На что влияет процессор в компьютере в играх

Нагрузка на процессор в играх

Всем привет! Многие неопытные пользователи, которые хотят собрать себе игровой компьютер, делают излишнюю ставку только на одну комплектующую – видеокарту. И, казалось бы, подход вполне логичный, ведь компьютер требуется, чтобы в игры играть, а значит, самое главное, на что следует смотреть при покупке, это графический ускоритель. Однако такой подход сам по себе является ошибочным, и маленький кусок кремния, именуемый процессором, часто остается без внимания. Хотя его значение в игровой машине очень велико. В сегодняшней статье мы поговорим, как вы догадались, о процессорах и их предназначении в игровых нагрузках.

Подбирая железо в игровую тачку, у пользователя не возникнет никаких проблем с выбором видеокарты, здесь все предельно просто. Чем больше у вас денег, тем лучше вы сможете приобрести графический ускоритель. Более дорогая видюха гарантированно даст вам большую производительность, а значит и большее количество кадров в любимой игре. С выбором процессора всё не так просто и очевидно. Для того, чтобы знать за что именно вы отдаете свои золотые монеты, когда покупаете кусок кремния, необходимо понимать, за что именно отвечает ЦПУ в рамках игровой нагрузки. И если опять же вернуться к графическим адаптерам, то каждый второй юзер знает, что видеокарта отвечает за качество визуальной составляющей любого игрового проекта. А за что же отвечает мой Pentium, спросите вы? Давайте разбираться.

Если говорить в общих чертах, то сердце вашей системы отвечает за различные математические расчеты, скорость выполнения которых напрямую зависит от его производительности. Прирост производительности достигается путем увеличения тактовой частоты или же путем увеличения количества ядер и потоков. У дорогих процессоров, как известно высокая герцовка и, как правило, все они являются представителями многоядерного семейства, а значит, справляются с поставленной перед ними задачей намного быстрее урезанных моделей. Для того, чтобы лучше понимать, что именно дает пользователю высокопроизводительный камень, приведу несколько примеров.

Тестирование энергопотребления / уровня шума / температурных показателей

Тестирование процессоров проводилось посредством 10-минутного теста OCCT версии 5.5.7 с использованием AVX2 инструкций.

Таким образом, в тестировании OCCT процессор с шестью медленными ядрами оказался более «прохладным», чем процессор с разогнанными четырьмя ядрами. Но результаты данного тестирования нельзя интерпретировать на якобы Ryzen 5 3500X и Ryzen 3 3100/3300X. Все процессоры уникальны и данный тест лишь показывает серьезно возросшие показатели тепловыделения при небольшом разгоне, что характерно для всех процессоров Ryzen.

Итак, что же важнее для игр: процессор, оперативная память или графическая карта?

На первый взгляд выбор очевиден. Вложение в видеокарту — наиболее практичный вариант, поскольку графический процессор в основном отвечает за обеспечение большей плавности хода игры. Кроме того, повышенная частота кадров (FPS) и более приятное визуальное восприятие больше зависят от видеокарты, чем от процессора.

Но здесь не все так очевидно. Хотя графический процессор в значительной степени участвует в обработке трехмерной графики, не стоит забывать и о центральном процессоре. Большое количество кадров в секунду (за что отвечает видеокарта) не говорит о комфортном и плавном игровом процессе.

В играх большую часть работы выполняет процессор. Обработка пользовательских команд с устройств ввода, таких как мышь и клавиатура, создание игровой среды, физический расчет взаимодействия объектов и многое другое. Все это требуется делать каждую секунду.

Если ресурсов процессора недостаточно, вы будете наблюдать раздражающие зависания и микро-подтормаживания, даже если счетчик FPS будет показывать высокие значения.

Так что инвестировать в новейшую линейку RTX, имея на материнской плате двухъядерный или 4-ядерный процессор, неправильно. Хороший баланс между видеокартой и процессором — ключ к любой хорошей сборке.

Что касается оперативной памяти, то здесь все довольно просто. Прорывных технологий в создании оперативной памяти не наблюдалось очень давно. С каждым годом потребность в оперативной памяти продолжает расти, но это происходит относительно плавными темпами.

Итак, если для игр нам хватало 4 ГБ, то сегодня как минимум уже 8 ГБ. Через 2-3 года восьмерка, наверное, превратится в 16 ГБ и так далее. Желательно вкладывать деньги в оперативную память только в том случае, если ПК собирается для специализированных задач.

Поскольку память относительно дешевая по сравнению с процессором и видеокартой, ничто не мешает вам обновить планки RAM до необходимого объема позже, если на материнской плате достаточно слотов.

Нагружаем NVIDIA RTX 2080 Super в паре с Intel Core i9-10900

Теперь меняем процессор на i9-10900. Тестовые стенды при этом максимально одинаковые, различаются лишь процессором и материнской платой.

Снова пробуем прогнать те же самые игры при аналогичных настройках.

Assasin’s Creed: Odyssey, FullHD — 83 fps, UHD — 46 fps.

Перейдя на более современный и производительный процессор смогли достичь заметного прироста в частоте кадров при FullHD разрешении и небольшого при UHD. В обоих вариантах упор в видеокарту, у процессора потенциал ещё велик.

Shadow of The Tomb Raider, FullHD — 140 fps, UHD — 70 fps.

Здесь очень похожая ситуация с ростом частоты кадров в FullHD и практически неизменным значением в UHD. В последнем случае даже получилось на 1 fps ниже.

FarCry: New Dawn, FullHD — 112 fps, UHD — 68 fps.

Почти двукратный рост при разрешении FullHD и менее заметный, но всё равно ощутимый при UHD. Процессор при этом нагружен совсем слабо. В случае с i5-9600KF он тоже был недозагружен, хотя там ему трудиться приходилось сильнее.

Metro Exodus, FullHD — 74 fps, UHD — 44 fps.

Эта игра однозначно хочет максимально производительную видеокарту. Процессор ей совсем не так важен. По сравнению с i5, i9 не добавил к плавности вообще ничего.

The Division 2, FullHD — 218 fps, UHD — 132 fps против 185 и 131 у более слабого процессора.

Судя по графикам, лучшим апгрейдом для этой игры окажется именно замена видеокарты. Хотя, она и без того выдаёт отличный фреймрейт. Действительно ли вам надо больше?

Напоследок, опять Ashes of the Singularity, FullHD — 50,6 fps и UHD — 52,3 fps.

Любопытно, что в случае с i5-9600KF игрушка пыталась выжать из него все соки, то в случае с i9-10900 она не стремится нагрузить процессор целиком. Видеокарта в обоих случаях участвует, не на полную катушку.

Приключенческие боевики от третьего лица

Batman Arkham Origins/Arkham Knight

Нуарный экшн с «тёмным рыцарем» угодил геймерам и сюжетом, и геймплеем, и графической составляющей. В Arkham Origins оптимизация оказалась приемлемой — даже на бюджетных процессорах Intel Pentium частота кадров оставалась пригодной для одиночного прохождения. Правда, «играбельной» игра была разве что на новейших по тем временам видеокартах Radeon HD 7770/GeForce GTX 650 и выше — бывшие флагманы AMD «шеститысячной» серии, к примеру, позорились и демонстрировали слишком низкий fps в разрешении Full HD.

А вот последующая игра Batman: Arkham Knight войдёт в историю как пример бездарного порта с консолей на ПК. Настолько бездарного, что игру даже пришлось отозвать для исправления критических недоработок. До этого времени предположения, что немолодой Unreal Engine 3.5 способен поставить на колени производительные компьютеры, казались шуткой.

Batman: Arkham Knight (2015 г.)

В итоге исправленная версия игры вышла на ПК спустя месяцы после дебюта на консолях, стала стабильнее, но не избавилась от прожорливости — на высокой детализации графики в Full HD игра расходовала свыше 3 Гбайт видеопамяти и требовала видеокарту уровня Radeon HD 7970 или GeForce GTX 780. При этом запросы в отношении процессора остались умеренными — даже двухъядерных Intel оказалось достаточно для того, чтобы количество кадров в секунду не опускалось ниже 40 fps.

Общий принцип: видеокарта важнее процессора. Высокая детализация даже в Full HD покоряется только по-настоящему производительным видеоускорителям.

Что изменилось? В новой части игры в момент выхода вместо «бюджетных новых» видеокарт минимально приемлемый fps стали демонстрировать чуть устаревшие флагманы.

Tomb Raider/Rise of the Tomb Raider

Это сегодня переиздание игры о Ларе Крофт выглядит несерьёзно с технологической точки зрения — на максимальной детализации Tomb Raider 2013 осиливает даже устаревший и дешёвый видеоускоритель GeForce GTX 950M родом из ноутбуков. Но четыре года назад, в 2013 году движок Crystal Engine в разрешении Full HD стал непосильной задачей для всех GPU бюджетного класса. А с технологией AMD TressFX, которая делает волосы главной героини мягкими и шелковистыми, «сдулись» почти все видеоускорители, за исключением флагманских.
Да и потребление видеопамяти в 1080p упиралось во внушительные по тем временам 2 Гбайт.
Но ведь и процессоры игра тоже не щадила. Более того — комфортная частота кадров в первых версиях игры была возможна только на четырёхъядерных процессорах. Неслыханная для 2013 года наглость! В поздних патчах игру сделали менее требовательной к CPU и исследовать гробницы с Core i3 или старшими Pentium стало посильной задачей.

Tomb Raider (2013 г.)

Движок Foundation Engine в Rise of the Tomb Raider примерно таким же образом надругался над видеоускорителями 2015 года. Потребление видеопамяти в DirectX 11 выпрыгнуло за пределы 3 Гбайт, пригодную для игры в Full HD частоту кадров выдали только самые новые видеокарты чуть старше класса middle-end. А режим DirectX 12 «обрадовал» геймеров утечками памяти, в результате чего игра уплетала все 6 Гбайт VRAM во флагманских видеоускорителях 2015 года выпуска!

Причём DX12 не принёс облегчения и процессорам — если в DirectX 11 четырёхъядерные бюджетники AMD и двухъядерные Core i3 чувствовали себя комфортно, то с активацией нового API недорогие модели выбывали из состязания, а пригодный для игры fps демонстрировали только чудом выстоявшие «Hyper Threading — наше всё» Core i3 и гораздо более дорогие процессоры «синего» и «красного» лагерей.

Общий принцип: видеокарта важнее процессора. Видеопамяти много не бывает.
Что изменилось? Вместо «хоть каких-нибудь» четырёх ядер игра стала требовать производительные CPU или хотя бы высокочастотные Core i3. DirectX 12 незначительно улучшил качество картинки и резко ухудшил производительность процессоров и видеокарт в RoTR.

Частота и тайминги

Естественно, от частоты оперативки зависит производительность в игре – чем быстрее она обменяется данными с процессором, тем быстрее они будут обработаны. О том, как соотносятся частота процессора и частота оперативной памяти, вы можете почитать в этой публикации. Логично, что чем выше частота – тем лучше, не так ли?

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

По поводу таймингов есть отдельная статья в этом блоге. Здесь же скажу только, что чем они ниже, тем шустрее будет работать оперативка. Учитывайте также, что только полное совпадение позволяет задействовать двухканальный режим оперативной памяти. Что это такое и как работает, читайте здесь.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Для многих геймеров количество кадров в секунду, то есть FPS – не просто важный критерий, но и тема для измерения размера пуза:) (у кого больше). Как по мне, это не столь уж важный показатель. В спокойном состоянии реакция нервной системы на изображение – примерно 40 миллисекунд, то есть 25 кадров в секунду (да-да, 24 кадра фильма плюс один кадр на зомбирование или рекламу).

p, blockquote 11,1,0,0,0 —>

В возбужденном состоянии (а многие геймеры так возбуждены) задержка снижается до 10–15 миллисекунд, позволяя мозгу обрабатывать до сотни кадров. Правда, длится такой кураж, как правило, недолго.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Зачем я это рассказываю? Оптимальный ФПС для комфортной игры от 60 до 80 (можно конечно и меньше, но не сильно). А вот почему-то эти же 25 кадров в игре – картина не особо радужная и человеческому глазу заметная, эдакое невеселое слайд-шоу. Поэтому ФПС надо поднимать.

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

Вот только в случае с оперативкой это не всегда срабатывает: тесты показывают, что в большинстве игр показатель возрастает на 1–2, в лучшем случае 5 пунктов. Исключение – двухканальный режим оперативки: здесь можно выдавить и до десятка ФПС.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

На вопрос: увеличивает ли удвоение объема оперативки FPS, ответ прост: да, но не сильно. А стоит ли оно того?

Total War: THREE KINGDOMS

В стратегиях реального времени, например Total War: THREE KINGDOMS, эпические сражения включают армии грандиозных размеров. Однако в действительности при учете каждого отдельного отряда на поле битвы требуется задействовать невероятно высокий уровень ресурсов вашего компьютера.

«Битвы Total War уникальны за счет своего масштаба, — рассказал Чарли Делл (Chalie Dell), технический директор THREE KINGDOMS. — Мы моделируем тысячи солдат с высоким уровнем детализации анимации, взаимодействий, решений по поиску пути и т. д.».

Кроме того, процессор часто выполняет одновременно несколько задач в зависимости от того, что отображается на экране. «Рассмотрим сцену, где сталкиваются две огромные передовые линии с тысячами войск, и вы приблизили камеру достаточно близко, — продолжил Делл. — В этой ситуации время процессора будет в основном распределяться между боями на основе агентов объектов, механикой столкновения и построением матричных стеков для прорисовки всех объектов». Другими словами, процессор должен одновременно управлять присутствием и взаимодействием тысяч неигровых персонажей.

В таких ситуациях лучше всего использовать распараллеливание — процесс, который включает делегирование задач обработки различным ядрам многоядерного процессора. Таким образом, производительность THREE KINGDOMS масштабируется в соответствии с количеством доступных ядер. «Чем больше ядер у движка, тем больше солдат мы можем показать в любой фиксированный период времени, — говорит Dell. — Это лучше всего продемонстрировано в новом режиме Dynasty Mode в Total War: THREE KINGDOMS, где можно увеличить количество единиц на 500%. Чем больше ядер у вашего процессора, тем выше частота кадров».

Однако наличие нескольких ядер не является единственным важным фактором, на который следует обратить внимание. «Некоторые аспекты нашего моделирования, например обработка ИИ, поддаются распараллеливанию не так просто, — объяснил Делл. — Когда на одном ядре выполняется большое количество таких команд, для поддержания бесперебойной работы требуется более высокая тактовая частота».

Процессор выполняет несколько ролей для обеспечения функционирования игр. «Поточная производительность и несколько ядер для распределения рабочей нагрузки являются желательными характеристиками процессора для игроков Total War», — заключил Делл.

Сколько тебе нужно ядер для игр?

Проблема XXI века – выбор количества ядер в процессоре. Производительность моделей от Intel и AMD отличается по многим параметрам и в разных задачах. Где-то в приоритете большее количество ядер, где-то производительность на ядро и высокая частота. Мы народ простой – играем в игры. Сколько же ядер выбрать нам?

Совсем недавно, все компьютерные игры могли пользоваться только одним физическим ядром, установка двухъядерного процессора во многом ничего не давала. С течением времени, производители игр научились использовать большое количество ядер, что положительно сказалась на игровой производительности.

Из таблицы следует, что производительность многопоточного двухъядерного процессора практически сопоставима с полноценным четырехъядерным. Так процессор i3 седьмого поколения с 4-мя логическими потоками в играх оказался быстрее, чем i5 шестого поколения с полноценными 4-мя ядрами. Дальнейший же рост количества ядер и потоков не приносит каких-либо существенных результатов.

Еще один пример «плохих» ядер – это старые серверные процессоры серии Xeon. В последнее время на них увеличился спрос из-за моды на количество потоков, а также снижение стоимости на б.у. рынке. По цене «гипер пня» можно приобрести двадцатипоточный процессор с неплохой производительностью. Только существует одна загвоздка. Этот процессор, отлично выполняющий задачи в технических областях, совершенно не приспособлен для игр. Если вы на пороге покупки Xeon, то лучшим выбором будет процессор с максимальным количеством ядер и максимально возможной частотой. Производительность на ядро у них далека от современной и напоминает серию FX. Но в отличие от последних у Xeon’a гораздо больше ядер, что и компенсирует их низкую производительность. В конечном итоге получается, что старые 20-ти поточные серверные процессоры дотягивают по игровой производительности только до i5 серии Intel последних поколений.

Для того, чтобы проверить игровую производительность в различных вариациях ядер и потоков, возьмем десятиядерный двадцатипоточный Intel Core i9 7900X. Будем делать из него различные комбинации и смотреть на разницу игровой производительности. Также в тест будет добавлен AMD Ryzen 7 2700X на базовых частотах и с использованием всех ядер.

Тестовый стенд:

Процессор — Intel Core i9 7900X Skylake-X 10-core CPU @ 4.5 ГГц.
Материнская плата — ASUS Strix X299-XE Gaming.
Память — G.Skill Trident Z 32 ГБ DDR4-3200 CL14.
Видеокарта — NVidia GeForce GTX 1080 Ti.
Накопитель — 2x SSD Samsung 840 Evo 1ТБ.
ОС — Windows 10 64-bit.

Двухъядерный процессор хоть и выдает играбельный фпс, сильно тормозит карту. Правильным выбором будет процессор 4 – 6 ядерный с поддержкой Hyper-threading или без нее. С ростом разрешения, производительность упирается в видеокарту, тут двухъядерный процессор выдает сопоставимый результат.

Эта игра видимо не знает, что такое потоки и ядра. Результат в пределах погрешности одинаков.

Здесь мы так же удостоверились, что 4 ядра вполне хватает для “раскрытия” видеокарты.

Так же как и Call of Duty, данный проект либо не умеет использовать больше чем 4 потока, либо настолько хорошо оптимизирован, что ему вполне хватает и двухъядерного процессора для максимальной производительности.

С 4-х поточными Pentium и i3 к этой игре лучше не подходить. Начиная с четырех ядер, роста производительности практически нет.

Про выбор.

Все вы слышали своих друзей о том, что у них с покупкой новой видеокарты процессор перестал ее «раскрывать». Так сколько ядер нужно на «раскрытие»? Современные ядра, начиная с 6-ой генерации Intel и линейки Ryzen от AMD, имеют отличные показатели производительности на ядро. Согласно таблице выше, нет никакой нужды на сегодняшний день использовать для игр современный процессор с числом ядер больше четырех. Он может быть как многопоточным, так и с физическими ядрами. По результатам игрового тестирования видно, что в некоторых проектах есть небольшой отрыв восьмипоточного процессора от четырехъядерного процессора без Hyper-threading. Шестиядерные Coffee Lake последнего поколения отлично прикроют этот малый недочет. Получается лучший выбор на текущий момент – это процессоры серии i5 и Ryzen 5. Их производительности будет достаточно, чтобы «раскрыть» видеокарту высокого класса в FullHD. Все, что имеет большее количество ядер и потоков, это пустая трата денег. Единственная оправданная покупка таких процессоров кроется в использовании двух и более видеокарт для игр в 4-8к разрешениях.