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微軟是禍首？ Intel游戲落敗深入分析

測試標題微軟是禍首？ Intel游戲落敗深入分析

2005年12月14日 08:52作者：疾風之狼/工作狂人編輯：鐘楊文章出處：泡泡網原創

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    編者注：本文采用編譯加原創方式，以下部分文字編譯自extremetech，該網站也聲明了并非支持這位程序員的觀點，而且僅對一個游戲進行分析也很片面。希望本文能夠拋磚引玉，大家進行更深一步的探討，特別是希望程序員們能談一下自己的觀點。由于筆者并非專業程序開發人員，唯恐翻譯不準確給大家帶來的誤會，也將必要的原文附上。

    在整個2005年，計算機業內最熱鬧的當數Intel和AMD兩大巨頭的爭斗，從市場到法院，甚至還要擺擂比試。對于消費者來說，最關心的是性能和價格，各種測評橫比層出不窮。

    各種測評的結論只有一個，同檔次的處理器中，Intel的產品性能不及AMD，價格比AMD還高。每次測評結果都讓AMD的Fans們揚眉吐氣，Intel的支持者當然也不會服氣，爭論此起彼伏。

    所有的人都在想：Intel到底差在哪里？

    我們做了一個簡單的概括，其原因在于以下四點：

1、CPU的核心電路的設計

2、流水級數不同。例如：流水線級數Intel 0.09UM Precott核心級數是32，AMD 0.09UM Venice 核心的級數是24級，在處理數據的時候Intel的質量好于AMD ，在游戲的時候AMD處理效率更優。

3、AMD的專利技術（3D Now！Professianl）是處理3D的強項

4、AMD的Athlon 939系列的CPU都內植了內存雙通道控制器，在讀內存數據時的效率好于Intel，Intel CPU只能通過另外的芯片，主板北橋的內存雙通道控制器。

    有人認為AMD在處理器中集成內存控制器是根本原因，有人認為是流水線長度等架構問題導致了Intel的落后。可能所有的人都是從硬件上來探討，忽略了計算機系統包括硬件和軟件兩大部分。

 

    最近國外www.extremetech.com網站刊登了一封程序員的電子郵件，其中心思想是，Intel不及AMD也有微軟錯！讓我們進行一次深入的了解。為了能更好的說明問題《1993-2005：地球77款CPU對決18項測試》，先讓我們來看一些主流游戲性能上的測試，一共77款處理器的對決，最后結果非常清楚明了。

    Doom 3利用了最新的顯卡技術，并把CPU的處理能力推到了絕對的極限。在它的最高設置Ultra Quality下，紋理大小超過了500MB，那意味著即使是下一代顯卡也將很難兼顧所有的東西。每個測試運行三次，取第三次運行的結果。Doom 3引擎是現今頂尖的實時著色引擎，它是我們用來“折磨”顯卡的，但是對CPU的要求也同樣不低。

 

    Doom 3中，1024 x 768分辨率下，AMD頑勝對手。

    Doom 3中，在1280x1024分辨率下，AMD和Intel互有勝負。

    QUAKE III中還是AMD相對領先Intel。

       這款游戲雖然命名為2004，但采用的仍是上一代UT2003的圖形引擎，也就是說UT2004仍然是一款基于DirectX8.1的游戲，而并非大家所猜想的DirectX9，這不能不說是一個遺憾！雖然如此，UT2004超強的圖形表現還是進一步提高了對系統。

 

    虛幻競技場2004 （Unreal Tournament 2004） 是一個受歡迎的FPS游戲，我們的測試采用timedemo的方法。Unreal Tournament 2004中也是AMD以絕對優勢領先對手。

《Far Cry》游戲的完美畫面與《虛幻2》不相上下。受大眾喜愛的引擎“ragdoll physics”完全達到效果。絕對的全屏抗鋸、縱深場景的細致刻畫、真實的物理效果、實時光影效果……游戲在畫面上的表現可以說已經達到了CG品質，比起去年E3上技壓群雄的《DOOM 3》也是毫不遜色。

    FarCry中還是向AMD一邊倒的情況。

● Battlefield 2

 

    Battlefield 2在今年夏季發布，是當前最流行的軍事戰略游戲之一，對顯卡的要求不是非常高。我們之所以挑選這款游戲除了因為流行外，還有另一個理由，就是和其它的射擊游戲不同，Battlefield 2更多的是需要CPU資源，而不是顯卡資源，更符合本篇文章的主題。

 

    從整體測試成績來看，AMD依舊優于Intel。而Battlefield 2不支持雙核心的毛病也必顯無疑，因此，從測試上體現，由于雙核心頻率低于高端的單核心，雙核心所獲得的幀頻也普遍低于單核心。緩存對Battlefield 2性能的影響也只在K8架構中才會出現。Pentium 4 5xx和Pentium 4 6xx性能差距都不超過5％，而Athlon CPU情況就不同了。1MB二級緩存的CPU性能要比512KB高10％-15％。

 

 

    另外我們也使用Athlon 64 FX-57測試了一下內存容量對游戲的影響。所使用的DDR400時序2-3-2-10。測試結果顯示，1GB和2GB差距不大。

● Quake 4

 

 

    Quake 4采用了和Doom III一樣的游戲引擎，但是無論是畫面質量還是游戲質量都超過了其前任，另外，對系統資源的要求也高于Doom III。

 

 

 

    同樣，AMD處理器依舊領先Intel。同時，測試成績也反映出，Quake 4對雙核心進行了優化，因此在Quake 4實戰中，表現最好的是雙核心AMD Athlon 64 X2 4800+。

 

 

    內存方面，1GB和2GB依舊差距不大。

● Call of Duty 2

 

 

　　Call of Duty 2也采用了和Quake 3一樣的游戲引擎，對系統要求較高，重點在于顯卡。Call of Duty 2對敵軍行為模式通過scripts來管理，而不是AI。若采用AI的話則主要消耗CPU資源，所以這款游戲對CPU要求不算太高。Call of Duty 2性能主要取決于顯卡。

 

 

　　從上面的成績我們能看出，所有處理器獲得的幀頻都一般。這并不是意味著CPU太慢，而是這款游戲根本體現不出CPU性能。

 

 

 

     在前5強中，AMD占據了3個位置，從《優品飛車9》這款游戲來看，各大高端處理器的差別并不大，只是低端處理器的性能下降有些嚴重。而低端處理器的超頻能力不錯，小小超頻一樣可以迎頭趕上。

    3DMark2005顯卡性能測試項目

 

    我們可以看到似乎Intel占據了一切的前排的位置，之前真實游戲性能下的Intel完全潰敗，而在3DMark這樣的理論性模擬測試上取勝，原因在哪里，大家應該清楚。

    這位名叫Levichi的程序員在仔細閱讀了一篇測評文章后，進行了深入的分析，通過對Battlefield 2進行了反編譯，得出了兩個結論：

1、 游戲是使用Visual Studio 2003 C++編譯的
2 、編譯采用了混合模式（blended mode），幾乎沒有任何優化。

     在微軟MSDN網站上，對混合模式是這樣描述的：

When no /Gx option is specified, the compiler defaults to /GB, "blended" optimization mode. In both the 2002 and 2003 releases of Visual C++ .NET, /GB is equivalent to /G6, which is said to optimize code for the Intel Pentium Pro, Pentium II, and Pentium III.

       當不使用/Gx選項時，編譯器缺省使用/GB 混合模式。在Visual C++ .NET 2002和2003中，/GB等價于/G6，為Pentium Pro、Pentium II和Pentium III優化。

      微軟推薦程序員為Pentium 4和Athlon系統編程時使用/G7。MSDN網站是如此描述的：

    The performance improvement achieved by compiling an application with /G7 varies, but when comparing to code generated by Visual C++ .NET 2002, it''s not unusual to see 5-10 percent reduction in execution time for typical programs, and even 10-15 percent for programs that contain a lot of floating-point code. The range of improvement can vary greatly, and in some cases users will see over 20 percent improvement when compiling with /G7 and running on the latest generation processors. Using /G7 does not mean that the compiler will produce code that only runs on the Intel Pentium 4 and AMD Athlon processors. Code compiled with /G7 will continue to run on older generations of these processors, although there might be some minor performance penalty. In addition, we''ve observed some cases where compiling with /G7 produces code that runs slower on the AMD Athlon.

     編譯中使用/G7選項帶來的性能提高情況不同，但是相對于Visual C++ .NET 2002產生的代碼，這個選項通常對于典型程序可以縮短5－10％的執行時間，對于含有大量浮點運算的代碼，甚至可以縮短10－15％。使用/G7選項編譯帶來的性能提高幅度變化很大，在最新的處理器上運行，在某些情況下可能有超過20％的提升。

     使用/G7選項并不意味著編譯器產生的代碼只能在Intel的Pentium 4和AMD的Athlon處理器上運行，仍然能夠在以前的處理器上使用，只是性能會稍有損失。此外，我們注意到在某些情況下使用/G7選項產生的代碼在AMD Athlon處理器上運行要慢一點。

      但是微軟的這段描述也不確切，AMD的Athlon可能指的是32位的K7系列，如Athlon XP和更早的產品。而現在的90nm制程的Athlon 64系列支持全部的SSE、SSE 2和SSE 3指令集。

     在MSDN的文檔中還暗示著，使用/G7選項產生的序列可能包含更多的指令，避免使用高延遲指令，在Pentium 4處理器上運行效率更高，就如同IMUL。

    我們回到Levichi的郵件：

... it would be logical to at least compile the game code with /G6 and /arch:SSE switches. That however, is not the case. I have checked it and the code uses only FPU, which is known to work slower on Pentium 4s. Moreover it uses pretty inefficient integer code too. Even /G6 would help a lot by enabling the compiler to generate conditional moves instead of many conditional branches, which are known to penalize NetBurst architecture so much.

    理論上講，編譯游戲時至少應該使用/G6和/arch:SSE選項，但事實并非如此。我檢查了代碼，只使用了Pentium 4上緩慢的浮點運算單元，此外還使用了效率低下的整數運算。/G6選項能夠使編譯器產生條件轉移語句而不是條件分支，后者在NetBurst架構上會損失很多性能。

    再回到Visual Studio C++，微軟的在線文檔說明，使用/ARCH:SSE和/ARCH:SSE2選項編譯后能夠自動發揮SSE/SSE2指令的優勢。這并不意味這對AMD處理器會有什么不利影響，雖然理論上Pentium 4處理非閉環循環和Pentium 4特殊指令時比Athlon 64更有效，但在實際中很少有這樣的情況。

    而SSE/SSE2對AMD也有好處，甚至AMD的前首席技術長官Fred Weber也說過，單指令多數據（SIMD）是浮點運算的發展方向。

（注：單指令多數據技術是在一條指令內完成多對數據的運算，實質上是通過并行處理來提高處理器吞吐率。Intel在PentiumII的MMX技術中，就采用了SIMD，MMX是面向整數運算的，PentiumIII和更新處理器的SIMD技術是面向浮點數的。SSE就是Streaming SIMD Extensions的縮寫，擴展SIMD指令流。）

    通過與幾位游戲游戲開發人員交流了解到，他們在編譯的時候對一些可選項非常謹慎，因為對大型軟件這些可選項可能會導致編譯中斷。不使用編譯選項有制度方面的原因，也有程序員偷懶的因素。他們每周工作80多個小時，沒人有功夫去嘗試編譯器的選項。

     還有一個非常重要的因素，就是目前很多游戲都使用了第三方的類庫和引擎，包括物理引擎、AI引擎、聲音處理類庫等等。在這種情況下，開發者只優化自己的代碼幾乎不會有什么提高。

      如果您是游戲程序員或者中間件開發人員，我們非常希望得到你們的觀點。您在編程的時候考慮到為所有處理器架構做優化了么？有沒有嘗試過編譯器的選項？為什么？<