Velkosť Cache procesoru a (herný) výkon

Takže včera som presedlal na novší procesor ktorý má dvojnásobne väčšiu Cache pamäť než jeho predchodca...

Pokial si prejdete pár testov v sekcii "Diagnostické a porovnávacie testy" tak velmi rýchlo získate dojem že jadro ktoré som si sem namontoval je rovnako výkonné ako 1Ghz@1,5ghz celeron na Tualatinovej báze...

Nieje tomu tak.

Z testov ktoré som robil vyplynuli nasledovné zistenia:

Testy CPU Mark 2,1 a rovnako SuperPI počítali s relatívne malým množstvom dát, dalo by sa povedať že celý výkon programu bol založený skôr na matematických výpočtoch než na reálnej práci aplikácie.

Tieto dva testy zmerali výkon založený z väčšej časti len na frekvencii daného jadra, jeho konštrukcii, a v menšej miere asi aj inštrukčnou sadou.

Práve preto 1,5Ghz celeron = 1,5Ghz Pentium III-S čo do bodovania daným testom pričom sa jedná o defacto jeden typ jadra, s rovnakými rozšíreniami inštrukcií (SSE) ale s mierne odlišnými multiplikátormi a inou cache.

3D Mark 2001 zdá sa trochu lepšie reagoval na väčšiu cache, ničmenej zlepšený výkon tam dosahuje circa 10 percent oproti starším jadrám. (vo všetkých prípadoch je zlepšenie na úrovni 1000 bodov. jak oproti Celeronu tak oproti Pentiu, obom s 256kb Cache)

Na testovanie tohoto procesoru som ale použil aj program zvaný Performance Test a ako referenčnú reálnu aplikáciu som použil už tradične hru Prey.

Tualatin 1,13Ghz 256kb Cache
Simple 3d Test
820 FPS
Medium 3d Test
100-120 Fps
Hard 3d Test
11,78 Fps

Tualatin 1,26Ghz 512 Kb Cache
Simple 3d Test
1200 - 1300 FPS
Medium 3d Test
120-150 Fps
Hard 3d Test
11,99 Fps

Z týchto výsledkom je už hlavne u jednoduchého testu jasné že Pentium III-S jadro s 512Kb Cache pracuje na úplne inej úrovni ktorá umožňuje o 25-30 percent lepšie výsledky čo do hrubej práce s grafikou (generovanie wireframe) než jadro s 256kb cache.

čo je ale velmi podivný výsledok je toto:

Tualatin 1,13 s 256Kb Cache FSB 133
3dmark2001 8301 markov
SuperPI 2:09

Tualatin 1,26 s 512Kb Cache FSB 133
3dmark2001 9395 markov
SuperPI 2:35

Zatial čo pri rovnakej základnej frekvencii oboch jadier sa výkon v 3d Marku zlepšil o 1000 bodov (viac než by sa dalo pripísať len taktu jadra) tak SuperPI vykázal značne nižší výsledok. Príčina tohoto javu mi ale ostáva neznáma...

ak som ale jadro nataktoval na FSB 158Mhz tak to už boli výsledky o 10 sekund lepšie než u staršieho 256 kb tualatina...

Praktícký test na hre Prey ale ukázal že celková práca systému dosiahla úplne nových úrovní čo do výkonu. Celkové zlepšenie sa bohužial nedá vyjadriť číselne preto jediné čo k tomu môžem povedať že miesta kde dochádzalo k drobným zásekom sa eliminovali natolko zásadne význam slova plynulosť nabral úplne nový zmysel...

Z hernej sekvencie "Escape Velocity" už ostalo kritický sekaných len pár sekúnd (v momente ked vás prevážajú okolo auta) pričom všetky ostatné kritické sekvencie (vykladanie z lode, halucinácie pri prevoze, a rušné prekladanie ludí) už idú plynulo. Len doplním že hru hrám na full Detailoch, 1024x768 bez antialiasingu (kvoli LCD)

Pokial toto porovnám s počítačom s P4 Celeronom a neznámou grafikou (asi Nvidia 5600 alebo radeon 9600) tak jednoznačne viem že mi tá hra ide zásadne lepšie.

Aplikujme tieto zistenia na dalšie Intel procesory.

Všetky P4 Celerony mali len 128Kb Cache. Technicky vzato ich nominálny výkon daný frekvenciou je síce omnoho vyšší než u tualatinov (1,26ghz proti 2,8Ghz) ale čo sa týka reálneho grafického výkonu tak si dovolím tvrdiť že počítače s P4 jadrami už obvykle benefitovali skôr s DDR technológie, prípadne toho že do nového kompu sa kúpila aj novšia grafika než napr Geforce4 Mx440...

Z vlastnej skúsenosti tiež viem že P4 Celerony nedosahovali dobrých výsledkov ani so silnejšou grafikou, s mainstreamom tej doby (rada FX5xxx a prvé 6xxx) nemali už vôbec taký výkon

Celkovo P4 jadrá využívali skôr technológiu známu z AGP slotu a to sú násobiče. základná frekvencia je 100mhz ale systém to pumpuje cez štyri cesty a teda efektívny FSB takt je štvornásobný.

číselne sa potenciálny výkon velmi pekne počíta, jeho reálna efektivita je trochu otázna, ale čas nakoniec ukázal že tento typ technológie svoje ovocie nesie. Výkon jadier ale bohužial nieje štvornásobný ako by sa mohlo zdať a paradoxne bottleneckom týchto jadier je práve ultratenká cache pamäť.

Plné Pentium 4 jadrá začínali s 256 cache, čo je lepšia pozícia a posledné z nich dosahovali až 1 megabyte cache.

Pokial prejdeme k viacjadrovým riešeniam dostaneme sa k tomu faktu že celková cache sa musí deliť množstvom jadier a výsledné číslo by už nemuselo byť tak ohromné ako sa môže zdať...

Pokial teda chcete počítač na hry Celeron nieje vaša volba, a rovnako viac Ghz nemusí byť viac výkonu...

Použitá zostava:
Intel Pentium III a Intel Pentium III-S
Abit VH6-T
1,5Gb SDRam
Ati Radeon 9800Pro@XT 128mb Vram
windows 98

Edit:
Neznamená to ale že viac cache je automaticky viac výkonu. ako sa zvyšuje kapacita cache tak sa zvyšuje aj šanca že jej kapacita nebude nikdy plne využitá. To je koniec koncov docela bežný trend u každého kusu hardware ktorý sa dnes predáva.

hodnoty efektívneho využitia sa ale bohužial pre užívatelov merajú len velmi velmi ťažko...