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작성일 : 17-08-31 18:47
[정보공유] CPU 기반 렌더링 웨어의 성능은 코어 갯수와 비례한다.
 글쓴이 : zone
조회 : 733  


엔디비아에서 개발한 씨피유 기반 멘탈레이의 성능은 코어갯수가 많을 수록 빨라집니다.

CPU의 효과적인 성능을 계산하는 방법은  Amdahl의 법칙 에서 파생된 공식을 사용합니다 

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Mental Ray를 정확하게 벤치마킹하기 위해 Xeon E5-2687 V3 3.1GHz Ten Core CPU 한 쌍을 사용할 것입니다. 이를 통해 2 개의 CPU에서 최대 20 개의 물리적 CPU 코어를 테스트하여 Mental Ray가 다수의 코어와 다수의 물리적 CPU를 얼마나 잘 활용하는지 확인할 수 있습니다. 테스트 시스템의 전체 사양은 다음과 같습니다.

하드웨어 테스트
마더 보드 : Asus Z10PE-D8 WS
CPU : 2x  인텔 제온 E5-2687W V3 3.1GHz 텐 코어
램: 8X DDR4-2133 16기가바이트 ECC 레지.  (128기가바이트 전체)
GPU : NVIDIA GeForce GTX 980 4GB
하드 드라이브 : 삼성 850 Pro 512GB SATA 6Gb / s SSD
OS : Windows 10 Pro 64 비트
PSU : Antec HCP 플래티넘 1000W
소프트웨어: Mental Ray를 사용하는 3ds Max 2016 SP3 V2


결과가 가능한 한 일관성을 유지할 수 있도록 AutoIt을 사용하여 3ds Max를 시작하고 테스트 장면을로드하고 프로세스의 선호도를 설정하여 사용 가능한 CPU 코어 수를 조정 한 다음 렌더링 시간을 조정하는 사용자 정의 스크립트를 사용했습니다. 테스트 장면에서는 3ds Max 2016 샘플 파일의 3 가지 Mental Ray 샘플 장면을 사용 했습니다 가능한 경우 아치 내부 장면을 약간 수정했지만 사전 설정된 렌더링 설정으로이 장면을 남겨 두었습니다. 이 장면에서는 단일 프레임 테스트를 좀 더 집중적으로 수행하기 위해 해상도를 1920x1080으로 높였습니다. 그러나 장면을 애니메이션으로 테스트했을 때 640x480의 해상도를 유지하고 애니메이션을 11 프레임으로 제한했습니다. 그렇지 않으면 더 낮은 코어 수로 렌더링하는 데 오랜 시간이 걸렸을 것입니다.

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테스트 결과를 분석하기 위해 단일 코어로 완료하는 데 걸린 시간과 비교하여 최대 20 개 코어로 장면을 렌더링하는 데 걸리는 시간을 기준으로 결과를 제시합니다. 이 결과로부터 Amdahl의 법칙을 사용하여 렌더링의 병렬 효율성을 추정합니다. 100 %는 높은 코어 수 CPU가 이상적인 완벽한 효율이지만 더 높은 코어 수 (더 낮은 코어 수의 비용으로도)의 CPU를 갖는 효율 저하가 점점 더 중요 해지고 있습니다.

한 가지 확실한 점은 우리의 테스트가 우리가 사용한 파일과 설정에 대해서만 100 % 정확하다는 것입니다. Mental Ray가 다중 CPU 코어를 얼마나 잘 사용할 수 있는지에 대해 상당히 정확한 측정을 제공 할 수 있지만, 작업하려는 장면에 대해보다 정확한 결과를 원한다면 Amdahls Law  가이드를 사용하여 CPU 성능 예측을 따르는 것이 좋습니다  시간이 많이 소요되는 프로세스가 될 수 있습니다 (오토메이션을 사용하고 적당한 환경에서만 장면을 렌더링하더라도이 기사에 대한 테스트에는 상당한 시간이 소요됨). 그러나 병렬 효율성이 정확히 무엇인지 확실히 알 수있는 유일한 방법 입니다.

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이 세 가지 렌더링에서 각각 98 %, 95.25 % 및 97 %의 효율성을 보았습니다. 이러한 모든 결과를 결합하면 Mental Ray를 사용하여 단일 프레임을 렌더링 할 때 ~ 97 %의 전체 멀티 코어 효율성을 얻을 수 있습니다. 97 %는 매우 높게 들릴 수 있지만 (실제로는 꽤 괜찮습니다), 기본적으로 이것이 의미하는 바는 20 개의 CPU 코어로 20 배의 속도 향상을 보지 않고 (실제로는 100 % 효율성을 가진 프로그램입니다) 평균 속도는 약 13 배입니다. 이 때문에 많은 경우 코어 수가 약간이지만 주파수가 높은 CPU가 코어 수가 많고 주파수가 낮은 CPU보다 성능이 좋지 않을 수 있습니다.

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프로그램은 각 프레임 사이에 여러 계산을해야하기 때문에 애니메이션은 단순한 단일 프레임 렌더링보다 조금 더 진행됩니다. 이러한 중간 작업은 종종 단일 스레드 (단일 코어 만 사용할 수 있음)이므로 애니메이션의 전반적인 병렬 효율성은 단일 프레임 렌더링에 비해 낮아지는 경향이 있습니다. 사실 그것은 우리의 테스트에서 본 것입니다.

이 장면에 대한 단일 프레임 렌더링의 효율성은 97 % 였지만 11 프레임 애니메이션 렌더링의 효율성은 95.25 %로 떨어졌습니다. 그만큼 큰 것이 아니지만 근본적으로 20 코어가 약 25 % 덜 효과적입니다 단일 프레임 만 렌더링 할 때 한 가지 명심해야 할 것은 애니메이션의 각 프레임을 렌더링하는 데 시간이 오래 걸릴수록 전체 멀티 코어 효율성이 낮아져야한다는 것입니다. 이는 공간에서 카메라의 위치를 변경하는 것과 같은 일을하는 것이 상당히 고정 된 시간을 차지하는 경향이 있기 때문입니다. 따라서 상대적 시간이 적을수록 전체 효율성에 미치는 영향이 적습니다.

전반적으로, Mental Ray는 상당히 우수한 CPU 확장 성과 많은 수의 CPU 코어를 활용할 수 있습니다. 그러나 완벽하지는 않으므로 정확한 CPU를 구매하기 위해서는 Mental Ray의 다양한 CPU 성능을 결정해야합니다. 이를 위해 우리는 Amdahl의 법칙을 다시 한번 적용 할 것입니다. 그러나 이번에는 반대로 CPU의 이론적 인 성능을 핵심 카운트, 빈도 및 우리가 측정 한 병렬 효율성을 기반으로 발견하십시오. 이러한 결과는 "모든 코어 터보 부스트"주파수 (모든 코어가 활성화되었을 때 CPU가 실제로 실행되는 속도)를 사용하여 계산되었으며 제품 이름에있는 기본 주파수는 계산되지 않았습니다. 우리는 광고 된 주파수, 최대 Turbo Boost 및 최근의 여러 게시물에서의 모든 코어 Turbo Boost 간의 차이점을 다루었습니다.Xeon E5v3의 모든 코어 터보 부스트 및 Amdahl의 법칙 및 실제 CPU 속도 - 사용자가 보는 것은 항상 얻을 수있는 것은 아닙니다 . 모든 코어 터보 (불행히도 CPU 사양에 자주 열거되지는 않음)를 사용하면 각 CPU의 실제 성능을 훨씬 정확하게 예측할 수 있습니다.

[+] 모든 Xeon E5 V3 CPU의 예상 성능 표시

모든 단일 및 이중 E5 V3 CPU (코어 i7에 상응하는 것)의 예상 성능을 보려면 위의 옵션을 자유롭게 확장하십시오. 이 숫자를 실제로 파헤 치면  Mental Ray에서 성능 이 떨어지는 CPU에 더 많은 돈을 투자하는 것이 매우 쉽다는 것을 알게 될 것  입니다. 이를 방지하기 위해 각 CPU 선택과 관련된 비용뿐만 아니라 예상 성능 수치를 면밀히 검토 한 결과 가격 대비 성능이 가장 좋은 7 가지 CPU 옵션 (단일 CPU 3 개 및 이중 CPU 4 개)을 발견했습니다.



위의 축소 된 표를 파고 들지 않고 각 CPU가 서로에 대해 어떻게 수행하는지에 대한 아이디어를 얻기 위해 Mental Ray에서 장면을 렌더링하는 이론적 인 시간을 보여주는 그래프를 만들었습니다. 우리가 테스트 한 것들 :

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보시다시피, 모델이 증가 할 때마다 (가격은 물론) 렌더링 시간이 크게 줄어 듭니다. 위의 각 CPU 간의 렌더링 시간의 차이는 8 %에서 거의 20 %까지이지만 평균적으로 차이는 약 14.5 %입니다. 

마지막으로 우리가 알아야 할 점은이 CPU가 Mental Ray를위한 최적의 성능을 제공해야하지만 시스템 전체에있어 최상의 CPU가 아닐 수도 있다는 것입니다. 시스템을 사용하는 다른 프로그램에 따라, 정기적으로 사용하는 다른 프로그램의 성능을 크게 향상 시키려면 Mental Ray에서 약간의 성능을 희생하는 것이 좋습니다.








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