Leistungsanalyse von Graphiksystemen Semesterarbeit Winter 1998/1999 Stephan Würmlin Pascal Kurtansky ETH Zürich Departement Informatik Institut für Wissenschaftliches Rechnen Forschungsgruppe Graphische Datenverarbeitung Prof. Dr. Markus Gross Betreuer: Daniel Bielser Reto Lütolf 1Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung v Abstract vii Aufgabenstellung ix 1 Einleitung 1 1.1 Benchmarks . 1 1.2 Graphikleistung . 1 1.2.1 3D Anwendungsleistung . 2 1.2.2 Leistung von OpenGL Graphikoperationen . 2 1.3 Systemleistung . 3 1.4 Die getesteten Computersysteme . 3 1.5 Überblick . .4 BESCHREIBUNG DER SYSTEME 7 2 Indigo2 XZ/Extreme und Maximum Impact von SGI 9 2.1 Systemarchitektur der Indigo2 mit XZ/Extreme . 10 2.2 Systemarchitektur der Indigo2 Maximum Impact . 12 2.3 XZ und Extreme Graphiksystem . 12 2.3.1 Die Standard Rendering-Pipeline . 13 2.3.2 Das CPU-Interface . 14 2.3.3 Das Geometry-Subsystem . 14 2.3.4 Das Raster-Subsystem . 15 2.3.5 Das Display-Subsystem . 16 2.3.6 Die XZ und Extreme Graphic-Features . 17 2.4 Das Maximum Impact Graphiksystem . 19 3 Die O2 von SGI 21 3.1 Systemarchitektur . 22 3.1.1 Systemplatine . 22 3.1.2 Die Prozessoren: MIPS R5000 und R10000 . 23 3.1.3 Der R10000 in der O2 . 26 3.1.4 Der Speicher (UMA) . 27 3.2 Graphikleistung . 30 3.2.1 Allgemeine Bemerkungen . 30 3.2.2 Vergleich mit Indigo2 Systemen . 31 4 Die Octane von SGI 33 4.1 Die Octane Modelle . 34 4.2 Systemarchitektur . 35 4.2.1 Systemplatine . 35 4.2.2 Die Crossbar-Switch Technologie . 38 4.3 Graphiksystem . 39 i ii Inhaltsverzeichnis 5 Die Onyx2 von SGI 41 5.1 Systemarchitektur . 42 5.1.1 Übersicht . 42 5.1.2 Multi-Pipe Rendering Mode . 46 5.1.3 Aufbau der Onyx2 . 47 5.1.4 Hypercube Architektur . 48 5.1.5 Node-Boards und I/O Subsystem . 51 5.1.6 Die Prozessoren: MIPS R10000 . 54 5.2 Graphiksystem . 55 5.2.1 Verarbeitungsschritte in der Visualisierungs-Pipeline . 55 5.2.2 Graphic-Features und weitere Spezialitäten . 56 6 Ultra 1 von SUN 59 6.1 Systemarchitektur der Ultra1 . 61 6.1.1 Der UPA Crossbar-Switch . 62 6.1.2 Der Prozessor: UltraSPARC I Version 9 . 63 6.2 Graphiksysteme . 65 6.2.1 SUN Ultra 1 mit Creator 3D . 65 6.2.2 Elite 3D m3/m6 . 68 7 Zwei PC Systeme 69 7.1 Systemarchitektur . 69 7.1.1 AGP von Intel . 69 7.1.2 Die Prozessoren . 72 7.2 Graphiksystem . 74 LEISTUNGSANALYSE UND BENCHMARKING 77 8 Der Viewperf Benchmark 79 8.1 Einführung . 79 8.1.1 Charakteristiken von Viewperf . 80 8.1.2 Das geometrische Mittel . 81 8.2 Die Viewsets . 81 8.2.1 ProCDRS - Pro/DESIGNER . 84 8.2.2 DX - Data Explorer . 85 8.2.3 DRV - Design Review . 86 8.2.4 AWadvs - Advanced Visualizer . 87 8.2.5 Light - Lightscape . 88 8.2.6 CDRS - Conceptual Design Rendering Software . 89 8.3 Benchmarking mit Viewperf . 89 8.3.1 Beispielaufruf von Viewperf . 90 8.4 Kompilieren von Viewperf . 90 8.4.1 Sun unter Solaris . 90 8.4.2 SGI unter IRIX . 91 8.4.3 Pentium Pro/Pentium II unter Windows NT . 91 8.5 Zusammenfassung . 91 Inhaltsverzeichnis iii 9 Der GLperf Benchmark 93 9.1 Einführung . 93 9.1.1 Charakteristiken von GLperf . 95 9.1.2 Unterschiede zwischen Viewperf und GLperf . 97 9.2 Die OPC Skripte . 98 9.2.1 BgnEnd.rgb . 98 9.2.2 CopyPixl.rgb . 99 9.2.3 DrawPixl.ndx . 100 9.2.4 DrawPixl.rgb . 100 9.2.5 FillRate.rgb . ..