[业评] 《UT3》Demo：CPU性能及架構分析

新一代遊戲引擎UnrealEngine 3很早就已經發佈，但直到現在我們才終於看到由EPIC Games親自製作的第一款PC平台UE3遊戲。
之前發佈的基於UE3的遊戲，如《彩虹六號：維加斯》、《戰爭機器》、《生化奇兵》已經向我們展示了新一代遊戲引擎的強大效果，同時也對CPU和GPU提出了比Valve的Source引擎更高的要求，而EPIC親自操刀製作的《虛幻競技場3》無疑在評測方面會具有更加重要的參考價值。
在上周《虛幻競技場3》Beta Demo發佈之後的幾天裡，AnandTech測試了遊戲在多種CPU架構和性能下的表現，儘管所能進行的測試內容並不豐富，但對於瞭解UE3的硬件需求以及各款CPU的性能表現方面仍有很好的參考價值。
關於Beta Demo
EPIC目前發佈的Beta Demo仍舊不是最終版本，能夠錄製Demo但卻不能進行回放，所以無法用傳統的方法進行測試，不過幸好EPIC提供了3個飛行模式(Flyby)腳本，可以在地圖中按照預定的路線瀏覽一遍，但是沒有戰鬥場面。實際的遊戲性能肯定會比Flyby測試更低一些，不過目前只能進行這樣的測試了。
正式版本的《虛幻競技場3》會具有完整的demo回放功能，此外為了減少體積，Beta Demo只帶有了中等水平的材質貼圖，在正式版中肯定也會有更優秀的畫面表現。
Flyby進行的時間長度不限，我們把每個測試都固定在90秒鐘。在GPU測試中我們使用最高畫質並加了「-compatscale=5」參數，可以使所有的細節設置都採用最高值。而在CPU測試中則全部採用默認配置，這是為了衡量CPU的性能而非GPU的。
測試配置

測試配置
CPU	Intel Core 2 Extreme QX6850 (3.33GHz 4MB 1333FSB) Intel Core 2 Quad Q6700 (2.66GHz 4MB 1066FSB) Intel Core 2 Quad Q6600 (2.40GHz 4MB 1066FSB) Intel Core 2 Duo E6750 (2.66GHz 4MB 1333FSB)Intel Core 2 Duo E6550 (2.33GHz 4MB 1333FSB) Intel Core 2 Duo E4500 (2.2GHz 2MB 800FSB) Intel Core 2 Duo E4400 (2.0GHz 2MB 800FSB) Intel Pentium Dual-Core E2160 (1.8GHz 1MB 800FSB) Intel Pentium Dual-Core E2140 (1.6GHz 1MB 800FSB) AMD Athlon 64 X2 6400+ (3.2GHz 2x1MB) AMD Athlon 64 X2 6000+ (3.0GHz 2x1MB) AMD Athlon 64 X2 5600+ (2.8GHZ 2x1MB) AMD Athlon X2 5000+ (2.6GHz 2x512K) AMD Athlon X2 4200+ (2.2GHz 2x512K) AMD Athlon X2 4000+ (2.1GHz 2x512K)
主板	Intel: Gigabyte GA-P35C-DS3R AMD: ASUS M2N32-SLI Deluxe
顯卡	AMD Radeon HD 2900 XT AMD Radeon X1950 XTX NVIDIA GeForce 8800 Ultra NVIDIA GeForce 8800 GTX NVIDIA GeForce 8800 GTS 320MB NVIDIA GeForce 7900 GTX
顯示驅動	AMD: Catalyst 7.10 NVIDIA: 163.75
硬盤	Seagate 7200.9 300GB 8MB 7200RPM
內存	2x1GB Corsair XMS2 PC2-6400 4-4-4-12
操作系統	Windows Vista Ultimate 32-bit

關於CPU架構
當我們第一次看到UE3遊戲出現在PC平台上的時候，最想知道的就是EPIC這款當家引擎對CPU到底需求如何。很顯然在遊戲中GPU的影響更大一些，但能有一個全新的遊戲引擎來實地評估CPU架構的機會並不多，因此我們將著重測試CPU性能。
由於《UT3》Demo僅提供了有限的測試功能，我們還不能做到最佳的CPU測試結果。因為缺少爆炸和損壞效果，內建的Flyby無法體現出全部的CPU運算負荷，我們相信在實際遊戲中受到CPU的影響會更多，而不是更少。

緩存對比：1MB，2MB，4MB
我們注意到最新版的Valve Source引擎對於緩存大小和內存速度相當敏感，在Intel不同緩存的三款CPU(E6000，E4000和E2000)上表現差異巨大。
最近Intel的雙核CPU非常搶手，尤其是它的超頻性能，考慮到你能把70美元的CPU超到160美元的水平，誰能不心動呢？不過問題在於，如果以後的遊戲對於緩存大小的依賴非常嚴重的話，這些2級緩存較小的CPU就沒那麼吸引人了——你可以超頻，但緩存容量是沒辦法增加的。
為了比較UE3和《UT3》Demo對緩存的依賴程度，我們將4MB、2MB和1MB二級緩存的三款Core 2處理器都控制在1.8GHz的水平運行。

二級緩存從1MB到2MB大約有12-13%的性能提升，但是2MB和4MB的區別就只有4-8.5%了。在1.8GHz水平上僅僅二級緩存不同就能造成20%的性能差異，已經相當可觀了。需要說明的是，在CPU速度更快的水平上這一效應還會被進一步放大，因為速度更快的CPU也需要更大的二級緩促來滿足增長的數據吞吐量。
要彌補緩存上的不足，Pentium雙核需要以高出Core 2 Duo E4000 20%的頻率運行，要達到E6000的水平則要在頻率上超出35%。

前端總線：1066MHz，1333MHz
我們再來看看對二級緩存的需求會不會擴展到對內存子系統傳輸速度的需求。Core 2處理器採用的1066MHz已經相當成熟了，我們將其超頻至1333MHz以觀察在《UT3》中能造成多大影響。

看起來區別不大，即便對於4核心2.66GHz而言FSB速度的提高也只能帶來平均3%的性能增強。1333MHz的前端總線並不能帶來太多好處，在較小緩存的情況下提升幅度會略大一些，不過也都在個位數以內。
所以對於CPU存儲系統而言，大緩存是必須的，前端總線速度則無關緊要。
多核心優化
EPIC的Unreal Engine 3多線程優化相當不錯，而要在微軟和索尼的主機上發揮出全部性能也需要做到這些，對於多核心的PC玩家而言當然也是個好消息。
Intel一直在等待真正能夠推動4核心普及的遊戲出現，《UT3》能成為這樣的遊戲麼？

現在的雙核處理器如此便宜，我們已經不怎麼關心單核心的表現了，但是看一看在過去兩年裡我們的進步還是很有必要的。
從單核心到雙核心平均性能提升幅度達到了60%，如果我們回顧一下兩年前我們的第一次雙核CPU評測，當時沒有一款遊戲能夠從雙核處理中得到任何額外的性能提升，兩年時間，從0到60%，還算不錯。
從雙核心到4核心的性能提升則沒有那麼明顯，不過仍有20%的幅度，相比而言我們的前兩次4核心測試中僅有9%的性能提升。
如果3D遊戲的發展趨勢能保持過去兩年的勢頭的話，兩年之後我們就能看到4核心處理器有足夠優異的表現，像Intel希望的那樣流行。

主頻
現在我們已經知道《UT3》喜歡大緩存，雙核心會有十分可觀的性能提升(4核心也有少量提高)，那麼主頻呢？我們把一塊解鎖的Core 2 Duo處理器按333MHz的幅度從2.0GHz逐步超到3.33GHz，看看頻率提升對性能有何影響：

分辨率設置為1024x768，FPS曲線並沒有預期的那麼陡峭。從2.0到3.33GHz，頻率提高了66.5%，而性能只增加了28%。看起來二級緩存的容量和CPU架構都比主頻更加重要。
Intel vs AMD(同主頻對比)
現在該進行最具爭議的主題了：Intel vs AMD。首先我們在同樣的主頻下比較CPU架構：

在3.0GHz的頻率上，1024x768分辨率，Intel的性能比AMD要高26%-31%。Intel的Core 2在架構上一直都比AMD的K8好，所以這些差別並不意外。但是有一點很重要的細節需要指出，當我們把分辨率調高至1920x1200，環境精細度調高至5級的時候，測試結果有些令人意外：

即便是很大程度上被GPU所限，Intel在3.0GHz上仍舊比AMD性能高出9%，我們估計在測試中某些性能嚴重受到GPU限制，導致了Intel和AMD都無法充分發揮性能。
此外我們還將Athlon 64 X2 3.0Ghz和它的競爭對手Core 2 Duo E6550(2.33GHz)在高畫質情況下進行了比較，Intel的性能優勢跌到7%，考慮到我們的測試受GPU限制，這個幅度算是不小了。另外2.33GHz和3.0GHz的Intel處理器之間基本沒有任何區別，也說明了GPU的限制。就目前看來，《UT3》還是更傾向於Intel的Core 2處理器。
全部CPU比較
圖 all cpu compare 1-2-3

在我們的整體CPU測試中，甚至Athlon 64 X2 6400+也沒有真正體現出過多優勢，6400+的性能比Core 2 Duo E4500要好一些，但價格卻比E6750還要高。
Intel方面，性價比最佳的應該是Core 2 Duo E6550，或者如果你預算緊張的話E4500也不錯。另外請記住我們前面的二級緩存測試結果，對於Intel的CPU而言你需要在頻率上超出20%才能彌補回來1MB二級緩存比2MB所缺少的性能，要達到4MB的水平則需要在頻率上高出35%的幅度。

高端GPU測試
就目前來說很少有基於UneralEngine 3的遊戲能夠像《虛幻競技場3》那樣在場景、細節、各個方面上都充分發揮引擎的威力，這需要開發者花費相當的時間來理解UE3。
我們在多個分辨率下測試了高端顯卡(300美元以上)的性能表現，並且著重針對CTF-Suspense的測試結果進行分析，這是Demo的三張地圖中相對而言圖像要求較高的一張，另兩張地圖則大部分測試中表現基本相當。
在這部分測試中我們採用1920x1200的分辨率。

NVIDIA GeForce 8800 GTX和Ultra都比AMD Radeon HD 2900 XT性能要好，這是理所應當的，2900本來就比它們便宜很多，但是性能差距並不很大，這就是2900 XT的優勢所在了。2900 XT輕鬆勝過它的競爭對手8800GTS(640MB和320MB的成績基本相當)，而X1950XTX也比7900GTX要好得多。

在各個分辨率對照的圖表中，8800 GTS顯卡在2560x1600分辨率下仍能保持40fps以上，對於320MB版本來說相當不錯，不過我們也需要明白這只是Demo中的Flyby測試，在正式版發佈之後我們會進一步觀察正式版和Demo中的性能差異。
另一個有趣的是8800 Ultra看起來在1600分辨率以下開始成為系統瓶頸，限制了CPU的發揮，這導致了AMD的Radeon HD 2900 XT在1280x1024分辨率下性能還要勝過8800 Ultra。8800 Ultra的性能並不嚴格按照分辨率的不同而受到相應影響，7900GTX則在分辨率提升的同時性能大幅下降。
在另外兩張地圖上的測試數據和前面的分析保持了高度一致，圖表如下：

總結
我們在測試中得到了不少有意思的結果，整個過程中最大的意外就是過去這兩年裡多線程遊戲開發有了非常顯著的進展，《虛幻競技場3》在雙核心處理器上的表現相當優秀。
四核心遊戲仍需要數年才能得到普及(更不用說系統需求了)，但是在這方面我們沒花多少時間就有了很不錯的進展，將來的多線程遊戲會比64位更加普及，這主要是由於Xbox 360和PS3對於多核處理的推動作用。不管你喜歡不喜歡，大部分PC遊戲開發都是由主機遊戲推動的。
在GPU方面，NVIDIA的8800系列表現不錯，但是最值得稱道的還是AMD的Radeon HD 2900 XT，以頗具競爭力的價格提供了優異的遊戲性能，而它的架構應該仍有不小的發掘餘地，只要AMD能夠拿出更好的驅動出來。