Сравнение Pentium 4 и Athlon XP в профессиональных приложениях. Часть вторая: производительность систем в AutoCAD 2002

Анализ быстродействия последних моделей процессоров Intel Pentium 4 и AMD Athlon XP в пакете AutoCAD 2002 от компании Autodesk — одном из самых популярных средств проектирования среди инженеров всего мира.

Пакет AutoCAD 2002 от компании Autodesk является, пожалуй, одним из самых популярных средств проектирования среди инженеров всего мира. Это уже шестнадцатое поколение программы AutoCAD, и за десятилетия своего развития ACAD стал своеобразным индустриальным стандартом. Мощные возможности современного «автокада» позволяют работать как с двухмерными изображениями и моделями, так и заниматься профессиональным проектированием трехмерных конструкций, а также выводить результаты на внешние устройства (плоттер и т.п.).

ACAD 2002 (в отличие от предшественниц) оптимизирован под многопроцессорное использование, хотя, к сожалению, не полностью, а лишь операциях, связанных в основном с двухмерной графикой: перерисовка и перегенерация изображений по командам Zoom, Pan и т.п. Наши замеры действительно подтверждают, что при работе с трехмерными моделями и рендеринге второй процессор системы практически не используется. Для активации мультитредовых операций в ACAD2002 служит команда (системная переменная) Whipthread, по умолчанию настроенная на мультипроцессорную работу (значение «3»). Официально на двухпроцессорной машине обещается прирост производительности приложения до 30%.

Для тестирования систем в ACAD мы воспользовались двумя наиболее известными методиками. Первая из них, AUGI Gauge Benchmark, является индустриальным стандартом CAD-бенчмаркинга и использует официальные модельные файлы и тестовый движок, разработанный международной группой пользователей продуктов Autodesk (Autodesk User Group International или AUGI). Набор AUGI Gauge v.15.0 включает два тестовых скрипта: RealWorld Drawings измеряет производительность при вводе-выводе файлов, выборе, редактировании и отображении серии из пятнадцати реальных объектов, большинство из которых — двухмерные схемы и карты (объектов, зданий, местности и пр. см. скриншоты ниже), а Synthetic исполняет добавочные команды— такие как создание и мультиплицирование объектов и манипуляцию с трехмерными изображениями. Есть также отдельный скрипт для тестов вывода на плоттер.

Пятнадцать реальных (RealWorld) чертежей имеют следующие характеристики: размер всех чертежей и изображений равен 30 Мбайт. Размер чертежа с прикрепленными Xrefs и вложенными изображениями составляет в среднем 2 Мбайт и колеблется от 0,7 до 4 Мбайт; эти чертежи поступили от пользователей продуктов компании Autodesk и представляют собой широкий спектр областей проектирования. Все чертежи записаны в формате DWG 14й версии ACAD, используют особенности проектирования этой версии, и один чертеж является трехмерной моделью. А некоторые чертежи содержат большое количество текста в формате TrueType font (TTF).

Тестовый скрипт AUGI Gauge, оперирующий чертежами, последовательно выполняет тридцать операций, включая:
  • ввод-вывод файла (операции Open, Save, Wblock, Insert, Xref Attach, DXFout, DXFin);
  • выбор объекта (Select all, Select Window, Select Crossing);
  • изменение свойств (Chprop Layer, Chprop Color, Chprop Linetype);
  • редактирование (Copyclip, Erase, Oops, Move, Copy, Mirror, Stretch, Undo, Array);
  • отображение (Regenall, Layer On/Off, Zoom,Pan).

Синтетический тестовый скрипт начинает с чистого листа и производит восемьдесят тестовых операций по созданию изображения манипуляции трехмерными проекциями, включая: рисование (Pline, Hatch, Mtext, Text, Dimensions); отображение (Vports, Shade, Render); растеризацию изображения (Image, Imageclip, Draworder); выполнение сценариев Xref (Xref Attach и Load с различными установками системных переменных).

Все тесты в AutoCAD 2002 проводились при экранном разрешении 1280х1024 и 32-битном цвете на системном разделе диска с файловой системной FAT32. Результаты теста AUGI Gauge можно сгруппировать по нескольким категориям: File I/O Results Aggregate Times; Selection &Change Properties Results; Editing Results Aggregate Times;Display Results Aggregate Times; TrueType Font Comparison; AUGI Gauge Small Size Real World drawings; AUGI Gauge Medium Size Real World drawings; AUGI Gauge Large Size Real World drawings.

Интересно, что производительность систем в этом тесте зависит в принципе от размера исходного чертежа. Результаты пакета тестов по категориям и усредненная производительность показаны на диаграммах.

Вторым тестовым пакетом для оценки производительности платформ в AutoCAD 2002 нам послужил Cadalyst Systems Benchmark 2001 v.3.01. Он свежее предыдущего и тоже имеет хорошую репутацию в сообществе. Cadalyst содержит четыре теста двухмерной графики и четыре теста трехмерных моделей для ACAD, взятых из библиотеки самой Autodesk. Двухмерные чертежи включают разные типы проектов —архитектурный, механический, картографический цокольный архитектурный (см. скриншоты). Последний состоит из нескольких частей, представленных Xref чертежами. Трехмерные чертежи представляют собой мультиплицированные несколько раз модели разных деталей или конструкций —автомобильного руля, обода колеса, трубопровода робота манипулятора (на рисунках ниже). После мультиплицирования файлы трехмерных моделей (*.dwg)имеют размер от 7 до 44 Мбайт. Cadalyst выполняет различные процедуры с двухмерными изображениями, аналогичные описанным в предыдущем тесте, а для трехмерных моделей выполняется вращение в реальном времени как каркасных моделей в различном увеличении, так отрендеренных («обтянутых» поверхностями). Скрипт измеряет время выполнения каждой из следующий операций:
  • Standard Rotate;
  • 3D Array/save;
  • Export 3D SAT file;
  • DXFout;
  • Save Drawing;
  • Rotate Wireframe (3D);
  • Rotate Gouraud (3D);
  • Calculations;
  • 2D Array/save;
  • Pans/zooms (2D);
  • Ortho lines (2D);
  • Radial plines (2D);
  • Text (2D)

...и затем преобразует его в индекс производительности по обратно пропорциональному закону относительно некоей базовой системы (уровня). Индекс вычисляется как в целом, так и отдельно по нескольким разным категориям операций:
  • C2001 Total Index — общий индекс производительности системы;
  • C2001 Wireframe Index — работа с каркасными моделями;
  • C2001 Gouraud Shade Index — работа с «обтянутыми»моделями;
  • C2001 Non graphics Index — скорость неграфических вычислений (детали см. в списке выше);
  • C2001 2D Graphics Index — работа с двумерной графикой.

Результаты тестов представлены на соответствующих диаграммах.

Тест AUGI Gauge позволяет очень подробно проанализировать быстродействие каждой операции (команды) AutoCAD, однако здесь мы ограничимся лишь суммарной производительностью по совокупности всех операций и выберем из них три самые интересные, которые оптимизированы для много процессорной работы: Zoom, Pan и RegenAll. Действительно, оказалось, что для операции RegenAll наблюдается существенный прирост быстродействия при использовании технологии Hyper-Threading — ускорение этой операции именно за счет HT составляет 12 –13% в среднем по тесту. Благодаря HT Pentium 4 на Granite Bay почти догнал Athlon XP 2800+, безоговорочно лидирующий в тесте AUGI Gauge. Между тем для двух других частных операций прирост за счет HT скромнее — для Pan он составляет всего пару процентов, а для Zoom его и вовсе нет — скорее есть даже небольшое ухудшение при использовании Hyper-Threading.

В целом по тесту AUGI Gauge Real World есть 1–2 процента прироста за счет использования Hyper-Threading и менее процента прироста, обеспечиваемого более высокой тактовой частотой ядра процессора (!)при использовании PC1066 в режиме «Turbo» (и до 10% при более медленной памяти). Среди платформ для Pentium 4 побеждает, безусловно, чипсет E7205 с двухканальной памятью DDR266 (хотя PC1066 тоже выглядит достойно), причем и одноканальный 845PE с DDR333 не думает сдаваться перед более дорогим собратом. И с внушительным отрывом лидирует платформа AMD Athlon XP 2800+на nForce2 с двухканальной DDR333.

В синтетическом тесте AUGI Gauge Synth картина очень похожая, хотя здесь уже PC1066 в турборежиме обошла двухканальную DDR266, средний прирост от использования Hyper-Threading составляет около двух процентов, а преимущество Athlon XP над старшими Pentium 4 уже не так велико. В целом по тесту AUGI Gauge (см. диаграмму индекса относительной производительности) система с последним процессором AMD оторвалась от конкурентов почти на десять процентов, двухканальные DDR266 и PC1066 для Pentium 4 практически равноценны, Hyper-Threading добавляет полтора два с половиной процента производительности системам, а одноканальная DDR333 на чипсете 845PE не пасует перед более дорогими конкурентами. Видимо, это приложение пока недостаточно хорошо использует преимущества микроархитектуры Intel NetBurst.

В качестве иллюстрации, насколько AutoCAD 2002 оптимизирована для использования Hypеr Threading, приведу график загрузки системы на Pentium 4 3,06 ГГц при выполнении тестов AUGI Gauge (здесь используются в основном операции при работе с двухмерной графикой).

Видно, что даже при очень интенсивной работе (картинки мелькают на экране с бешеной скоростью) процессора в AutoCAD 2002 в среднем не превышает 60% (есть редкие всплески до 80 –90%). Тем не менее, загрузка, как правило, больше 50%, то есть второй логический процессор системы используется параллельными тредами, но не слишком интенсивно. Несколько иная ситуация в другом тесте для AutoCAD 2002 — CADALYST. Здесь преобладают операции с трехмерными моделями, которые пока (в ACAD 2002) не оптимизированы для многопроцессорной работы. Соответственно почти все это время наблюдается ровно 50 процентная загрузка такого процессора (но стопроцентная для процессоров без Hyper-Threading). И лишь в небольшие промежутки времени между трехмерными операциями, когда выполняются преобразования двухмерных чертежей и карт, загрузка процессора Pentium 4 3,06 ГГц вырастает до 80 –95%. Соответственно, лишь в эти моменты мы можем ожидать прироста быстродействия системы за счет использования HT.

Действительно, при работе с трехмерными моделями (каркасными и «обтянутыми») влияние HT практически не чувствуется. Кстати, трехмерная работа выявляет громадные преимущества памяти RDRAM перед даже двухканальной DDR. Видимо, еще не все потеряно для RDRAM, и в ряде специализированных применений альтернативы ей еще не придумано. Другой неожиданностью стало то, что если в «планарной» работе Athlon XP безусловно лидирует, то при работе с трехмерными моделями в ACAD он отстает от Pentium 4 просто катастрофически — на 20–25%. Кстати, в тестах двухмерной графики из пакета CADALYST преимущество Athlon не столь велико, как в более старых скриптах AUGI Gauge — и старшая система на Pentium 4 его догоняет. Правда, при этом у «пня» нужно отключить Hyper-Threading, который неожиданно сильно губит его производительность! Потери скорости при использовании HT тут могут составить до 10%! После неуспеха в трехмерной графике DDR чипсеты для Pentium 4, наконец, берут свое в «неграфических» операциях в ACAD 2002.
Суммарный индекс производительности, выдаваемый тестом CADALYST и подсчитываемый, очевидно, с какими то не совсем ясными коэффициентами, показывает общее преимущество платформы AMD, несмотря на ее сильный проигрыш в трехмерных операциях. Меня это не удовлетворило, и я подсчитал «свой» средний индекс для CADALYST, просто усреднив (без весовых коэффициентов) относительные показания четырех его подтестов. Результат оказался прямо противоположным — Athlon XP 2800+ прочно засел в группе Pentium 4 2,80 ГГц, а старшие Pentium 4 с RDRAM (причем — без Hyper-Threading) уверенно лидируют.