Cover 這應該是眾所皆知、大家都同意的事實:「Windows 7比Vista快」。也是微軟自願「斷臂求生」的宣傳重點。但是,「究竟快多少」你說得出來嗎?事實上,兩者的效能落差一直沒有一個精準的數據來驗證,開關機速度實質意義有限,真正的「效能提升」是取決於使用者對於桌面及應用程式反應時間的「主觀感知」。

坊間的測試軟體很難以數據呈現兩個作業系統之間的速度落差。如果你曾經嘗試用最常見的PCMark來測試,一定可以發現測試結果相去不遠,以誤差值視之亦不為過,執行遊戲也不會出現爆破性的FPS成長,進行各種轉檔、燒機的極限測試也求不出個所以然。那麼,Windows 7到底是快在哪裡?

了解Windows 7效能指標

一台電腦要跑得快,各項零組件就必須達到一定的效能標準。同樣的零組件,難道在Windows 7之下就能有比較高的效能分數嗎?事實上,就拿最基本的Windows效能測試分數來看,同樣的硬體在Windows 7下未必可得高分,這是因為新系統的計算方式有所變更所致,所以我們要先學會如何看懂、並解讀Windows 7效能指標。

「Windows Experience Index」(WEI)是從Vista就引入的效能評測指標,它並不是非常鉅細靡遺的效能分析工具,但是至少可以了解電腦的硬體規格大約落在哪一個等級。

WEI的效能測試不算十分嚴謹,與其說是對電腦進行嚴苛的硬體評比,其實「規格先決」佔了分數比重的一大半。在Windows 7的WEI分數上,頂標最高可達7.9分,比Vista的5.9多了兩個級距,而該級距是為了近期更高檔的處理器與顯示卡而設,讓玩家當作「我該購買、或者是升級何種等級的電腦零組件,以符合理想效能期許」的參考指標,所以在小數點上吹毛求疪意義不大。

▲ 這張圖除了可以貼上網炫耀之外,還可以讓你了解自己的硬體等級。

處理器

佔用處理器效能最甚的項目,莫過於「壓縮」與「解壓縮」這兩部份,更廣泛一點的應用如:影片的編碼、資料的加解密等注重雜凑值計算的工作,都在WEI的測試範圍內。

所以WEI評估處理器效能的標準,是建立在處理器進行這些計算時每秒所能處理的「流量」上,從這裡便能看出處理器的能耐。

記憶體

記憶體的評測重點通常會落在低時序及高時脈運作時的「穩定性」,因為同世代、同等級的產品,整體的頻寬及吞吐量落差並不大,其細微差異也不足以代表實際使用經驗,這也是為什麼在評測記憶體顆粒或模組時,頻寬表現並不會是重點的原因。

然而WEI所重視的,並不是記憶體顆粒的「品質」,也就是它並沒有辦法告訴你記憶體模組的「優劣」,而是注重於與其他零組件配合時、在系統內能發揮的最大頻寬。因此,「規格先決」的意味濃厚,分數的高低主要是因為記憶體的容量而定,所以它只能呈現「記憶體是否夠用」而不是「記憶體是否夠好」,提高分數的不二途徑就是加大容量、增高時脈。

硬碟

測量硬碟效能沒有祕訣,循序、隨機讀寫加上快取效能便可說明一切,WEI測試就是這些動作的批次組合。然而大多數人的疑問可能是:為何本來在Vista裡成績斐然的效能分數,到了Windows 7卻慘不忍睹?

問題其實出在快取機制上。硬碟廠的韌體設計各異,對於快取的處理方式也有不同的演算法,事實上,在Vista可得高分的硬碟,有可能是快取機制作祟的結果,也就是利用快取矇騙作業系統:「已經完成了讀寫動作」,事實上卻是堆積了不少「剩菜」等待後續反芻消化,從快得不可思議的讀寫速度便可察出端倪。Windows 7的WEI則是排除了快取機制的影響,分數會比較貼近實際效能。

事實上,在微軟官方的資料庫裡,對於WEI的分數級距說明語焉不詳,玩家很難以此做為「我該購買何種等級零組件,才能達到某層級距」的依據,不過倒是可用來與別人的分數比對,藉以驗證自己的硬體表現是否失常。

指令 功用
winsat dwm 測試Windows的Aero桌面效果
winsat d3d 遊戲、Direct 3D應用程式的執行效能
winsat mem 利用記憶體間的大量資料複製來評量頻寬
winsat disk 透過循序、隨機讀寫及快取測量磁碟效能
winsat CPU 主要進行加解密及加解壓縮來操爆處理器
winsat media 透過DirectShow處理影音的播放及編、解碼,
與CPU及GPU硬體加速相關
winsat mfmedia Media Foundation是Vista之後
用來取代DirectShow的架構,本項目測試其播放效能
winsat features 列出簡單的系統資訊
winsat formal

做綜合性的測試,並輸出結果於XML檔

 

▲ 除了WEI之外,命令列的WinSAT也可以測試系統效能,並且提供了詳細的參數,得到的數據精準不少。

速度變快的關鍵是圖形

Windows 7對於整體系統的加速(或者說是恢復應有效能),除了在SSD磁碟上有較為突破性的應用,另一個即屬圖形處理了。從硬體的層面來看,處理器所帶來的效能瓶頸原本就與作業系統效能關係不大,但記憶體的使用則和圖形應用程式的運行息息相關。

「桌面反饋」速度是重點

前面提到,通常客觀的效能分數很難呈現、描述或代表使用者操作電腦時的真正觀感,因為上網、聽音樂、玩開心農場並不是像遊戲般可用FPS數據來呈現。如果我們能把在操作桌面環境時的任何一個「動作」都予以計時,並且衡量其「順暢程度」,將其資訊集合,便可成為一個「桌面反饋」分數,分數愈高,就代表應用程式間的切換、操作愈順暢,這其實才是大多數玩家所在意的重點。

不過正所謂「知易行難」,一般情況下我們還是只能用刪去法找出問題的癥結。處理器、記憶體、儲存裝置都會影響到桌面反饋速度,幾乎所有零組件都有可能是拖慢效能的元兇,連就算不打game便以為能置身事外的顯示卡,其實也參與其中。

GDI是罪魁禍首

事實上,錯不在顯示卡,而是在作業系統本身圖形處理介面(GDI,Graphics Device Interface)的運作機制。就算不開Aero桌面特效、不玩Direct X遊戲,Windows環境下的所有應用程式仍然需要透過顯示卡才能呈現在桌面上。

以前的Windows有「讓單一應用程式執行最佳化」的考量,所以將架構設計成單一應用程式可以獨佔整個圖形處理器,如此一來便造成其他程式的漫長等待,如果前一個佔用者遲遲不放出控制權,那麼下一個排隊者就只有枯等的份,這便是過去桌面反應遲緩的常見主因。

新架構解決舊問題。Windows 7的圖形調配模式做了不小變更,一改以往的「獨佔霸凌」成為「平等共享」,讓多個應用程式可以同時做圖形處理,雖然個體戶的執行效率會小打折扣,換來的卻是更為值得的效益提升。當然不只是GPU,多核心處理器也能因此受益,資源得以更充分利用。

GDI繪圖的瓶頸在哪?

WDDM 1.0時代,大家都搶著要用GPU,到了1.1,新的共享機制可以省去不少不必要的閒置等待。

愈省記憶體,才是愈快

另一個問題出現在記憶體的耗用上。在Windows環境裡,開愈多視窗、解析度調得愈高,記憶體的耗用便會成線性級數成長,尤其是開了一堆應用程式攤著不用、或是瀏覽器一次開數十個分頁慢慢看時,都要消耗一堆實體記憶體與硬碟置換檔,不論是在時間與空間上都是一筆嚴重的效能損耗。

使用者無罪,肇因仍是Windows先天圖形處理機制的原罪。大家都很清楚,影像在輸出至終端機前一定會先存在顯示卡的視訊記憶體中,如此一來GPU才能佔地利之便快速存取資料並輸出。

然而在沒有硬體加速的環境下,應用程式的圖形運算卻得先靠處理器來達成,處理器不會千里迢迢去跟視訊記憶體要資料,所以作業系統會先把視訊記憶體裡的資料複製一份到系統主記憶體中,如此一來便造成了「一個蘿蔔兩個坑」,同一個視窗卻要霸佔兩份記憶體的囧況。

所以了,如果能透過硬體加速,把更多的圖形運算工作交給GPU處理,便可立即節省至少一半的記憶體耗用,也可以把處理器長途跋涉到視訊記憶體存取資料的頻率降至最低。記憶體佔用一旦減少了,使用置換檔的需求也會隨之趨緩,一舉數得。

更省記憶體,所以更快

DWM需要在顯示卡裡組合並輸出圖像,所以視訊記憶體需要一份資料;沒有硬體加速的GDI需要靠處理器來運算應用程式圖形,所以主記憶體也需要一份資料。GDI有了硬體加速或直接使用Direct2D來繪製畫面之後,主記憶體裡的複本便可省去。

新版WDDM才是正解

「Windows Display Driver Model」是Vista之後Windows作業系統的圖形驅動架構,負責所有桌面圖形繪製時的記憶體分配及排程處理,Vista所使用的版本是1.0,實際上只是微軟讓新架構初試啼聲的半成品。到了Windows 7,版本推進到了1.1,WDDM總算是與GPU做了更緊密的結合。如果說WDDM1.0是為了呈現Vista虛有其表的這層「皮」,那麼WDDM 1.1就是支撐起這層皮的「骨」,除了好看、骨子裡也要更快才行。

WDDM 1.1加入了幾個新元素,最主要是針對2D圖形的硬體加速支援。Vista之後的桌面圖形繪製,大部份是靠「DWM」(Desktop Window Manager)來處理, DWM的圖形繪製可由GDI或Direct2D來達成,Windows 7底下的WDDM 1.1可同時對兩者進行硬體加速,前提是顯示卡至少得對應DirectX 10。

▲ 微軟官方的宣傳稿,使用WDDM 1.1將可避免記憶體無止盡的線性耗用成長。

所以Windows 7比較「順」

所以了,呼應本文開頭所提,理論上,升級Windows 7「現在」並不會對遊戲性能有顯著幫助,你也不會在大部份的評測軟體上看到暴增的效能分數,因為Windows 7最顯著的「快」,是「桌面的圖形反應變快了」,是「改善軟體架構」而不是「增長硬體效能」,是「更節省時間及空間資源」而不是「加速運算效率」。

如果原本的效能瓶頸不是出現在硬體規格上,那麼使用Windows 7確實能有更順暢的桌面操作體驗,這是無庸置疑的。

看懂DWM、GDI、Direct2D

DWM就像是OS X的Quartz引擎一樣,因為一般應用程式在輸出畫面時並不會直接把資料丟到視訊記憶體,而是會交由DWM統整成最後畫面輸出。Vista的DWM會使用GDI或GDI+來繪圖,到了Windows 7則是加入了原生硬體加速的Direct2D。 在Windows 7環境裡,不管是GDI或Direct2D都能使用硬體加速,Vista也能透過更新來使用WDDM 1.1並加入Direct2D的支援,但是在GDI的部份仍然得透過軟體運算,也就是無法發揮前述節省記憶體的功效。

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2.  s (發表於 2010年10月04日 22:57)
Vista 再度被重拳轟擊,成為天上的一顆星星~
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7.  挖挖哇 (發表於 2010年10月05日 12:46)
難怪我的Vista這麼難用,電視卡錄影的功能,三不五時就給我「錄成慢動作」,用W7就不會,看來可能就是這個問題~

Vista不能利用升級來改善這問題嗎?(氣)
黑眼bobo
8.  黑眼bobo (發表於 2010年10月05日 12:52)
service pack推出的時候有將改善效能列在更新項目當中,不過本篇提到的一些架構限制,還是沒辦法透過更新改變的。
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9.  同好者 (發表於 2010年10月05日 20:45)


原來是這樣子啊

那Windows 8也應該會朝「速度」「穩定」

這些方向去改進吧
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10.  ZeiWeng (發表於 2010年10月06日 22:57)
感覺有些平平同樣功能的程式有人寫一百行,有人只寫幾十行,希望下次作業系統啟動,佔用記憶體能夠更漂亮些
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11.  win7 快? 笑死人了 (發表於 2010年10月08日 21:37)
我新買的電腦裝了 Windows 7,確實感覺不錯...
不過我同時也把硬碟分出來一些裝了 Ubuntu 10.04
哈..現在除非不得已...根本懶得回到 windows 7 下

笑死人的 Windows 7 ...

1. 我的文件, 永遠不是我的文件...總是一堆奇奇怪怪的文件在裡面刪不完!

2. 當我按下開始, 呈現在我眼前的竟是 : 探索 windows 7, 小算盤, 放大鏡..我要那些垃圾幹什麼?

3. 用 windows 7, 我的桌面永遠需要擺一大堆捷徑, 又亂看...連個桌面切換程式都沒有

Windows 7 確實改良很多...算算也 8 年了吧, 從上一版堪稱成功的 Windows XP 到現在...應該也是最後一版了..買買留做紀念吧

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