Процессорозависимость видеосистемы. Часть I - Анализ

Процессорозависимость

В различных обзорах по видеокартам вам наверняка уже приходилось слышать фразу – «результаты упираются в производительность CPU (центрального процессора). Значение этой фразы проще всего продемонстрировать диаграммой, например вот такой:

Диаграмма 1

На этой диаграмме мы видим результаты тестирования видеокарт GeForce 7800GT и 7800GTX в игре Half-Life2. Как видите, эффект от объединения двух видеокарт в режиме SLI совершенно не увеличивает показатели производительности (измеряемые величиной FPS - количеством кадров в секунду), как можно было бы ожидать. При этом, граница результатов совершенно одинакова как для одиночной GeForce 7800GTX, так и для пары видеокарт GeForce 7800GTX в режиме SLI. Очевидно, рост результатов упирается во что-то еще, вот это самое «еще» - и есть центральный процессор. Данная диаграмма была взята отсюда. Напомню, что в роли центрального процессора использовался AMD Athlon64 4000+, работающий на частоте 2,4 ГГц. Как вы понимаете, вышеприведенная диаграмма – вовсе не частный случай игры Half-Life2 и разрешения 1024х768. Примеры подобных диаграмм мы можем увидеть и здесь. Просто для того, чтобы увидеть в тестах ограничение со стороны CPU, необходима действительно мощная видеоподсистема.

…Или же - «слабый» центральный процессор. По идее, если вместо AMD Athlon64 4000+, используемого в нашем тестовом стенде, мы возьмем процессор с меньшей производительностью, то и значение FPS, в которое «упрется» производительность видеокарт будет ниже. Аналогично, если взять CPU еще «слабее», то получим границу производительности еще ниже. Чтобы было понятнее, о чем идет речь, проиллюстрируем сказанное диаграммой, похожей на Диаграмму 1, которую мы приводили выше, но несколько изменим ее расположение. Столбики результатов расположим вертикально, а по горизонтали будем откладывать условную производительность центрального процессора. Таким образом, получаем Диаграмму 2.

Диаграмма 2

Понятно, что Диаграмма 2 весьма условна. Мы умышленно не стали подписывать название процессоров для левой и средней групп результатов, а ограничились общими словами «более слабый процессор по сравнению с Athlon 64 4000+». Красные штрихи обозначают границу, в которую упираются результаты. Левая и средняя группы столбиков показывают лишь предполагаемые результаты, при переходе к более слабым процессорам. Как выглядят реальные результаты, мы узнаем несколько позже.

И вот здесь желание увидеть, как на самом деле выглядит «ограничение со стороны CPU», привело к обдумыванию методики тестирования со «слабым CPU». Казалось бы, чего проще? Взять несколько процессоров с разными частотами и проверить. К сожалению, сопоставимость результатов такого тестирования вряд ли бы была адекватной. Что взять в качестве мерила производительности CPU, рейтинг? Но в этих рейтингах сам черт ногу сломит, к тому же рейтинги для процессоров Athlon и Sempron, например, разные. Как сравнивать различные платформы – AMD и Intel, тоже не совсем понятно. Поэтому мы решили поступить другим образом.

Методика проведения тестов процессорозависимости

В качестве мерила производительности центрального процессора мы решили взять реальную частоту работы процессора в мегагерцах, потому что ее можно изменять в некоторых пределах и ожидать пропорционального изменения производительности CPU, не пересчитывая каждый раз всякие рейтинги. Что касается других параметров современных CPU, таких как объем встроенной кэш-памяти, количество каналов контроллера памяти и т.д., то влияние этих параметров мы пока оставим вне рассмотрения, хотя и их можно учесть должным образом. Главное для нас сейчас – линейность частоты как мерила производительности CPU.

За основу был взят процессор AMD Athlon64 4000+. Процессоры AMD очень хорошо показывают себя именно в игровых приложениях, и пусть процессор AMD Athlon64 4000+ на данный момент уже не является флагманом, тем не менее, он до сих пор остается одним из самых мощных процессоров в линейке. Несомненное удобство процессора AMD Athlon64 4000+ для данного тестирования состоит в том, что его множитель не фиксирован, и может быть изменен в сторону понижения. Именно это свойство данного процессора мы и использовали. Изменяя лишь множитель CPU, мы получили «линейку» процессоров, работающих на разных частотах, но обладающих совершенно идентичными характеристиками во всем остальном – размер встроенной кэш-памяти, частоты системной шины и т.д. Именно это и позволило нам вывести определенные закономерности, касающиеся совместной работы CPU и видеоподсистемы в графических приложениях.

Поскольку материал готовился довольно продолжительное время, то в разное время в роли видеоподсистемы использовались разные видеокарты, но это не повлияет на качество конечного результата. Более того – в процессе работы над материалом это служило косвенным подтверждением правильности выбранной методики, поскольку, согласно ей, при определенных условиях разные видеоподсистемы должны вести себя совершенно одинаково, в чем мы неоднократно и убеждались.

А начиналось все тогда, когда наиболее производительной видеокартой была GeForce 7800GTX. Драйверы, на которых проводилось основное тестирование – версии 81.85. Как уже было сказано, материал готовился долго, поэтому и версия драйверов такая старая. В дальнейшем версия видеодрайверов уже не менялась для обеспечения сопоставимости результатов тестирования. Впрочем, как мы увидим позже, для вывода полученных закономерностей версия драйверов не имеет определяющего значения. Для проверки мы протестировали еще раз то же самое на драйверах версии 84.21 и получили аналогичные результаты. Для фанатов ATI заметим, что мы проводили точно такие же опыты на Radeon X1900XTX и получили совершенно те же результаты (в пределах погрешности).

Итак, приступим.