WinXP 32-bit vs. WinXP 64-bit Performance

xxmartin

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Nachdem es ja nun schon eine Weile die Final-Version von Windows XP 64 Professional gibt (Build 3790, Service Pack 1) - und es aufgrund mangelnder neuer Hardware gerade nichts sinnvolleres zum Benchmarken gibt ;D - war ich dazu geneigt, einen Performancevergleich zwischen der 32-bit und 64-bit Variante mit den einschlägigen Benchmarks anzustellen. Ich hatte früher bereits erste Builds von WinXP64 getestet, die Performance war allerdings noch sehr bescheiden sowie der Treibersupport mangelhaft. Dies hat sich bis zum heutigen Tag allerdings massiv geändert.

Am angenehmsten an der ganzen Sache: jeder kann sich kostenlos eine Evaluation Copy von Windows XP Professional x64 Edition bei Microsoft herunterladen. Einen sauberen Key (mit dem man kein Genuine Advantage fürchten muß *lol* ) bekommt man per Mail mitsamt dem Download-Link (ca. 560 MB) freilich dazu.

http://www.microsoft.com/windowsxp/64bit/default.mspx



Dies habe ich also getan, ein paar Partitionen auf meinem RAID freigeräumt und der Spaß konnte beginnen. Das erste Problem allerdings bereits nach wenigen Sekunden : um auf mein RAID installieren zu können, muß dieses natürlich auch erkannt werden. Die mitgelieferte RAID-Disk von DFI war allerdings 32-bit only. Nach etwas Recherche gab's dann aber auf der DFI Webseite ein Image der SATA-RAID Driver Disk als 64-bit Version. Glücklicherweise blieb es bei diesem frühen Problem, denn danach ging es zügigst und ohne weitere Umstände weiter. Alle nötigen Treiber gab's sofort als 64-bit Variante und alle Geräte wurden sauber erkannt.



Soweit so gut. Nun zur Konfiguration meines Systems für die Tests.

Opteron 170 Dual-Core @ 3 GHz (10*300)
2 GB Infineon CE-5 @ 250 MHz @ 3.0-3-2-8 1T @ flotten Subtimings
DFI nForce4 SLI-DR Expert @ Bios 03/29/2006
2x 7900 GTX @ SLI @ 740 / 880



Die Benchmarks sind:

SiSoft Sandra 2005 Lite SR3 (10.69) - Link
7-Zip Komprimierungstool v4.32 - Link
Cinebench 9.5 - Link
ScienceMark2 (21. März 2005) - Link
3DMark01 SE, 3DMark03, 3DMark05, 3DMark06; jeweils die aktuellen Patches


Wer weitere Anwendungen und Benchmarks sucht, die bereits als 64-bit Versionen vorliegen, kann z.B. hier nachschauen:
http://www.winfuture-forum.de/index.php?showtopic=34565


Ich habe mir mit 7-Zip, Cinebench und Sciencemark nicht nur populäre und multithreaded Real-World-Benchmarks ausgesucht sondern eben auch solche mit aktueller Codebasis, welche es als native 64-bit Versionen gibt. Diese halte ich für wesentlich aussagekräftiger als "Steinzeit"-Benchmarks wie SuperPI mit Code von 1995, welche in keinster Weise mehr reale Architekturperformance widergeben können (ich sag nur Yonah-SuperPI-Luftblase). Wer heutzutage einen neuen PC mit Kriterium SuperPI kauft (der im Fall von Yonah sogar noch ohne 64-bit Features ist), dem ist wohl nicht mehr zu helfen.

Die 3DMarks als reine 32-bit Applikationen haben einen besonderen Grund, weshalb ich mir hier eventuell Steigerungen erwarte. Details dazu aber weiter unten.



Die Systeme sind wie folgt konfiguriert:

Windows XP Home Edition (32-bit)
Service Pack 2
nForce4 AMD 6.70
Forceware 84.43

Windows XP Professional x64 Edition
Service Pack 1 (Build 3790)
nForce4 AMD 6.69
Forceware 84.25

Eine 84.43 gibt es im Moment nicht als 64-bit Version. Es existieren aber ohnehin keinerlei Performanceunterschiede zwischen der 84.25 und 84.43 (bereits anderweitig getestet).
Auf beiden Systemen läuft DirectX 9.0c in der Version von April 2006.



Nachfolgend habe ich stets die Screenshots so angeordnet, daß links das Ergebnis der 32-bit Variante und rechts das Ergebnis der 64-bit Variante zu sehen ist.


32bit_winxp.png
64bit_winxp.png




zu den Zahlen



SiSoft

CPU



Eine sehr deutliche Steigerung, die sonst mindestens 300 MHz CPU-Takt erfordern würde.

+9.3% INT
+7.1% FLOAT


MEM



Der leichte Zuwachs der Speicherbandbreite im INT und etwas deutlichere Zuwachs im FLOAT ist überraschend, ließ sich aber durch mehrmalige Läufe bestätigen. Der Unterschied ist zwar gering, aber dennoch mit meßbarem Vorteil für die 64-bit Version.


MULTIMEDIA



Die Multimedia-Tests sind nicht direkt vergleichbar in der 32-bit und 64-bit Version, da im 64-bit Betrieb mit doppelter Genauigkeit gerechnet wird als auch im Integer SSE gegen SSE2 gemessen ist. Man sieht schnell den Unterschied x4 / x4 und x16 / x8. Der SSE2 Float Durchsatz ist dennoch um satte 11.3% höher.



Cinebench



Wie bereits aus anderen Tests bekannt, ein sehr deutlicher Schub für die 64-bit Version. Verglichen mit reiner CPU-Taktung bräuchte es bei theoretisch optimaler linearer Skalierung auch hier mindestens 300 MHz mehr im 32-bit Betrieb.

+12.8% 1 CPU
+12.9% multithread



ScienceMark

Memory



Auch hier ein durchweg mehr als deutlicher Vorsprung für die 64-bit Version.

+31.8% L1
+12.8% L2
+3.2% Memory


Primordia



Eine sehr deutliche Laufzeitverbesserung in der 64-bit Umgebung ist auch hier zu messen.

+14.2% Primordia


Molecular Dynamics



Der Molecular Dynamics Benchmark scheint mir hingegeben suspekt. Ein Zuwachs von 64.3% kann ich mir so recht nicht vorstellen, wenngleich die Simulationsergebnisse korrekt sind und in der gleichen Größenordnung. Entweder kann sich der starke Zuwachs in der L1 Bandbreite hier extrem auswirken (immerhin ist im 64-bit Betrieb der L1 Durchsatz gut 7-fach höher als der Speicherdurchsatz zum DDR) oder es liegt ein Softwarefehler vor. Falls die Laufzeit korrekt ist, wäre es allerdings höchst bemerkenswert.

UPDATE

Von offizieller Seite bestätigt - die Ergebnisse sind korrekt. :) Hier ownen die 64-bit also ganz besonders.

+64.3% Moldyn



7-Zip

2M




8M




16M




96M




7-Zip als multithreaded Komprimierungstool kann ebenfalls im 64-bit Betrieb glänzen (von WinZip habe ich bisher weder einen multithreaded noch eine 64-bit Version gesehen :] ).

+10.6% 2M
+6.2% 8M
+5.2% 16M
+4.0% 96M



3DMark's

3DMark01 SE



Ja, und hier nun die große Überraschung. Eine reine 32-bit Applikation wie es die 3DMark's sind, sollte eigentlich 0.0% Performanceunterschied in einer 64-bit Umgebung zeigen (tatsächlich sogar minimalste Verluste [ d.h. unter 0.5% ] zu erwarten durch die mittels WoW64 bereitgestellte 32-bit Laufzeitumgebung). Doch dem ist nicht so.

Denn hier greift eine Tatsache, die auch bereits bei den multithreaded Grafikkartentreibern galt: obwohl die meisten Spiele singlethreaded sind, erreicht man eine deutlich höhere Performance mit Dual-Cores aufgrund der multithreaded Grafikkartentreiber, die die CPU besser auszureizen wissen. Und da die Nvidia Forceware Treiber nicht nur multithreaded sondern auch nativ in 64-bit sind, profitiert somit jede 3D-Anwendung vom 64-bit Betrieb dank der schnelleren 64-bit Grafiktreiber, auch wenn die Anwendung selbst lediglich in 32-bit Code vorliegt. Neben den 3DMarks profitiert also auch jedes Games.

Die Steigerung mit deutlich über 1.000 Punkten im 3DMark01 ist allerdings auch nur deshalb so extrem deutlich, da der 3DMark01 am stärksten CPU-limitiert ist und die Grafikkarten dabei eine ruhige Kugel schieben. Hier kann der Grafikkartentreiber somit durch stärkere CPU-Nutzung am meisten herausholen.


+3.5% 3DMark01 SE


3DMark03



Gleiche Erklärung wie zuvor. Doch im wesentlich grafikkartenlastigeren 3DMark03 sind es nur noch 0.7% Zuwachs, welche allerdings sehr konstant in jedem einzelnen Benchmark (siehe detaillierte FPS-Zahlen) nachzuvollziehen sind. Da die neueren 3DMarks 03/05/06 ziemlich "genau" sind, d.h. kaum um einen Mittelwert schwanken (meist nur 10-40 Punkte Toleranz), ist die geringe Prozentzahl dennoch signifikant und keinesfalls Meßungenauigkeit.

+0.7% 3DMark03


3DMark05



Der 3DMark05 tanzt als einziger der Serie aus der Reihe und verliert minimal. Dies konnte ich durch mehrere Durchläufe bestätigen. Woran der Unterschied liegt, kann ich allerdings nicht erklären - zumal die Verluste ausschließlich im Firefly Forest auftreten. Im reinen CPU-Test dann auch wieder ein schöner Vorteil für die 64-bit Version, der ähnlich im 3% Rahmen wie der 3DMark01 liegt.

-0.5% 3DMark05
+2.8% 3DMark05 CPU


3DMark06



Der 3DMark06 reiht sich wieder schön in die Serie ein und zeigt den stärksten Zuwachs wie zu erwarten im CPU-Test.

+1.0% 3DMark06
+2.4% 3DMark06 CPU





Was bringt's?

Im Großen und Ganzen bin ich mit der Performance im 64-bit Betrieb zufrieden. Wenn ich noch an die ersten 64-bit Treiber und ersten Builds der WinXP x64 Edition denke, kommt mir das Grausen. Die "Evolution", die hier mittlerweile im 64-bit Bereich stattgefunden hat, kann sich somit sehen lassen. Bedenkt man außerdem, daß hinter allen bisherigen 32-bit Benchmarks hochgradig ausgereifte und optimierte 32-bit Compiler stehen und die 64-bit Compiler dagegen wie frischgeschlüpfte Küken aussehen, bin ich sehr zuversichtlich, daß zukünftig weitere Steigerungen im 64-bit Bereich folgen werden. Spätestens mit Windows Vista 64-bit wird auch das letzte Hardwarestück mit 64-bit Treibern versorgt sein und die Compilerentwicklung sowie 64-bit Optimierung stärker vorangetrieben werden. Weitere inkrementelle Performancesteigerungen sind somit sicher zu erwarten.

Insbesondere die durchweg mindestens 10% Leistungszuwachs in reinen CPU-Szenarien als auch die unerwarteten Steigerungen im 3D-/Gaming-Bereich überzeugen mich. WinXP 64 wird somit für mich bis zu Windows Vista nicht nur das Benchmark- sondern auch Gaming-System erster Wahl sein. Der 32-bit Performance-Schub durch den AM2 dürfte jedenfalls im Cinebench und 7-Zip nicht ansatzweise so hoch sein. *buck*

Insbesondere bei den Coding-Tools (DivX, Xvid, etc.) erwarte ich in Zukunft noch massive Steigerungen durch den 64-bit Betrieb. Am liebsten hätte ich ein 64-bit DivX Coding getestet, dies ist allerdings zur Zeit noch nicht verfügbar und man muß sich mit der 32-bit Variante vergnügen. Deutliches Verbesserungspotential beim 64-bit Encoden ist allerdings mehr als sicher.



Fazit

Meine bisherigen Bedenken gegenüber der 64-bit WinXP Version sind mit dem aktuellen Final-Build gebrochen und ich kann jedem nur wärmstens einen Test empfehlen. Gefühlt weicher, geschenkte 10% (mindestens) in den meisten rechenintensiven Anwendungen, viele noch zu erwartende Performanceschübe auf längere Sicht und ein schöner Speedup auch in 3D. Mittlerweile ist die 64-bit Version ja auch käuflich und in deutscher Sprache zu erwerben. Mein 64-bit Linux wird jedenfalls in Zukunft nicht mehr das einzige OS sein, das regelmäßig die 64-bit Fähigkeiten meines K8 beanspruchen darf. :)



Martin
 
Zuletzt bearbeitet:
Sehr nett.
Aber könntest du vieleicht auch ein paar Spiele Benchmarks machen?
Da es dort immernoch so aussieht das die meisten nur für 32bit verfügbar sind, währe es schon nett zu sehen wie sie unter 64bit win laufen.
Quake4, Halflife2 und co
 
Für Farcry gibt's sogar einen 64-bit Patch. Könnte man auch nachmessen.

Ansonsten kann ich ja mal FEAR durchbenchen - da habe ich zumindest schon allerhand Vergleichswerte aus meinem 7900 GTX Bericht.
 
Hey Martin,

ersteinmal Respekt für Deinen sehr ausführlichen Test... !

Aber mal ganz ehrlich: "Ich" sehe überhaupt keinen positiven Vorteil von XP64 ggü. XP32. Das Einzige was bei Deinen Tests richtig führt, sind synthetische Benchmarks.
Auf sowas gebe ich nichts,

7-Zip hat nur eine spürbare Mehrleistunge bei einer Wörterbuchgröße <=2 MByte...

Der Rest..., nicht der Rede wert.

Ist meine Meinung und keinesfalls als Kritik Deines Tests zu betrachten. Jedenfalls werde ich für "sowas" keine Neuinstallation in Betracht ziehen ^^;
 
Aber mal ganz ehrlich: "Ich" sehe überhaupt keinen positiven Vorteil von XP64 ggü. XP32. Das Einzige was bei Deinen Tests richtig führt, sind synthetische Benchmarks. Auf sowas gebe ich nichts,
Wie gesagt: die 3DMarks sind 32-bit und somit ist es schon ein Wunder, daß die überhaupt auch nur ein µ schneller sind. Was hier der Treiber allein durch 64-bit Übersetzung herausholen kann, ist schon bemerkenswert.

Und Cinebench sowie Sciencemark sind nicht synthetisch. Da steckt schon real-world dahinter. Lediglich SiSoft gibt theoretische Performance an.

Nimm ein beliebiges Proggi (wie z.B. ScienceMark2 oder den Cinebench), das nativ für 64-bit compiliert wurde und es läuft mit Garantie die 10-15% schneller, die die synthetischen Tests vorhersagen.

Und natürlich steht es jedem frei, sich dagegen zu entscheiden. Wollte lediglich aufzeigen, daß man mit einem 64-bit Windows mittlerweile in jedem Fall etwas flotter unterwegs ist als mit 32-bit. Ob sich deswegen eine Neuinstallation im Einzelfall lohnt, bleibt selbstverständlich abzuwägen. ;)
 
Zuletzt bearbeitet:
...

ScienceMark

Molecular Dynamics

Der Molecular Dynamics Benchmark scheint mir hingegeben suspekt. Ein Zuwachs von 64.2% kann ich mir so recht nicht vorstellen, wenngleich die Simulationsergebnisse korrekt sind und in der gleichen Größenordnung. Entweder kann sich der starke Zuwachs in der L1 Bandbreite hier extrem auswirken (immerhin ist im 64-bit Betrieb der L1 Durchsatz gut 7-fach höher als der Speicherdurchsatz zum DDR) oder es liegt ein Softwarefehler vor. Falls die Laufzeit korrekt ist, wäre es allerdings höchst bemerkenswert.

Servus.

Die Ergebnisse sind korrekt.

Hat nix mit L1 zu tun, sondern mit der Berechnung die bei Moldyn durchgeführt wird.... Hier machen sich die 64 Bit richtig bemerkbar....

Gruß,

Thorsten (ät) sciencemark.org
 
Servus.

Die Ergebnisse sind korrekt.

Hat nix mit L1 zu tun, sondern mit der Berechnung die bei Moldyn durchgeführt wird.... Hier machen sich die 64 Bit richtig bemerkbar....

Gruß,

Thorsten (ät) sciencemark.org
Klasse, danke für das offizielle Feedback. :)



Wenn ich schonmal den direkten Draht habe: Was ist mit dem Cipher Bench (AES)? Der läuft bei mir unter 32-bit mit obiger Konfiguration etwa 8.9 Sekunden, unter 64-bit hingegen in weniger als 0.01 Sekunden, quasi fast in Nullzeit ... was ist da faul?

Der Blas Bench (sgemm, dgemm) ist auch seltsam. Liefert nur Compile-Ergebnisse und keine SSE bzw. SSE2 Werte. Und die Compile-Werte sind viel zu niedrig. Braucht es da ein Update oder Patch? Oder hat das andere Gründe, weshalb es keine SSE, SSE2 und x87 Assembly Results gibt?
 
Denn hier greift eine Tatsache, die auch bereits bei den multithreaded Grafikkartentreibern galt: obwohl die meisten Spiele singlethreaded sind, erreicht man eine deutlich höhere Performance mit Dual-Cores aufgrund der multithreaded Grafikkartentreiber, die die CPU besser auszureizen wissen. Und da die Nvidia Forceware Treiber nicht nur multithreaded sondern auch nativ in 64-bit sind, profitiert somit jede 3D-Anwendung vom 64-bit Betrieb dank der schnelleren 64-bit Grafiktreiber, auch wenn die Anwendung selbst lediglich in 32-bit Code vorliegt. Neben den 3DMarks profitiert also auch jedes Games.
Du kannst die tatsache das multithreaded Treiber die Perfomance von singlethreaded Spielen leicht steigert nicht hier übertragen.
Wenn du ein 32bit programm startest werden vom Treiber die 32bit Implementierungen von D3D und OpenGL benutzt. (mischen geht nicht). Das heißt der Treiber bring hier nicht die Perfomancesteigerung. Liegt eher daran das das System etwas schneller läuft oder auch nur an der Tatsache das winxp 64 auf windows 2003 server basiert und nicht auf windows XP.
 
Tolle Fleissarbeit ;)
ich habe selber ein 64 bit ubuntu rennen und bin zufrieden damit , nun überlege ich
noch ein 64 bit win laufen zu lassen interessant wäre noch ein vergleich von programmen
mit mehr speicher , also ob ab 4 gb und mehr leistungssteigerung zu spüren ist
denn der sinn von 64 bit liegt doch in der höheren speichernutzung
 
hi ist echt ein guter test nur eins hab ich nicht so ganz verstanden.
wenn ich jetzt win xp 64 laufen habe und starte ein normale 32 bit anwendung,
wird diese dann ausgefürht oder muss ich extra so ne art 32 bit emulator installiert haben ?
Ich bin nämlich am überlegen ob ich umsteigen soll weil ich mein system demnächst aufrüste
und ich ohnehin fast ausschließlich nur damit grafiken erstelle, aber ich war mir wie gesgat,
eben nie sicher ob alle programme laufen
 
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