CPU-Performance unter Spielen?

Dienstag, 8. September 2009
 / von Leonidas & TechNickel
 

Vor einem Hardware-Test steht natürlich immer die Frage an, was man eigentlich testen will. Insbesondere Prozessoren haben ein weites Betätigungsfeld und daher kann man hierbei ganz schnell in die Breite gehen und massenhaft Tests aufbieten. Wir wollen uns allerdings an dieser Stelle auf Spiele-Benchmarks beschränken – und dies aus zwei Gründen: Erstens einmal entspricht dies der Zielsetzung von 3DCenter – und zweitens ist davon auszugehen, daß das Web heute am Launchtag voll sein wird von Anwendungs- und Theoriebenchmarks zu den neuen Intel-Prozessoren.

Dabei sind diese dann noch nicht einmal besonders spannend, denn zum einen ist die Performance der Nehalem-Prozessorenarchitektur unter Anwendungs-Benchmarks eigentlich schon hinlänglich bekannt – und zum anderen dürfte die Anwendungs-Performance die meisten unserer Leser nur nebensächlich tangieren, sind heutige Prozessoren im allgemeinen ausreichend schnell für alle normalen Alltagsaufgaben. Daß im Massenmarkt und außerhalb von Spezialfällen einzige Feld, wo wirklich noch Performance benötigt wird, ist allein das Feld der Computerspiele.

Allerdings deuten die meisten der üblichen CPU-Benchmarks unter Spielen eher darauf hin, daß auch unter Spielen eigentlich keine besonders leistungsfähige CPU mehr benötigt wird – oftmals werden dabei Frameraten im Sorgenlos-Bereich von über 100 fps gemessen, wenn man die Auflösung für die CPU-Tests absenkt. Wenn man dagegen die Auflösung für die CPU-Tests nicht absenkt, sondern unter realitätsnahen 1680x1050 mit 4x Anti-Aliasing testet (so wie es dann letztlich auch gespielt wird), zeigen viele Benchmarks über eine breite Palette unterschiedlichster CPUs zumeist keinen oder nur geringe Performance-Ausschläge.

Dies verleitet viele Tester und Betrachter wie gesagt zu der Annahme, daß CPU-Performance unter heutigen Spielen nicht mehr so wichtig ist – was jedoch grundsätzlich falsch ist. Denn zum einen sind durchaus Spiele bekannt, welche von Haus aus eindeutig CPU-limitiert sind – die meisten Strategietitel und auch viele Aufbausimulationen gehören dazu. Und zum anderen enthalten auch üblicherweise Grafikkarten-limitierte Spiele hier und da CPU-limitierte Spielszenen – man muß sie nur suchen und nutzen.

Vor allem aber liegt das Problem bei einer realistischen Betrachtung der CPU-Performance unter Spielen in der Benutzung von Timedemos zum Benchmarken. Timedemos funktionieren faktisch wie Videos, nur werden hierbei die erzeugten Bilder nicht einzeln abgespeichert und abgerufen, sondern jedesmal neu von der Spieleengine errechnet. Dabei wird allerdings immer nur die zu sehende Grafik neu berechnet, das Spiel läuft nicht wirklich neu ab. Vom richtigen Spiel unterscheidet ein Timedemos somit das, was im Spiel dynamisch berechnet wird: Künstliche Intelligenz und Physik.

Für die Ermittlung einer Grafikkarten-Performance ist das Fehlen dieser Punkte bei einer Timedemo deutlich verschmerzbar, weil dies zumeist CPU-Berechnungen sind. Umgedreht ist dies für die Ermittlung einer CPU-Performance ein so schweres Handicap, daß die üblichen Timedemos für CPU-Benchmarks eigentlich gar keinen Sinn machen. Es fehlen hierbei wesentliche, auf die CPU gehende Teile der Originalberechnung, die CPU wird somit nicht derart belastet wie im realen Spiel und damit weichen dann auch die Ergebnisse zwischen Timedemo und realem Spiel teilweise drastisch voneinander ab.

Dieser Punkt geht teilweise sogar so weit, daß sich ein üblicherweise als mehrheitlich Grafikkarten-limitiert bekanntes Spiel in Wahrheit bei realitätsnaher Ermittlung der Performance sogar als fast rein CPU-limitiert herausstellen kann. Dies trifft so auf Far Cry 2 zu: Setzt man hierfür den normalerweise benutzten Benchmark "Ranch" an, welcher außer einem Flyby keinerlei Interaktion mit der Spielwelt beinhaltet, zeigt das Spiel eine weitgehende Grafikkarten-Limitierung. Benutzt man dagegen den Benchmark "Action Scene", welcher ein Feuergefecht mit 20 Gegnern zeigt (wobei es sich nicht um ein Timedemo im eigentlichen Sinne handelt, da in diesem Test die Gegner-K.I. weiterhin dynamisch auf den Spieler reagiert), ist das Spiel selbst unter 1680x1050 mit 4x Anti-Aliasing (bei einer guten Grafikkarte) einwandfrei CPU-limitiert.

Und dies trifft auf eine Vielzahl an Spielen zu: Wenn man einen Test aufbauen kann, welcher die vollständigen CPU-Berechnungen inklusive K.I. und Physik beinhaltet und dann den Spieler vor eine größere Zahl an Gegnern stellt, geht es eigentlich immer in Richtung CPU-Limitierung. Natürlich benötigt dies Zeit und Geduld, ein solches Setting für jedes einzelne Spiel herauszuarbeiten und solcherart Benchmarks sind keinesfalls so problemlos durchführ- und reproduzierbar wie die üblichen Tests mittels Timedemos. Aber mittels solcher Tests kann man deutlich belegen, daß auch die CPU heutzutage noch für höhere Frameraten sorgen kann – und zwar unter absolut realistischen Bedingungen und nicht nur unter 800x600 LowQuality.

Wir wollen uns heute an dieser Stelle auf exakt solcherart Testszenarien konzentrieren, welche unter realistischen Bedingungen (1680x1050 mit höchstmöglicher Grafikqualität, anisotropen Filter und 4x Anti-Aliasing) noch Unterschiede bei der CPU-Performance zeigen. Dabei werden wir unter keinen Umständen an den Grafikeinstellungen herumdrehen, nur um per Zwang eine CPU-Limitierung zu erreichen – getestet wird ausschließlich so, wie es letztlich auch gespielt wird.

Benchmarks, bei welchen unter diesen realistischen Bedingungen dann eine Grafikkarten-Limitierung greift, sparen wir uns allerdings komplett – es ist schließlich allgemein bekannt, daß ein Großteil der Spiele unter realistischen Bedingungen so reagiert (davon abgesehen dürfte es heute in anderen Lauchartikeln auch genügend solcher Benchmarks geben). Hier und heute soll es eher um die Ausnahmen gehen – diese Fälle, wo es trotz der realistischen Bedingungen immer noch CPU-limitiert ist. Wie dies dann gegenüber der Masse der Grafikkarten-limitierten Spielen zu werten ist, wird eine Sache des Fazits und der Diskussion zum Artikel sein.

Folgende Spiele haben wir also nachfolgend ausgemessen:

  • Far Cry 2 (Patch 1.03)
  • Fussball Manager 03 (Update 3)
  • GTA IV (Patch 1.0.4.0)

Dies sieht natürlich erst einmal nach wenig aus, allerdings war in der Kürze der Zeit nicht viel mehr zu erreichen – immerhin mussten wir nicht nur die Benchmarks selber durchführen, sondern vor allem vorher erst einmal feststellen, welche Benchmarks für den Zweck eines CPU-Tests überhaupt geeignet sind. Mit der Zeit dürfte hier sicherlich noch der eine oder andere Benchmark hinzukommen, für den Augenblick müssen wir aber erst einmal mit diesen drei Benchmarks auskommen.

Was bei diesen Spielen genau getestet wurde, wird dann jeweils auf den nachfolgenden Seite erklärt. Als Testsysteme kamen vier verschiedene Systeme zum Einsatz, womit wir mit diesem Test alle drei derzeit wichtigen Prozessorarchitekturen abbilden können:

Phenom-II-System Core-2-System Lynnfield-System Bloomfield-System
CPUs Phenom II X4 955 BE (3.2 GHz) Core 2 Duo E8500 (3.16 GHz)
Core 2 Quad Q9550 (2.83 GHz)
Core i5-750 (2.66 GHz) Core i7-920 (2.66 GHz)
CPU-Testsetting - - TurboMode: off HyperThreading: on/off
TurboMode: off
Mainboard Gigabyte MA770T-UD3P (BIOS F3) Gigabyte EP45-UD3P Rev. 1.0 (BIOS F8A) Gigabyte P55-UD3 (BIOS F3) Gigabyte EX58-UD3R Rev. 1.0
Speicher 4GB OCZ Platinum Low Voltage DDR3/1600 C7 auf DDR3/1333 7-7-7-20 4GB OCZ Platinum XTC DDR2/1066 CL5 auf DDR2/1066 5-5-5-18 4GB OCZ Platinum Low Voltage DDR3/1600 C7 auf DDR3/1333 7-7-7-20 6GB OCZ Platinum Low Voltage DDR3/1600 C7 auf DDR3/1066 7-7-7-20
CPU-Kühler CoolerMaster Hyper TX3 mit 92mm Lüfter
Festplatte Samsung F1 HD322HJ 320GB
Grafikkarte Zotac GeForce GTX 295 SinglePCB 2x896MB
Treiber AMD Catalyst 9.8
nVidia GeForce 190.62
Intel 9.1.1.1015
nVidia GeForce 190.62
Intel 9.1.1.1015
nVidia GeForce 190.62
Intel 9.1.1.1015
nVidia GeForce 190.62
Betriebssystem Windows Vista Ultimate x64 SP2

Zum besseren Beleg der CPU-Limitierung bei allen benutzten Benchmarks wurde der Core i5-750 zudem auch noch übertaktet auf 3.8 GHz Takt mitgetestet. Auf diesem Takt – immerhin 42,5 Prozent höher als der default-Takt – lief die CPU immer noch mit maximal 61 Grad Celcius unter Prime. Die Spannung wurde hierbei nur mittelmäßig von 1.136 auf 1.232 Volt erhöht – wir scheinen bei unserem Serien-Modell des Core i5-750 (kein "Engineering Sample") ein wirklich taktfreudiges Exemplar erwischt zu haben, welches mit einer besseren Kühlung sicherlich auch noch die 4-GHz-Grenze erreichen kann.

Core i5-750 @ 3.8 GHz CPU-Z

Zu beachten wäre abschließend, daß wir die beiden Nehalem-basierten Prozessoren durchgehend mit deaktiviertem TurboMode vermessen haben. Dies hängt damit zusammen, daß Benchmarks mit aktiviertem TurboMode deutlich schlechter reproduzierbar sind – hinzu kommt, daß der TurboMode bei jedem PC-System und jedem einzelnen Prozessor anders wirken wird und daher schwer allgemeingültige Aussagen zu erreichen sind. Dies wird womöglich Aufgabe kommender Artikel sein, den Einfluß des TurboModus noch einmal genauer zu beleuchten.