实战AMD Mantle游戏性能加速

　　最近有关AMD Mantle API有助于提高游戏性能的话题被炒得热火朝天，本刊之前的文章中也对Mantle系统进行过一些介绍。纸面上看，Mantle系统的效果很美好，但实际中的效果究竟如何，能否达到传说中那样惊人的性能提升呢？本文就对目前支持Mantle API的游戏《战地4》和《神偷4》进行了实际测试，可让大家一探究竟。

　　Mantle是AMD推出的一个全新API技术，被AMD最新发布的Hawaii架构Radeon R9 290系列等显卡率先支持。相比DirectX等主流API，Mantle具有针对AMD显卡进行优化，更能发挥游戏性能的特色。在本刊之前的内容中，曾有过关于Mantle技术的详细介绍和分析。在此，我们只想再次强调下Mantle的意义，它是我们有兴趣测试MantleAPI的原动力。

　　GPU发展了这么多年，从最初核心内集成数百万个晶体管到目前的最多71亿晶体管，主要倚重的还是制作工艺的进步，加大了晶体管密度。再配合架构改进，成功推动了GPU性能的快速进步。但是随着制作工艺的水平越来越接近目前的物理极限，GPU晶体管数量进一步扩大的潜力削弱，性能发展速度也因此慢了下来。GPU如果还要像之莳一样保持高速发展，而今之计是在架构设计和软件优化上下功夫来的更为实在，也相对更可行。

　　架构设计不需要说了，AMD和NVIDIA都是这方面的专家，也一直在做这方面的努力。从近两代两家产品架构变更时带来的惊艳进步看，架构的改进还是颇有成效。但是软件方面目前显得不是很乐观。自从微软的DirectX规范雄霸图形API世界后，无论是AMD、lIVIDIA还是游戏厂商等，都只能在DirectX下进行开发和拓展。虽说DirectX也在不断发展，但它的效率和性能提升却远不及硬件的更新幅度。发展至今，DirectX的软件架构体系中诸多潜在问题开始显现，尤其是CPU-GPU这两个性能芯片的数据调配、资源使用效率等，都谈不上很高效。

　　在DirectX 9之前的时代，DirectX保持了高速发展的态势，快速发展给DirectX带来了颇多的新功能，也让人们看到了图形技术发展的方向。但进入DirectX 10，尤其是DirectX 1 1时代后，DirectX的发展速度变慢了很多，目前的DirectX 1 1还是五年前发布的版本。其原因除了硬件和软件的开发速度难以匹配外，还有一个主要原因就是目前的DirectX11本身太难用．效率存在问题，导致在大量主流硬件上运行效果不太理想。

　　为了解决这个问题，AMD想了一个新办法。之前的游戏、GPU和CPU之间的控制操作，中间的沟通和数据调配几乎全部都是由DirectX来完成，DirectX起到了关键的中间层作用。然而微软毕竟不是AMD，它们并不完全熟知显卡的底层设计，导致DirectX在调度硬件时的效率难以让人满意。而AMD非常熟悉自己的硬件、软件结构，那么为什么不使用一种全新的中间层来替代掉DirectX调度硬件时效率低下的部分，从而提升整体运行性能呢？于是，经过长期的研发，在GCN架构上，AMD推出了名为Mantle的API。

　　根据AMD的数据来看，Mantle能够带来非常明显的理论性能提升。比如Draw Call的数量最多可以提升到十万个，同时能保证比较流畅的帧率。此外，Mantle对多核心CPU的多线程利用也远远好于普通的DirectX。AMD希望和游戏厂商、引擎厂商来共同推广Mantle，使得其能够在AMD GCN显卡上良好运行，也希望游戏设计时就考虑采用让Mantle中间层来部分替代行业内一直约定俗成的DirectX。希望通过软、硬件高效结合的方式，让AMD显卡在采用Mantle API谩计的游戏中获得更为出色的眭能。

　　由于Mantle是一个全新的API，且并非独立于DirectX系统自成一派，而是依附于DirectX运行。因此，如果要体验到Mantle的技术魅力，除了需要准备GCN架构的新系列A M D显卡，还需要在软件上做好准备。软件方面，游戏必须使用支持Mantle的版本，AMD催化剂驱动程序必须使用支持Mantle的版本，目前最新的版本是催化剂14.3beta。另外值得一提的是，目前AMD的Mantle也可以对APU进行性能加成，但最好是目前最新Kaveri系列APU，诸如A10-7850K等型号。

　　AMD目前正在和大量的游戏厂商、游戏引擎厂商合作，力求在未来多款游戏中能够加入对Mantle的支持。截止现在，包括“寒霜3”、“CryEngine 3”等著名游戏引擎都确认可以提供对Mantle的支持。游戏方面，目前已经发售的游戏中，确认有三款包括《战地4》、《神偷4》已经具备Mantle支持、《极品飞车：宿敌》即将提供对Mantle支持。此外，还有多达十余款游戏，准备在未来提供对Mantle的支持，包括《星际公民》、《植物大战僵尸：花园战争》、《狙击精英3》．《龙腾世纪：审判》、《啥瓦那》、《火星》、《质量效应》系列某款游戏、《镜之边缘2》、《星际掌控》、《星球大战：前线》等。

　　接下来，本文将对目前已经支持Mantle的两款游戏一《战地4》和《神偷4》进行相关的性能测试，看看Mantle究竟能在DirectX系统的基础上，带来怎样的性能提升。 为了确切地体验在有Mantle辅助后，系统相比单纯DirectX环境下的游戏优势，我们将重点测试、对比同硬件平台在《战地4》和《神偷4》中开启、关闭Mantle技术前后的性能变化。

　　测试中，为了尽可能地贴近用户使用习惯，在《战地4》中开启了4倍MSAA，地图选择了多入场景中的Siege of Shanghai。对比显卡选择了Radeon R9 290X/280X和GTX 780Ti/770。在我们此前的测试中，GTX 780Ti在DirectX环境下的性能要略强于R9 290X，GTX770略强于R9 280X，但两块N卡并不支持Mantle。R9 290X/280X则能同时支持DirectX和Mantle。在开启Mantle后，R9 290X/280X究竟能有怎样的表现，能否超越自己的DirectX模式，又能否逆袭DirectX坏境下的GTX 780Ti、GTX 770呢？

　　从测试成绩来看，Mantle效果明显，开启后R9 290X的表现相比纯DirectX环境获得了大约14% -17%的性能增长。这样大幅度的性能增长，也使得R9 290X、R9 280X在游戏时的绝对帧数成功逆袭了GTX 780Ti、GTX 770。不仅如此，最新的AMD显卡催化剂驱动还带来了游戏稳定性的改进，在游戏最低帧数和游戏卡顿等细节处又有了大幅度的优化和改进，整体游戏体验更为流畅、舒适。

　　遗憾的是Mantle版《战地4》还存在一些小问题。最早支持Mantle的《战地4》版本，存在Mantle模式画面和纯DirectX版本有明显差异的问题。后来DIEC称是他们的代码出现了问题，并联合Mantle修正问题。随后游戏更新以及AM D催化剂驱动更新后，Mantle模式的画质和DirectX版本不一致的问题得到改善。在目前的游戏中，Mantle版《战地4》和DirectX版本画质只存在些许不太明显的的差异，比如远处景物DirectX版本略微鲜明一些等，但总的来说两者画质差距极其微小基本可以忽略不计了。倒是Mantle带来的性能提升振奋人心，相当于免费让玩家的显卡性能升级了一个档次。

　　《神偷4》的测试结果和《战地4》基本相当。AMD显卡在Mantle的加成下都有了比较明显的性能提升。此外，《神偷4》基本不存在DirectX和Mantle不同版本画质表现不一致的情况，目前没发现任何显著差异。

　　1．Mantle对高端显卡的作用更明显

　　AMD对Mantle的性能提升幅度并没有详细介绍，而是说最高53%。就我们的测试情况来看，高端显卡的提升幅度更大。我们猜测其原因很可能是Mantle作为API调度层，并不会对GPU本身的计算能力带来什么影响。而是意在降低CPU-GPU之间的信息延迟并产生更多的细化执行命令，提高并行处理能力。这样一来，对高端显卡而言，Mantle可以显著减少GPU的等待时间，因此性能增加会比较明显。但是对于中低端显卡而言，GPU本身计算能力就不足，经常处于“被等待”状态，因此Mantle即使能够带来更高的执行效率，受限于硬件规格，也很难发挥出作用了。

　　2.APU也能享受Mantle提速

　　除了高端独立显卡外，Mantle还能优化APU的独昱核心。据国外玩家爆料，在新的A10-7850K APU上，Mantle最多可以带来40%的性能提升。这无疑是非常惊人的。目前AMD也没有说明为什么Mantle可以为APU带来这样巨大的性能提升幅度，不过有一点可以肯定的是，Mantle肯定对APU特殊的CPU+GPU结构进行了优化。APU独显核心规格虽不算高，但相对独显，APU内部更易因CPU和GPU的调度问题影响效率，Mantle在此恰好有用武之地。本文由于测试硬件限制，暂时无法为大家带来APU的Mantle性能测试，后续会为玩家补上相应成绩。

　　3．DirectX 12是Mantle克星？

　　微软在不久之前宣布了DirectX 12，其中部分内容和Mantle的优化方式非常类似，同样加入了更底层的API，从而能让开发者更加接近硬件、提高资源效率。很多玩家担心Mantle的未来不够理想。实际上DirectX 1 2尚未完成技术规范制定，需要到201 5年才可能和用户见面。Mantle的效果已经显现，而DirectX 12还在襁褓中，谁能肯定DirectX 1 2发布后效率就一定更高呢？实际上DirectX12不得不兼顾各家硬件以保证通用性，难以针对某硬件将效卒大幅提高。因此在可以预见的未来Mantle还将是API层面加速AMD显卡性能的最好解决方案。

　　从测试可以看出，Mantle的实际表现基本符合设计预期，发挥出了相对更高的效率。在目前已经推出的两款新游戏中，至少能让R9系列A卡获得8%以上的性能提升，最高增益幅度更是超过20%。没有芯片换代、没有架构革新，仅仅在API和GPU驱动中做出调试和优化，这个结果已经非常令人满意了， 就习惯了工艺换代，架构更新才能带来性能增长的显卡领域，Mantle绝对是近年来少有的技术创新。它甚至隐隐地为人们指出了未来GPU的一大发展方向，那就是通过软件层对硬件进行充分优化，以更深层次的挖掘硬件潜在性能。就产业合作层面看，AMD甚至表示只要NVIDIA愿意，Mantle也可以提供对NVIDIA硬件的支持。不过目前看来NVIDIA不太可能支持AMD提供的开发标准。至于玩家，只要静静等待更多支持Mantle的游戏即可，毕竟买显卡就是用来玩游戏的，现在有了Mantle的AMD显卡将借此拥有更高附加值，加量不加价何乐而不为呢？