Mantle-API: FX-8350 so schnell wie Core i7-4770K

Auf dem Developer Summit 2013 hat AMD mit seinen Partnern nicht nur die Mantle-Schnittstelle vorgestellt, sondern auch eine Techdemo des API demonstriert. Entwickler Oxide Games zeigte eine frühe Version der Star-Swarm-Demo, die durch Mantle sehr gut mit vielen CPU-Kernen skaliert und damit insbesondere AMDs FX-Prozessoren viel besser auslastet.

Mantle verringert nicht nur den API-Overhead, weswegen "20 Prozent mehr GPU-Leistung nicht unrealistisch" sind, sondern verbessert auch das CPU-Multithreading auf Treiberebene und erhöht zugleich die Draw Calls pro Frame - Befehle, welche die CPU an die GPU sendet - massiv. Beides sorgt dafür, dass die Recheneinheiten von Prozessoren mit vielen Kernen effektiver genutzt werden. Wenn die CPU limitiert, was beispielsweise bei einem schwachen Prozessor oder bei Spielen der Fall ist, die durch viele Einheiten eine hohe CPU-Leistung erfordern, erhöht sich die Bildrate, wenn vier statt zwei Kerne zur Verfügung stehen.

Eine Skalierung von vier auf sechs oder gar acht Recheneinheiten ist jedoch nur selten messbar - Battlefield 4 und Crysis 3 sind hier die positiven Ausnahmen. Gerade Strategiespiele wie Rome 2 oder Starcraft 2 sind schlecht parallelisiert, die Nitrous Engine soll dies laut Dan Baker und Tim Kipp vom Entwickler Oxide Games ändern.

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Oxide Games' Präsentation zur Nitrous-Engine und dem Mantle-API (Bild: AMD)

Die Nitrous Engine ist für Strategiespiele ausgelegt und basiert auf dem Simultaneous Work And Rendering Model (SWARM). Dieses soll über 10.000 Prozesse pro Frame abarbeiten können und ausgehend von vier Kernen die Weichen für mehr als acht Recheneinheiten stellen. Damit die GPU von der CPU schnell ihre Daten erhält und somit der Prozessor nicht limitiert - was in Strategiespielen oft passiert -, setzt Oxide Games auf Mantle und dessen Fähigkeit, sehr viele Draw Calls auf viele Kerne zu verteilen. Denn während sich die Hardware rasend entwickele, so Tim Kipp, sei die Direct3D-Schnittstelle in vielerlei Hinsicht nicht in der Lage, dieses Potenzial zu nutzen.

Innerhalb von zwei Monaten habe Oxide Games Mantle in die Nitrous Engine integriert, der Treiber-Code-Aufwand halte sich mit zusätzlichen 1.000 Zeilen in Grenzen. Das Resultat sei eine Reduktion des API-Overheads um den Faktor zehn, die Skalierung mit CPU-Kernen sei sehr viel besser. Die hauseigene Star-Swarm-Demo würde stellenweise mit Mantle dreimal so schnell laufen und somit insbesondere von Prozessoren mit acht und mehr Kernen profitieren.

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Oxide Games' Präsentation zur Nitrous-Engine und dem Mantle-API (Bild: AMD)

CPU-Benchmarks mit der Techdemo lassen darauf schließen, dass ein 160 Euro teurer FX-8350 eine Leistung vergleichbar mit dem 280-Euro-Chip Core i7-4770K bietet. Gerade in Spielen ist der i7 durchschnittlich ein gutes Drittel flotter, die Bandbreite reicht hier von rund 20 Prozent Vorsprung (Crysis 3) bis hin zu mehr als doppelt so viel fps (Starcraft 2). Der FX basiert auf vier Modulen mit je zwei Integer- und insgesamt vier Gleitkomma-Einheiten, der i7 nutzt vier Kerne mit je einer im Vergleich zum FX stärkeren INT und FPU. Der AMD-Prozessor erreicht daher seine maximale Leistung nur bei Software, die sehr stark parallelisiert und deren Code an die Gleitkomma-Einheit angepasst ist (etwa FMA) - auf Spiele trifft dies eher selten zu.

Star Swarm soll zeigen, wie in Zukunft Spiele mit massivem Multithreading aussehen sollen: Die Techdemo auf Basis der Nitrous Engine simuliert eine Weltraumschlacht mit vielen Raumschiffen und Partikeleffekten. Oxide Games plant, Star Swarm mit Mod-Unterstützung im ersten Quartal 2014 zu veröffentlichen. Im gleichen Zeitraum könnte auch der Mantle-Patch für Battlefield 4 erscheinen. Der bisherige Plan, dieses im Dezember auszuliefern, scheint gekippt - Entwickler Dice kümmert sich um die Fehlerbehebung.