Сводка характеристик. Двумерные графические акселераторы высокого класса

Сводка характеристик. Высококлассные трехмерные графические акселераторы

Лабораторные испытания. Графические платы высокого класса

По мере устаревания двумерных акселераторов Windows становится очевидным, что задача оптимизации драйверов с целью повышения производительности устройств в среде Windows 95 по-прежнему актуальна.

Что означают цифры

Даже после того, как испытания были завершены, все поставщики просили провести дополнительное тестирование с новейшей, усовершенствованной версией драйвера. Вопрос приобрел такую остроту, что мы разрешили изготовителям представить обновленные версии драйверов 29 марта, непосредственно перед концом нашего тестового цикла.

Персональный компьютер вторгся в сферу, ранее безраздельно принадлежавшую рабочим станциям. ПК на базе процессора Pentium Pro в сочетании с соответствующим трехмерным акселератором и прикладной программой OpenGL достигает внушительных результатов на многих трехмерных задачах, в том числе САПР, визуализации, анимации и виртуальной реальности.

Анализ двумерных тестов. Наши тесты QuarkXPress и Adobe Photoshop характеризуют производительность при работе с 24-бит графикой. Продукты, оптимизированные для обработки векторной графики, показали лучшие результаты на тесте QuarkXPress. В полученном результирующем времени мы выделяли время открывания файла, время, затрачиваемое на выполнение множественных операций масштабирования и операции вертикальной прокрутки. Плата Number Nine Imagine 128 доказала свое превосходство на тестах QuarkXPress в целом. Интересно отметить разницу в производительности между платами Diamond, ELSA и Hercules, которые выполнены на базе одного и того же контроллера S3 968. Поскольку вычислительная мощность аппаратных средств этих плат в сущности одинакова и зависит от частоты тактового генератора контроллера памяти и частоты переключения RAMDAC, то преимущество платы Hercules Terminator было, по-видимому, обусловлено оптимизацией драйверов.

Тесты Photoshop принесли неоднородные результаты. На наших диаграммах Photoshop показаны как врем отображения (Display Time), так и общее время (Overall Time). Показатель "время отображения" характеризует полное время, затрачиваемое программой Photoshop на ожидание, пока плата завершит перечерчивание изображения на экране. "Общее время" представляет собой полное время, необходимое для завершения теста. В некоторых случаях изделие, показавшее лучшее "врем отображения", оказывалось не самым быстрым по показателю "общее время". Например, плата Matrox Millennium показала лучший результат "врем отображения", вероятно, благодаря применению памяти WRAM, позволяющей еще более ускорить передачу битовых блоков при работе с 24-бит цветом, но лучшее "общее время" было показано платой Number Nine. Плата ATI Graphics Turbo столкнулась с трудностями при выполнении тестов Photoshop - скомпилированных с помощью пакета Visual Test 4.0 - и поэтому получила оценку N/A.

Тесты ZD Graphics WinMark 96 и Winstone 96 служат наиболее общей мерой производительности. Они не предназначены для того, чтобы выполнять операции, характерные для 24-бит графических прикладных программ. Новая плата Number Nine Imagine 128 Series 2 была самой быстродействующей на тесте Graphics WinMark, доказав превосходство нового контроллера над аналогичным более старым устройством, Imagine 128, но также свидетельствуя о насущной необходимости дальнейшей оптимизации 24-разрядных драйверов, поскольку превосходство не было столь явным на наших тестах QuarkXPress и Photoshop. Плата Millennium показала наивысшую производительность на тестах Winstone. Она превосходно проявила себя на новом тесте Winstone 32 и немного опередила плату Terminator Pro на тесте Winstone 96.

Таблица, отражающая производительность при работе с AutoCAD for DOS, показывает, что лучшую производительность имеют платы, оснащенные драйверами Panacea. Все платы, за исключением Hercules, показавшей самое медленное время, имели похожие результаты. Различия, составляющие несколько секунд в ту или иную сторону, могут быть объяснены разницей в быстродействии аппаратных средств.

Во многих случаях результаты, показанные продуктами на многих тестах, были очень близки. Различие в методах оптимизации драйверов может стать причиной расхождени результатов на один-два балла, что может мгновенно отбросить плату с первого места на третье. Поэтому редакция PC Magazine рассматривает производительность лишь как часть полной картины. Для среды Windows 95 появилась новая схема оптимизации, позволяющая обходить интерфейс графических устройств (GDI) операционной системы и перехватывать вызовы функций с целью повышения скорости обработки данных графическими аппаратными средствами. Представители фирм Matrox и Number Nine сообщили, что использовали этот метод. Другие поставщики, как, например, Diamond, утверждают, что не используют его, чтобы избежать проблем несовместимости. Причина разгоревшегося спора в том, что метод может привести к нестабильности некоторых прикладных программ. Хотя мы не встретились с какими-либо проблемами в ходе нашего тестирования, мы продолжим наблюдение за ситуацией. В то время когда готовился этот обзор, мы ждали известий о позиции по этому вопросу фирмы Microsoft.

Анализ трехмерных тестов. Возьмите Pentium Pro и оснастите его быстродействующей платой трехмерного акселератора, такой, как Symmetric GLyder 16 или Dynamic Pictures V192, и вы получите производительность и широту функциональных возможностей, которые два-три года назад можно было встретить лишь в трехмерных рабочих станциях UNIX. Мы можем вращать, преобразовывать, осматривать "с высоты птичьего полета" и взаимодействовать с трехмерными моделями со сглаженными цветовыми переходами в реальном времени. Можно свободно пользоваться освещением и прозрачностью. Однако вышесказанное не относится к текстурированию. "Помощь" в текстурировании, предусмотренная в большинстве испытанных нами плат на базе набора ИС Glint, ограничена как по производительности, так и по степени полезности. В ближайшем будущем более мощные инструменты текстурирования должны выйти из лабораторий и появиться на рынке.

Мы обнаружили, что каждый акселератор имеет свои сильные и слабые стороны. Цифры производительности на наших тестах "Трехмерная графика" (3-D Capability) характеризуют возможности каждой платы на задачах визуализации, трехмерного автоматизированного проектирования и конструирования, объемной анимации. В целом на этих тестах плата GLyder была бесспорным лидером, отчасти благодаря геометрическому препроцессору Delta фирмы 3D Labs - это преимущество испарится, как только другие поставщики начнут выпускать Delta-платы на базе кристалла Glint фирмы 3D Labs. Если ваши интересы сосредоточены в основном в сфере трехмерного автоматизированного проектирования и конструирования, то лучшим выбором для вас станет плата Dynamic Pictures V192; ее производительность точно соответствует рабочим станциям начального уровня.

Задачи виртуальной реальности и имитационного моделирования предъявляют различные требования к возможностям аппаратуры, и для их решения нужна сама высокая производительность при обработке информации в реальном времени. В тесте "Виртуальная реальность/VRML" (Virtual Reality/VRML) основное внимание уделено типичным для этих задач операциям, выполняемым при такой комбинации разрешения и цветовой глубины, котора позволяет добиться оптимальной производительности и совместима с характеристиками периферийных устройств виртуальной реальности. Как плата GLyder, так и Fujitsu Sapphire 2SX располагали всеми необходимыми функциональными возможностями и показали производительность, превышающую субъективный порог восприятия 10 кадр/с, за которым человеческий глаз начинает воспринимать движение как плавное.

Производительность платы акселератора снижается с ростом объема перерабатываемых данных. Наш тест "Вращение образцового объекта" (Rotate Sample Object) показывает, как каждый акселератор проявил себя при работе с различными значениями разрешения и цветовой глубины. Платы, подобные Sapphire 2SX, имевшие широкий разброс показателей, резко снижали производительность, тогда как результаты Dynamic Pictures V192, имевшей малый разброс показателей, снижались незначительно.

До сих пор между ПК и трехмерными рабочими станциями существовали большие различия в цене, производительности и прикладных программах, которые на них выполнялись. Теперь положение изменилось. Рассмотренные нами акселераторы OpenGL 3D существенно повышают производительность ПК при работе с объемными изображениями, сохраняя умеренные цены. В процессе неофициального тестирования (диаграммы не показаны) плата Symmetric GLyder 16, завоевавшая отличие "Редакция советует", продемонстрировала общее увеличение производительности на 400% на трехмерных операциях по сравнению с 200-МГц Pentium Pro без платы ускорителя. Единственным отклонением от этой тенденции стал результат на операциях с формированием прозрачных объектов, где улучшение достигло 2000%, и при работе с текстурами, где оно составило 200%. Такие показатели на трехмерных операциях ставят ПК в один ряд с рабочими станциями начального уровня. Столь высокий уровень производительности позволяет разработать целый ряд профессиональных прикладных программ, в настоящее врем существующих в среде Windows NT, в том числе AVS/Express, Open Inventor, Sense8 World Up!, Parametric ProEngineer и Microsoft SoftImage, причем эти программы будут функционально совершенно идентичными их UNIX-аналогам. Пропасти больше не существует; два мира слились в один.

В ходе неофициального тестирования мы обнаружили, что платы Symmetric GLyder 16 и Dynamic Pictures V192 вполне приемлемо работают на 100-МГц компьютере Vectra XU с процессором Pentium, показывая производительность примерно вдвое ниже, чем на нашей испытательной установке с 200-МГц процессором Pentium Pro. Это означает, что вы можете войти в трехмерный мир, просто добавив такую плату к рядовому Pentium-ПК и подобрав переносимое, кроссплатформенное программное обеспечение, соответствующее спецификации OpenGL.

Вам все еще хочется чего-нибудь помощнее? Просто перенесите вашу прикладную программу OpenGL на более высокопроизводительную систему. Сегодня удельна трехмерная производительность тем дешевле, чем более мощную систему вы приобретаете, - цены более не удваиваются из расчета на каждые 10% повышени производительности. Испытанная нами для сравнени система Intergraph TDZ 300 - трехмерная рабочая станци начального уровня, которая представляет собой относительно плат трехмерных акселераторов в компьютере Pentium Pro следующую, более высокую ступень. Рабоча станция SGI Indigo2 High Impact имеет самую высокую трехмерную производительность, а также наилучшее соотношение цена/производительность.

Как проводились испытания

Мы тестировали двумерные продукты на 133-МГц компьютерах Pentium фирмы Micron Millennium, располагавших 32-Мбайт ОЗУ с увеличенным временем доступности данных (EDO RAM) и 256-Кбайт внешним кэшем. Каждая система была оснащена платой контроллера Adaptec AHA-2940 PCI SCSI с программным пакетом и драйверами EZ-SCSI 4.0, сетевой интерфейсной платой Proteon 1392plus Token-Ring, жестким диском Conner CPF 2107S (2,1 Гбайт) с интерфейсом SCSI, накопителем CD-ROM Plextor PX-63CS 6Plex и 17-дюйм монитором MAG Innovision MXP17F.

В качестве трехмерной испытательной установки OpenGL использовался компьютер HP Vectra XU 6/150, модернизированный с помощью 200-МГц МП Pentium Pro. Каждая система имела память 64 Мбайт и 2,1-Гбайт жесткий диск с интерфейсом SCSI-2. Графический дисплей обслуживался платой Matrox 2MB Millennium, использовавшейся в качестве вспомогательного устройства теми платами, которые не имели встроенных средств работы с VGA. На каждой системе была установлена Windows NT 3.51 с пакетом Service Pack 3, а также компилятор Visual C++ 4.0. Мы использовали те же самые мониторы MAG Innovision, что и в двумерных испытательных установках.

Наши лабораторные тесты OpenGL 3D были ориентированы на прикладные программы: популярные прикладные программы OpenGL использовались вместе с инструментами измерения производительности, отслеживающими частоту кадров (кадр/с) при работе с различными трехмерными моделями. Каждый тест проводился в режиме с 16-бит цветами при разрешении 640x480, 800x600 и 1024x768 и с истинной цветопередачей при разрешении 1024x768.

Платы, показавшие наивысшую производительность, также были протестированы на машине начального уровня - HP Vectra XU 5/100 с процессором Pentium. Мы обнаружили, что платы Symmetric GLyder 16 и Dynamic Pictures V192, установленные в компьютер Pentium, имеющийся в вашем распоряжении уже сегодня, показывают хорошие результаты. Если вы установите их в Pentium Pro, то их производительность соответственно возрастет: в нашем эксперименте производительность почти удвоилась. Это означает, что вы можете получить доступ в трехмерный мир, просто добавив плату к имеющемуся у вас ПК и обзаведясь переносимым кроссплатформенным программным обеспечением OpenGL.

Частота регенерации составляла 75 Гц, и во всех испытанных режимах требовалась двойная буферизация дл обеспечения плавности отображения движения на экране. Мы использовали AVS/Express, высококлассный инструмент визуализации, позволяющий пользователям соединять заранее подготовленные модули для построения сложных моделей на разных платформах. В нашем тесте "Простой объект" (Simple Object) был использован AVS/Express дл визуализации широко распространенной модели чайника, состоящей из 3416 треугольников, которую мы рассматривали при сглаживании цветового перехода и нулевой и 50%-ной прозрачности. Мы также использовали более сложную молекулярную модель Crumbin, составленную из 400 взаимосвязанных сферических атомов на нашем тесте "Сложный объект" (Complex Object).

Следующие две программы совместимы с продуктами фирмы Silicon Graphics. Open Inventor, высокоуровневый трехмерный набор инструментальных средств разработки, построенный на основе Open GL - предшественник VRML (Virtual Reality Modeling Language - язык моделировани виртуальной реальности). Open Inventor используется дл создания интерактивных трехмерных прикладных программ. Он определяет формат трехмерного метафайла - iv, который совместим с разными платформами и содержит Inventor Scene Graph (граф сцен Inventor).

Фирма Portable Graphics (Остин, шт. Техас) - филиал компании Evans and Sutherland, изготовител высококлассных генераторов изображений, - предоставила позднюю бета-версию реализации Open Inventor дл Windows NT. С помощью ее программы просмотра сцен мы выполнили тест Архитектурный вид "с высоты птичьего полета" (Architectural Fly-Through) с заранее определенной траекторией движения наблюдателя над представленной фирмой SGI архитектурной моделью "Барселона", состоящей из 5338 треугольников, и зафиксировали минимальное и максимальное значение частоты кадров. Для нашего теста "Текстура" (Texture) мы загрузили содержащую 2400 треугольников модель двенадцати сфер, на которые были нанесены идентичные текстурные карты Земли. С помощью Inventor Engines сферам было придано вращение с постоянной скоростью. Частота кадров фиксировалась. Для нашего теста "Динамическое моделирование" (Dynamic Simulation) мы загружали версию Open Inventor фирмы Template Graphics Software и запускали демонстрационную программу SGI Slotcar. Программа выполнялась с единственным гоночным автомобилем, и мы рассчитывали типовую частоту кадров для каждого продукта.

Для определения производительности на двумерных программах САПР мы использовали наш новый лабораторный тест AutoCAD в режиме с разрешением 1024x768 и 8-бит глубиной цвета. Этот тест последовательно выполняет несколько операций AutoCAD и фиксирует результаты. Мы проводили тестирование с помощью пакета AutoCAD r13c4 в средах DOS и Windows NT 3.5.1, используя для достижени максимальных показателей драйвер Rasterex или Whip.

Мы исследовали рабочую станцию начального уровн TDZ300 фирмы Intergraph с акселератором GLZ1T, который выполняет аппаратное текстурирование и имеет выделенную память текстур. Эта платформа использует тот же самый 200-МГц Pentium Pro, что и наша испытательна установка, но оснащена 128-Мбайт памятью. Фирма Silicon Graphics помогла нам провести сравнительные тесты, выделив инженера-системщика и предоставив полную систему Indigo2. Мы использовали машину High Impact с 250-МГц процессором MIPS R4400.

Наши новые тесты Adobe Photoshop и QuarkXPress были разработаны с использованием пакета Microsoft Visual Test 4.0. Компания Adobe Systems оказала помощь в разработке некоторых тестов Photoshop. Тесты Photoshop открывают несколько графических файлов и выполняют ряд операций, в том числе поворот, гауссово размывание, воспроизведение эффекта искажающего фильтра, масштабирование и операции с каналами. Мы фиксировали время отображения и полное время, требуемое дл выполнения теста. Тест QuarkXPress измеряет время, требуемое для открывания 14-Мбайт файла скомпонованной страницы, содержащей текст, растровые образы и векторную графику. Фиксировалось время выполнени каждой входящей в тестовый набор операции.