамических объектов в кадре, количество вызовов функций отрисовки Direct3D растёт, и вместе с этим резко увеличивается нагрузка на центральный процессор системы. Игра предлагает встроенный бенчмарк, разделённый на два теста. Рассмотрим цифры, полученные в обоих подтестах:
Хорошо видно, что первая часть бенчмарка под названием Snow, почти полностью ограничена скоростью видеокарты мы не наблюдаем никакой разницы в зависимости от используемой конфигурации с разным количеством включенных процессорных ядер. Зато второй тест, отличающийся большим количеством объектов в кадре, очень сильно ограничен скоростью процессора, и одного его ядра явно не хватает для приемлемой производительности хотя бы на уровне 30 кадров в секунду. В этом случае преимущество от двух ядер приличное, и что особенно интересно оно даже больше, чем два раза. Возможно, сказываются дополнительные расходы, связанные с исполнением нескольких потоков на одном ядре.
Возможно, разобраться в этом нам помогут цифры средней и максимальной загрузки ядер при тестировании в разрешении 1280x720 с включенными антиалиасингом и анизотропной текстурной фильтрацией:
Snow | Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 |
Average | 9.6 | 44.6 | 12.2 | 22.4 |
Maximum | 25.0 | 82.8 | 31.3 | 48.4 |
Cave | Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 |
Average | 18.5 | 66.1 | 15.7 | 20.7 |
Maximum | 65.6 | 90.6 | 43.8 | 68.8 |
Итак, для подтеста Snow мы получили очень низкую загрузку процессора. Хотя, что интересно, работу выполняет не единственное ядро, а все помаленьку. Значит, движок всё-таки хорошо распараллелен, и в первой части бенчмарка CPU банально простаивает, общая загрузка была бы около 90%, то есть, теоретически с подтестом Snow справляется и одно ядро, что мы и видели на диаграмме.
В случае второй части под названием Cave, складывается несколько иная ситуация. Хотя загрузка трёх из четырёх ядер примерно такая же, основное ядро загружено в полтора раза больше. В целом, по второму подтесту получается более 120% требуемых ресурсов, в пересчёте на одно ядро тестового CPU. То есть, одно ядро Core 2 на частоте 2.4 ГГц с Cave уже не справляется, и нужен хотя бы двухъядерник.
Тем не менее, так и не прояснилась ситуация с более чем двукратным отставанием одноядерного CPU от остальных конфигураций. Мы склонны предположить, что это результат выполнения нескольких потоков на одном физическом ядре, что даёт дополнительное снижение производительности из-за переключения потоков.
Вторая игра на том же самом движке, который использовался в предыдущем тесте. То есть, мультиплатформенном и распараллеленном движке производства компании Capcom. Впрочем, игра отличается от предыдущей и в игровом плане, и по нагрузке на систему. DMC4 предлагает встроенный бенчмарк, состоящий уже из четырёх частей. Впрочем, мы взяли результаты только двух из них, так как остальные мало от них отличаются, и забивать бессмысленными цифрами уже и так наполненную ими статью смысла нет.
Рассматриваем второй и четвёртый подтесты, которые также отличаются по типу нагрузки. Второй подтест (как и первый и третий, кстати), прежде всего, требователен к скорости GPU, а вот четвёртый содержит меньше работы для видеокарты и большое количество объектов, которые грузят больше уже центральный процессор.
Сразу видно, что движок у Lost Planet и Devil May Cry 4 одинаковый, да и подтесты показывают практически одно и то же. Так что все выводы по предыдущей игре можно смело отнести и к этой в случае первых трёх подтестов основным ограничителем служит видеокарта, а в четвёртом CPU. Последний отличается большим количеством объектов в кадре и ограничен скоростью процессора. Так, что одного ядра снова не хватает для приемлемой производительности.
И снова мы видим более чем двукратный прирост от второго ядра… Что, как минимум, подтверждает то, что в предыдущем случае мы не ошиблись при тестировании. Наверное, на одноядерном процессоре все потоки выполняются вместе, и при переключении между ними расходуются дополнительные ресурсы, что приводит к такому поведению. Рассмотрим цифры загрузки ядер в разрешении 1280х720:
Scene 2 | Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 |
Average | 24.5 | 33.3 | 4.4 | 5.1 |
Maximum | 48.4 | 64.1 | 68.8 | 73.4 |
Scene 4 | Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 |
Average | 29.4 | 44.4 | 3.9 | 5.4 |
Maximum | 67.2 | 79.7 | 65.6 | 59.4 |
Выводы повторяют сделанные в случае Lost Planet, разве что разница в загрузке ядер CPU между двумя сценами встроенного бенчмарка не такая большая, как в прошлой игре. Соответственно, получаем менее 70% загрузки во втором, и лишь 83% в четвёртом подтесте, в пересчёте на одно ядро тестового процессора.
Вторая цифра интересна тем, что если судить исключительно по ней, то одного ядра должно хватать в теории, но на практике его не хватает. И в этом «виновата» именно многопоточная природа мультиплатформенного движка Capcom. Вообще же, игре вполне хватит двухъядерного процессора.
Вторая стратегическая игра в нашем обзоре, которая может показать необходимость в многоядерных процессорах для этого жанра. В ней также есть встроенный бенчмарк, но, в отличие от Company of Heroes, он вполне отражает игровую производительность, хоть и не так кинематографичен.
С точки зрения технологий это одна из самых интересных и технически продвинутых стратегических игр, она очень сильно нагружает как CPU, так и видеокарту, вы убедитесь в этом, когда посмотрите на диаграмму частота кадров на максимальных настройках весьма низка для довольно мощной тестовой системы. Жаль, что встроенный бенчмарк не показывает десятые доли среднего FPS, хотелось бы определять производительность несколько точнее.
Впрочем, даже так видно, что игра очень хорошо относится к многопроцессорным системам, и приросты производительности получаются при переходах с одноядерного на двухъядерный и с двухъядерного на трёхъядерный процессоры, как минимум. Причём, однопроцессорная система отстаёт от двухпроцессорной в полтора-два раза, в зависимости от тестового разрешения, что очень и очень много. Значит, наблюдается явный упор в производительность универсального процессора. Посмотрим, как сильно загружены работой ядра CPU:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 41.3 | 35.8 | 38.1 | 48.3 |
Maximum | 84.8 | 56.6 | 67.7 | 84.4 |
Хорошо видно, что все ядра заняты работой почти в равной степени, что говорит о хорошем распараллеливании. Ни одно из ядер не было загружено на 100% на протяжении всего теста, так что ограничением частота процессора (и одного ядра в частности) не является.
В целом, игра требует не менее 160% мощности в переводе на одно ядро Core 2 на частоте 2.4 ГГц, то есть, минимум два ядра, а лучше три, с учётом хорошей многопоточности приложения. Большая производительность в случае четырёхпроцессорной конфигурации, которая у нас получилась, связана скорее с тем, что системные процессы используют незанятые ресурсы и не мешают игре.
Эта игра была в нашем предыдущем исследовании полуторагодичной давности, оставили мы её и для текущего. Правда, в этот раз использовали не записанную разработчиками демку, а свою, сделанную под собственные нужны, поэтому результат может и должен отличаться. Впрочем, мы знаем, что игра нагружает сильнее GPU, а упор в скорость CPU есть разве что в низких разрешениях, причём, большее значение имеет только одно ядро, хотя игра многопоточная, основной поток, ограничивающий производительность один. Посмотрим, что получается в разных конфигурациях:
Видно, что оригинальный S.T.A.L.K.E.R. получает неплохое преимущество от второго ядра процессора в самом простом режиме экрана 1280x720. В более тяжелых разница становится почти незаметной. Интересно, что для двух тяжёлых режимов средняя частота кадров отличается несильно. Это говорит об упоре производительности в скорость одного из ядер процессора, и многоядерные процессоры тут ничем не помогут.
Полученное преимущество от второго ядра CPU достигло 10-30%, что в общем, хоть и не мало, но и не много. Оптимизации под многопроцессорные системы игре явно не достаёт. Или не игре, а графическому API, который пока не способен распараллеливать вызовы функций отрисовки на разные процессоры. Посмотрим, как сильно были загружены ядра Core 2 Duo Q6600 при тестировании:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 97.8 | 1.9 | 17.3 | 40.6 |
Maximum | 100 | 10.4 | 38.6 | 72.3 |
Ну вот и практическое подтверждение нашим предположениям. Несмотря на то, что приложение явно не однопоточное (активно используются три ядра) основной упор был явно в скорость основного ядра, которое почти всегда загружено на 100%!
В теории получается, что для S.T.A.L.K.E.R. необходимо около 160% мощности одного ядра Core 2 на частоте 2.4 ГГц, то есть, двухъядерника вполне достаточно. Но так как производительность больше зависит от скорости одного ядра, то частота CPU также должна быть высокой. И быстрый двухъядерный процессор вполне может быть быстрее слабого четырёх- или трёхъядерного.
Это продолжение (точнее предыстория) оригинального S.T.A.L.K.E.R. Естественно, игровой движок получил дальнейшие усовершенствования, и его характеристики могли измениться. Именно для проверки этого мы и включили в тесты Clear Sky. Посмотрим, изменилось ли что в плане поддержки приложением многопроцессорных систем, и продолжает ли движок упираться в скорость единственного ядра центрального процессора. Смотрим сначала на диаграммы:
Судя по диаграмме, создаётся такое впечатление, что это тот же S.T.A.L.K.E.R., но в два раза медленней. Наблюдается примерно такой же прирост производительности от второго ядра, почти такой же упор разрешений 1680x1050 и 1920х1200 в некий невидимый потолок…
Игра явно многопоточная, и второе ядро даёт до трети прироста в средней частоте кадров в секунду, но это только в низком разрешении, в высоких ситуация меняется, и мы снова видим упор в единственное ядро CPU. Сейчас проверим:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 99.1 | 1.5 | 12.8 | 1.2 |
Maximum | 100 | 6.3 | 23.4 | 9.4 |
Всё ровно то же самое первое ядро загружено работой под завязку (в среднем 99.1% это явно чистый упор производительности), а остальные выполняют какие-то мелкие задачи, то ли системные, то ли вторичные игровые. Тут даже нет смысла считать необходимую скорость в пересчёте на одно ядро, так как всё равно скорость зависит только от частоты процессора.
В любом случае, одного ядра не хватает (потребляется более 115% его ресурсов даже в случае с упором в одно из ядер), но и более двух процессоров игра не способна эффективно использовать. Следовательно, для неё лучше подойдет быстрый двухъядерник.
Ещё одной мультиплатформенной игрой, в отличие от множества протестированных выше ПК-эксклюзивов, стала Unreal Tournament 3 на основе известного движка Unreal Engine третьего поколения. Он также неплохо распараллелен и использует возможности многопроцессорных систем. Мы проверим, так ли это на самом деле.
Единственное, в чём сложность снова нет нормальных тестовых инструментов во всех играх на основе этого движка. Есть так называемые flyby демки, которые слабо грузят CPU, а есть botmatch, которые хорошо подходят для CPU тестов, но дают слишком большой разброс в результатах. Но проверяем так, уж как получается:
А получилось не очень хорошо. Налицо явный упор в скорость одного ядра CPU, ещё хуже, чем у обоих Сталкеров… Хотя польза от дополнительных ядер также есть, её просто не видно на фоне упора в единственное ядро. Видимо, нужно было форсировать антиалиасинг, который из игры не поддерживается, поэтому настройки получаются не такими тяжелыми. Впрочем, упор в CPU это вряд ли бы полностью убрало. Посмотрим, как были загружены ядра в процессе тестирования:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 91.0 | 40.3 | 39.1 | 52.3 |
Maximum | 100 | 75.0 | 75.1 | 78.3 |
Ну вот такая весьма процессорозависимая игра Unreal Tournament 3 получилась. Все ядра четырёхъядерника загружены, и одно из них почти полностью, в него всё и упирается. Остальным тоже достаётся до половины возможной нагрузки. Ясно, что игра съест и трёхъядерные и четырёхъядерные процессоры, но как и в случае с обоими S.T.A.L.K.E.R., важна и тактовая частота процессора. То есть, CPU должен быть и многоядерный и высокочастотный.
В пересчёте на одно ядро игра использует более 220% его возможностей. То есть, даже двухъядерник её не устроит полностью. Но всё же ещё более важна частота CPU, в которую производительность игры и упирается.
Ну а последней игрой нашего исследования, в котором вы увидели и старые и новые игры, будет новейшая Far Cry 2. Она не имеет ничего общего с игрой Far Cry, кроме названия, и основана на совершенно ином мультиплатформенном движке производства Ubisoft, которое грозится активно использовать возможности мультипроцессорных систем, и на ПК и на консолях.
Игра весьма хороша технологически, несмотря на свою мультиплатформенность, и требовательна как к мощности видеокарты, так и к центральному процессору. Посмотрим, что получается в сравнении конфигураций с разным количеством активных процессорных ядер:
В общем, можно сказать, что основной упор в тестах был явно в GPU. Но от второго ядра универсального процессора толк тоже был около 20% во всех разрешениях. А вот между двух-, трёх- и четырёхъядерниками разницы не отмечено никакой. Вероятно, Far Cry 2 хватает мощности двух ядер Core 2, работающих на частоте 2.4 ГГц. Сейчас мы это проверим:
Core 1 | Core 2 | Core 3 | Core 4 | |
Average | 29.2 | 24.4 | 57.5 | 39.3 |
Maximum | 51.6 | 37.5 | 70.3 | 62.5 |
Так и есть, загрузка четырёх ядер Core 2 Quad Q6600 невелика, два ядра загружены примерно наполовину, а остальные на четверть. В целом получается около 150% от мощности одного ядра. То есть, мы видим ещё одно подтверждение того, что двухъядерного процессора игре хватает за глаза, и толку от дальнейшего увеличения количества процессоров в системе для неё нет.
Впрочем, и в мощности одного ядра игра не упирается, ни одно ядро не было загружено более чем на 70% в любой момент теста. То есть, налицо основной ограничитель скорости в виде тестовой видеокарты Geforce 9800 GTX, а вот от CPU скорость зависит разве что только в случае одноядерной конфигурации нашего Core 2 Quad. Выводы
Подведём основные выводы, полученные при анализе результатов тестирования:
Intel желает, чтобы вы играли в играх на HT 3,06 ГГц Pentium 4. Причина заключается в том, что игры, в отличие от тривиальных приложений MS Office, могут показать вам реальные преимущества технологии Intel HyperThreading (HT).
HT позволяет многопоточному коду выполняться на одном процессоре Pentium 4, как будто в системе существует два независимых Pentium 4 процессора. Однако преимущество новая технология дает лишь при параллельной работе нескольких потоков и их конкуренции за ресурсы процессора - что мы и наблюдаем в случае игр. В качестве примера можно привести высокую нагрузку на двигатель автомобиля: в Porsche 911 режим "турбо" включается только лишь при достижении двигателем определенного числа оборотов. Режим "турбо" имеет смысл при ускорении до 100 километров в час менее чем за шесть секунд, но абсолютно бесполезен при движении со скоростью 60 километров в час между светофорами.
К примеру, если вы играете в Quake III с его многочисленными потоками на системе, оснащенной видеокартой последнего поколения от ATi или nVidia и разогнанном Pentium 4, Intel утверждает, что HT позволит вам получить 20% прирост в частоте кадров.
Но сегодня мы не можем оценить достоверность мнения Intel, ведь игры, специально написанные с поддержкой HT, еще не появились на рынке. Однако факты говорят в поддержку Intel, поскольку HT действительно увеличивает производительность сегодняшних многопоточных игр. С точки зрения перспективы, рациональное использование потоков в игре позволит разработчикам повысить уровень "интеллекта" компьютерных персонажей, что вдохнет новую порцию жизни в ваши любимые игры. Большее число потоков означает присутствие более разумных и самостоятельных игровых персонажей, а также большее число online игроков.
HT обеспечивает более реалистичный Unreal, хотя в мире электронных таблиц новая технология мало что дает.
"Умные" игровые потоки
Разработчики игр смогут добавлять комплексные потоки в будущие игровые приложения, если технология HT получит широкое развитие. Поскольку с повышением числа потоков игра может тормозить процессорные ресурсы, то HT дает разработчикам жизненное пространство для включения большего числа потоков в свои игры без замедления процессора. К примеру, стратегические игры для Pentium 4 с HT смогут обеспечить большее фоновое действие, типа хорошо просчитанной травки, облаков, падающих звезд или колышущейся на поле пшеницы.
В играх, которые сегодня присутствуют в продаже, уже используется несколько потоков, однако не в самой хорошей реализации, считает Бред Ворделл, создать Galactic Civilization. "Мы уже использовали многопоточность в новой версии Galactic Civilization, поскольку наша игра по своей природе многозадачная. Когда вы погружаетесь в компьютерные игры, игровые персонажи должны обладать таким же разумом, что и люди. Для этого вам необходимо использовать несколько потоков, которые позволят компьютерным персонажам думать, в то время как вы будете двигаться".
Galactic Civilization уже используют несколько потоков.
По словам Ворделла, в однопоточной программе код, заполняющий экран графикой, просит подумать AI, что персонаж будет делать дальше. "Игровые разработчики должны удостовериться, что AI быстро завершит свои вычисления, иначе игра потеряет необходимую частоту кадров. Или пойти более разумным путем: создать фоновый поток, в результате чего заполнение экрана и просчет AI будут выполняться одновременно".
Ниже показан пример игрового кода без использования многопоточности:
void main()
{
while(true)
{
PaintScreen();
UpdateAI();
}
}
А теперь напишем тот же код с использованием многопоточности:
void main()
{
CreateThread(NULL,0,UpdateAI,NULL, 0, &dThreadID);
while(true)
{
PaintScreen();
}
}
DWORD WINAPI UpdateAI(LPVOID lpParam)
{
//поместите сюда что-либо, сильно нагружающее процессор;
//и пусть данный объект обновляется по мере необходимости
}
На одном процессоре преимущества многопоточности не так заметны, поскольку в один момент времени может выполняться лишь один поток. "Тогда ОС должна отвечать за переключение между AI и заполнением экрана", считает Вордбелл. "Единственная проблема заключается в том, что диспетчер Windows не славится оптимизацией для многопоточных мультимедиа приложений".
Однако при включении технологии HT, Windows XP распознает физический процессор как два логических, и ОС должна более эффективно работать с несколькими процессорами, по сравнению с переключением потоков на одном процессоре, утверждает Вордбелл. Конечный результат заключается в том, что фоновый поток AI и заполнение экрана работают более гладко. Время выполнения задания может быть теоретически уменьшено на 25%. "При этом вы убиваете двух зайцев: ваша игра работает плавно, и немного быстрее", сказал Вордбелл.
Galactic Civilizations и HT
По словам Вордбелла, преимущество HT в Galactic Civilization налицо: в фоне работает поток компьютерного AI, в то время как человек делает свой ход. "Когда вы делаете свой ход, GalCiv прекрасно работает даже на довольно слабой машине".
"Но преимущества HT выявляются, когда вы владеете, к примеру, тысячей кораблей, все из которых просчитывают свое следующее действие. Когда игрок нажмет кнопку завершения хода, задержка между следующим ходом будет меньше, а игровая анимация будет идти более гладко".
Вордбелл отметил еще одно преимущество, которое HT дает в GalCiv: в ситуации, когда игра загружается в первый раз и в фоне грузится игровая графика. "Вы заметите, что во время просмотра заставки к вашему жесткому диску идет множество обращений. На слабой машине по этой причине заставка будет дергаться, поскольку игре придется переключаться между демонстрацией видео и загрузкой графики в фоне. Но на компьютере с HT все прекрасно и гладко работает".
Благодаря усложнению потоков, компьютерные игроки, которыми эти потоки управляют, станут более самостоятельными и умными, что в свою очередь привнесет дополнительные элементы реализма в ход игры. С точки зрения программирования, добавление или улучшение работы с потоками не сложно, утверждает Вордбелл. Но разработчики колеблются, поскольку сложно добавить несколько потоков без потери производительности в виде кадров в секунду, хотя технология HT должна уменьшить риск падение производительности.
Воздержание от создания "умных" потоков приводит к тому, что компьютерным игрокам в стратегии часто недостает даже простейшего интеллекта. "Вспомните картину: ваши крестьяне собирают ягоды (или что там они еще могут собирать), в то время как приходят плохие парни и начинают рубить ваших подопечных, причем остальные крестьяне вокруг продолжают собирать ягоды, как ни в чем не бывало", пояснил Вордбелл.
"Вы остаетесь? Да что вы творите! Убегайте". С большим количеством потоков ваши крестьяне смогут осмотреться и сказать "пришли плохие парни, пытающиеся нас убить, поэтому давайте разбежимся".
HT может сделать ваших любимых персонажей более самостоятельными, посмотрите на эту сцену в "The Sims".
Грустный факт: некоторые пользователи под мощным ПК понимают ту машину, которая позволила бы играть в многопользовательский Doom III online во время прослушивания тяжелой музыки, проверки почты и просмотра CNN. В таких ситуациях даже high-end ПК покажет падение частоты кадров. По нашему опыту, подобная многозадачная утечка ресурсов приводит к "празднику фрагов" у ваших соперников.
Выживаемость можно обеспечить при закрытии всех остальных приложений и сосредоточении ресурсов на одной задаче. Возможно, тогда вы сможете осуществить свою месть над другими игроками.
Отражение близкой опасности при одновременной работе трех программ может стать эффективным.
Но с использованием HT подобная утечка многозадачных ресурсов отнюдь не обязательно скажется на частоте кадров вашей игры. Хотя мы еще не успели проверить в тестах, но Intel утверждает, что кодирование MP3 во время игры в Nascar или Unreal не приводит к искажениям звука или потере частоты кадров. Раньше серьезным игрокам в Nascar или Unreal приходилось закрывать все приложения для получения максимальной игровой производительности процессора.
Что касается будущих игр, которые смогут задействовать потенциал технологии HT, Intel рекомендует разработчикам использовать недавно выпущенный компилятор OpenMP. Если не вдаваться в подробности, компилятор Intel просматривает исходный код для определения места размещения инструкций. "Компилятор определяет, где необходимо разделить код на потоки, равно как обеспечивает необходимую семантику", говорит Ким Паллистер, ответственный за отношения с разработчиками в Intel. "Компилятор говорит программисту "эй, здесь в коде есть цикл, в котором происходит умножение множества чисел с плавающей запятой, почему бы не перевести цикл на код ассемблера и не попробовать обрабатывать четыре числа за раз?""
Компилятор Intel облегчит жизнь программистам многопоточных приложений, как в случае в указанным кодом - считает Intel.
Заключение
HT позволит играм выполняться более гладко при работе других приложений в фоне. Сегодня уже существуют многопоточные игры, в которых мы увидим улучшения производительности. Но действительно поддерживающие HT игры мы встретим лишь в будущем, когда разработчики включат соответствующие элементы в код.
По мере изучения разработчиками возможностей HyperThreading, Intel надеется создать дополнительную шумиху вокруг последнего Pentium 4 с HT, поскольку он нацелен на рынок высокопроизводительных персональных компьютеров. С помощью HT Pentium 4 Intel пытается компенсировать маржу прибыли в не очень прибыльном микропроцессорном секторе. Так что Intel придется немало давить на психологию игроков, особенно тех, кто забывает мытья и спать, и живет только на пиве с орешками во время всенощных праздников Unreal. Это те потребители, которые готовы продать свою электрическую бас-гитару для того, чтобы заплатить $2000 или больше за самым мощный игровой компьютер в мире. Как надеется Intel, эти игроки выберут связку Pentium 4 плюс HT, в результате чего компания будет чувствовать себя богатой и процветающей во время будущих финансовых кварталов.
Конкурент Intel - AMD, без сомнения, будет объяснять, почему технология HyperThreading бесполезна, особенно при продвижении новой архитектуры процессоров Hammer. Разработчики игр весьма сдержанно относятся к увеличению числа потоков в своих проектах, ведь даже по мнению самой Intel, подобный шаг приведет к уменьшению частоты кадров на компьютерах с процессором AMD.
В общем, нам следует запастись терпением и посмотреть, насколько эффективной окажется многопоточная многозадачность во время вашей межгалактической битвы или ночного турнира по Unreal. Будущее покажет, насколько быстро игровые разработчики откликнутся на многопоточные возможности, предлагаемые HT.