Раскрытие видеокарт или баланс системы

Раскрытие видеокарт или баланс системы

Раскроет ли процессор видеокарту? В наши дни люди всё ещё задаются этим вопросом. Уже, казалось бы, столько всего сказано. Что, мол, раскрытия видеокарт нет. Тем не менее, никто ведь не будет покупать RTX 2080 к «четвёртому пню». Люди продолжают говорить про раскрытие, пусть и называют его иначе, избегая «запретного» слова.

16 ноября 2019, суббота 00:20
CrazyPCman [ ] для раздела Блоги
-17000р на 4070 Ti Gigabyte в Ситилинке
-20000р на Ryzen 3950X — пора брать
-9000р на RTX 4070 Gigabyte
Слив i9 13900 в Ситилинке — смотри
1Tb SSD Crucial в ДВА раза подешевел
За пост начислено вознаграждение

Раскроет ли процессор видеокарту? В наши дни люди всё ещё задаются этим вопросом. Уже, казалось бы, столько всего сказано. Что, мол, раскрытия видеокарт нет. Тем не менее, никто ведь не будет покупать RTX 2080 к «четвёртому пню». Люди продолжают говорить про раскрытие, пусть и называют его иначе, избегая «запретного» слова. Баланс, например. Что же, раскрытие и баланс — одно и то же?

реклама

Изначально про раскрытие говорили, когда кто-то хотел купить хорошую видеокарту к какому-нибудь «пеньку». Говорили: зачем тебе такая видеокарта, если на своём дохлом процессоре ты всё равно не сможешь нормально поиграть! И были правы!

рекомендации
Дешевая 4070 MSI — надо брать
Ищем PHP-программиста для апгрейда конфы
RTX 3070 за 45 тр в Регарде
-30% на 50″ TV 4K Ultra HD = дешевле 30 тр
4080 Gigabyte Gaming дешево в Регарде
3070 Gigabyte дешевле 50 тр в Ситилинке
Компьютеры от 10 тр в Ситилинке
Упала на порядок цена 65″ TV Samsung 4K
13900K в Регарде по СТАРОМУ курсу 62
Много 4080 от 100тр — цены в рублях не растут
3060 дешевле 30тр цена — как при курсе 68
-7% на ASUS 3050 = 28 тр
13700K дешевле 40 тр в Регарде

Но потом, как обычно, суть вещей оказалась забыта. Теперь раскрытие видеокарты понимают как её стопроцентную загрузку. Таким же образом можно «раскрыть» процессор, PCI-E интерфейс и даже SATA SSD.

Баланс — это когда и видеокарта, и процессор загружены примерно одинаково. Как ясно из названия, баланс — это вещь хрупкая, и нельзя однозначно сказать, какая видеокарта с каким процессором «сбалансирована».

реклама

var firedYa28 = false; window.addEventListener(‘load’, () => < if(navigator.userAgent.indexOf("Chrome-Lighthouse") < window.yaContextCb.push(()=>< Ya.Context.AdvManager.render(< renderTo: 'yandex_rtb_R-A-630193-28', blockId: 'R-A-630193-28' >) >) >, 3000); > > >);

Суть вещей.

Процессор и видеокарта выполняют разные задачи. Слыхали? Ну конечно. Процессор тащит движок, скрипты, AI, физику, он же готовит кадры (точнее — команды для видеокарты). Он же занимается фоновой прогрузкой мира (с диска в ОЗУ, а оттуда — в видеопамять). Он же занят системными задачами — на нём запущена ОС, драйверы, службы и так далее.

Видеокарта принимает команды и рисует графику. Причём загрузка видеокарты зависит и от настроек графики, и от разрешения, и от сглаживания. А вот на загрузку процессора настройки графики обычно не влияют. Уже на этом этапе понятно, что баланс — вещь весьма хрупкая.

Раскрытие

реклама

Уже давно двухъядерные процессоры не годятся для игр. Как их ни разгоняй, как ни снижай графику — всё равно фризы, непрогрузы и проседания вам обеспечены. При этом средний FPS может даже превышать 60! Если поставить в пару к нему хорошую видеокарту и включить «полные ультрА» — он её загрузит на 100%, но вот играть на таком компе совершенно невозможно.

Именно такая ситуация всегда называлась «нераскрытием». При этом неважно, какая в компе видеокарта: раз играть нельзя — значит видеокарта «не раскрыта».

Если же процессор может нормально тащить игру с заветными 60 FPS, но видеокарта не может их отрисовать — это тоже плохо. При этом видеокарта будет загружена на 100%, то есть «раскрыта» в нынешнем понимании, но вряд ли этот факт обрадует геймера. Однако это менее печально, чем предыдущий случай, ведь 30 нормальных кадров лучше, чем 60 ненормальных.

Баланс

реклама

Чтобы в такой-то игре получить заветные 60 FPS при Full HD на «ультрах», вам подходят — сюрприз-сюрприз! — определённые процессоры и видеокарты. Здесь имеет место не баланс, а элементарные системные требования.

Если у вас монитор больше, чем Full HD — то это повышает нагрузку на видеокарту, но не на процессор. Таким образом, изменение разрешения влияет на баланс. Если у вас Full HD, но 144 Гц — то возрастают требования как к видеокарте, так и к процессору, который должен эти 144 кадра в секунду подготовить.

Если же вы хотите сэкономить и готовы смириться с 30 FPS в одиночных играх и 60 FPS в сетевых стрелялках — то можете обойтись более дешёвым процессором (только не двухъядерным!), а если монитор меньше чем Full HD — то на более слабой видеокарте можно включить ультра. Как это повлияет на раскрытие и баланс — да кто ж там разберет.

Таким образом, важно не раскрытие как таковое, и не какой-то там баланс, а элементарное соответствие запросам. Если что-то в системе (процессор, видеокарта, оперативка, ещё что-то) не позволяет насладиться игрой — это не значит «нераскрытие», это элементарное «не тащит». Если же какой-то компонент в системе оказался избыточен — опять же, это не «нераскрытие», это переплата. С другой стороны, это запас на будущий апгрейд.

За пост начислено вознаграждение

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news — это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.

Что следует знать о тактовой частоте ядра графического процессора и видеопамяти

В этой статье я расскажу вам всё, что вам нужно знать о тактовой частоте ядра графического процессора и тактовой частоте видеопамяти. Понимание этих спецификаций поможет вам при покупке видеокарты, особенно когда вы выбираете между версиями одного и того же графического процессора от разных производителей.

Что такое ядра графического процессора

Ядра графического процессора отвечают за основную часть обработки, которую выполняет ваша видеокарта. Как и в случае с ядрами ЦП, базовая архитектура ядра будет иметь гораздо большее влияние на производительность, чем просто тактовая частота или их количество.

Возьмём на мгновение пример с процессором. Допустим, у вас есть два 4-ядерных процессора Intel с тактовой частотой 3,6 ГГц на выбор.

Если вы посмотрите только на характеристики базового уровня, сделать выбор будет сложнее, поскольку очевидной разницы просто нет на поверхностном уровне.

Что вы делаете в этой ситуации, так это определяете, какой из ваших вариантов использует лучшую, более современную архитектуру ЦП, которая обеспечит большую производительность этих 4 ядер, работающих на частоте 3,6 ГГц.

Если оба используют одну и ту же архитектуру в одном и том же поколении, это может быть случай выбора, иметь ли определенные функции (например, встроенную графику).

Как и ядра ЦП, ядра графического процессора сильно привязаны к своей архитектуре, когда речь идет о ожидаемой производительности.

Например, сравним GTX 760 с её преемником – GTX 960. Это довольно похожие видеокарты с точки зрения характеристик, таких как количество ядер CUDA, тактовая частота ядра графического процессора и видеопамяти. GTX 760 имеет 1024 ядра CUDA, тогда как GTX 960 имеет 1152 ядра CUDA. Обе имеют 2 ГБ видеопамяти GDDR5.

GTX760 разгоняется до 1033 МГц, а GTX960 – до 1178 МГц.

Основываясь на таких характеристиках, вы можете подумать, что они работают примерно одинаково, с незначительной разницей в пользу GTX960… но этот сдвиг поколений означает изменение архитектуры, что означает гораздо большее изменение уровней производительности.

Общий прирост производительности от GTX 760 до GTX 960 составляет около двадцати процентов.

И это улучшение производительности произошло не за счёт добавления дополнительных ядер или двадцати процентов памяти или двадцатипроцентного повышения тактовой частоты: оно произошло за счёт фундаментальных улучшений базовой архитектуры графического процессора.

Конечно, даже по базовым характеристикам 960 по-прежнему лучше 760, но не настолько сильно, как реальное улучшение производительности.

Таким образом, ядра графического процессора очень похожи на ядра ЦП, но, как правило, исчисляются тысячами, а не парами или тройками.

Также, как и ядра ЦП, ядра графического процессора больше зависят от своей базовой архитектуры, чем от необработанных тактовых частот или количества ядер. Имея это понимание, вам будет намного проще понять, как работают тактовые частоты ядра видеокарты.

Что такое память графического процессора

Прежде чем определять память графического процессора, давайте сначала определим обычную память.

В этом контексте под памятью понимается ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), которое используется ЦП в качестве энергозависимого кэша для всего, что в данный момент выполняется в вашей системе.

Из-за этого оперативная память также называется динамической памятью, тогда как что-то вроде жесткого диска или SSD называется статической памятью, поскольку она не так напрямую связана с рабочей нагрузкой.

Однако большинство графических процессоров не используют стандартную оперативную память, как это делают процессоры. Вместо этого они используют VRAM (Video Random Access Memory).

VRAM сильно отличается от RAM, используемой вашим процессором, и не работает так же, как обычная RAM.

Вместо того, чтобы использоваться для выполнения нескольких задач на вашем ПК, VRAM предназначена исключительно для того, на чем сосредоточен ваш графический процессор, будь то рендеринг в профессиональных рабочих нагрузках или игры.

Как тактовая частота ядра видеокарты влияет на производительность

Между тактовой частотой ядра графического процессора и тактовой частотой видео частота ядра оказывает более значительное влияние на производительность.

Увеличение тактовой частоты ядра графического процессора по сути является тем же принципом, что и увеличение тактовой частоты центрального процессора: увеличивая скорость операций в секунду, вы можете повысить производительность.

Однако, повышение тактовой частоты, например, на 5% не обязательно гарантирует повышение производительности на 5%.

Как указывалось ранее, внутри видеокарты значением имеет гораздо больше, чем просто общее количество ядер или скорость, с которой эти ядра работают.

Тем не менее, тактовые частоты ядра графического процессора оказывают самое непосредственное влияние на повышение производительности графического процессора.

Поэтому, если вы хотите улучшить частоту кадров в игре или сократить время рендеринга, тактовая частота ядра видеокарты, безусловно, является более важной характеристикой. Но, как насчёт частоты памяти графического процессора?

Как частота видео влияет на производительность

Частота памяти графического процессора немного странная.

Бывают случаи, когда приоритизация этой спецификации может оказать положительное влияние на производительность, а иногда кажется, что это вообще не имеет значения.

Это не так уж далеко от того, как работает обычная оперативная память, поскольку многие пользователи, похоже, не видят разницы между использованием низкоскоростных и высокоскоростных наборов оперативной памяти во многих рабочих нагрузках.

Прежде чем обсуждать конкретно частоты видеопамяти, нам нужно переориентироваться на саму видеопамять.

VRAM отвечает за хранение всех данных, необходимых вашей видеокарте для рендеринга конкретной сцены, будь то ваша любимая карта в Counter-Strike или анимация Blender.

Если у вас недостаточно видеопамяти для хранения всей этой информации там, где она легко доступна для графического процессора, вы либо получите сбой, либо (что более вероятно) начнёте потреблять основную оперативную память ПК. И, к сожалению, оперативная память вашего ПК будет работать значительно медленнее, что приведёт к снижению производительности.

Помимо необработанной емкости, VRAM также тесно связана с разрешением и точностью текстур, особенно в играх.

С видеокартой, использующей 4 ГБ видеопамяти или меньше, воспроизведение чего-либо в разрешении 1080p с высокими текстурами должно быть вполне жизнеспособным. Проблемы могут возникнуть, если вы хотите запустить ту же игру в разрешении 1440p или 4K.

Даже если ядра вашего графического процессора обладают достаточной вычислительной мощностью для работы с более высокими настройками, ограниченное количество видеопамяти может значительно снизить производительность в этих сценариях, поскольку всё, что делает графический процессор, должно пройти через видеопамять, прежде чем оно отобразится на вашем экране.

Есть два основных решения узких мест, связанных с VRAM. Идеальное решение – просто добавить больше видеопамяти, но это не всегда возможно, особенно в эпоху нехватки микрочипов.

Другое решение состоит в том, чтобы увеличить скорость, с которой работает эта видеопамять, также известное как разгон тактовой частоты памяти графического процессора.

По сути, улучшение тактовой частоты памяти графического процессора поможет вам только в тех случаях, когда пропускная способность вашей памяти была узким местом, а обычно это не так. И хотя это может помочь, это всё же не заменит наличие достаточного количества видеопамяти.

Как сравнить ядра и память разных видеокарт?

Помните, я говорил ранее о том, что производительность ядер GPU и CPU больше определяется базовой архитектурой, чем исходной тактовой частотой или количеством ядер? Это всё ещё в силе, что делает сравнение видеокарт разных брендов или архитектур только на спецификациях, чрезвычайно шатким.

Архитектура ЦП и то, как она масштабируется по линейке продуктов, имеют более простую логику. Допустим, вы покупаете процессор AMD текущего поколения и выбираете между четырехъядерным и шестиядерным процессором.

В то время как шестиядерник явно лучше, этот четырехъядерный должен иметь очень похожий уровень производительности в большинстве задач.

Это связано с тем, что базовая архитектура идентична, поэтому каждое отдельное ядро имеет примерно одинаковый уровень мощности. И большинство задач, которые вы будете выполнять на своём ПК, даже игры или активная работа в области просмотра вашего программного обеспечения, больше связаны с производительностью одного ядра, чем с масштабированием на несколько ядер.

Для профессиональных рабочих нагрузок, таких как рендеринг, этот шестиядерный процессор определенно покажет улучшение. Поскольку большинство рабочих нагрузок рендеринга превосходно масштабируются на несколько ядер, а иногда даже на несколько компьютеров, можно ожидать увеличения производительности на 40-50% при увеличении числа ядер на 50%.

Улучшения в количестве ядер также могут помочь в играх, если они достаточно современны, чтобы хорошо масштабироваться на несколько ядер. Однако большинство игр, особенно старые, не очень подходят для этого, поэтому мы не рекомендуем геймеру изо всех сил стараться иметь как можно больше ядер, если только он не хочет делать больше, чем просто играть на своём ПК.

Теперь у вас есть приблизительное представление о том, как работает архитектура процессора.

Что же делает архитектуру графического процессора такой отличной?

По сути, ядра графического процессора уже созданы для работы как единое целое, в отличие от ядер ЦП.

Вы не получите аналогичную производительность GTX 1070 на GTX 1060 при любой рабочей нагрузке, потому что, несмотря на идентичность базовой архитектуры, резкое увеличение количества ядер и других характеристик делает GTX 1070 объективно лучше во всех возможных сценариях.

Нет приложений на основе графического процессора, привязанных к одному ядру, как это часто бывает с приложениями на основе центрального процессора, поэтому масштабирование одной и той же архитектуры не работает так же, как с процессорами.

Это не означает, что вы не должны сравнивать характеристики GPU. Если они используют одну и ту же базовую архитектуру, вы все равно можете получить некоторое представление о том, что происходит под капотом, изучив спецификации.

Но, вам нужно выйти за рамки только ядер видеокарты и тактовой частоты видеопамяти, потому что графические процессоры более высокого уровня также будут использовать такие функции, как увеличение объема видеопамяти или пропускной способности, доступной для этой видеопамяти.

Лучший способ сравнить разные видеокарты – это не смотреть на спецификации. Лучший способ сравнить различные видеокарты – это посмотреть на авторитетные тесты программного обеспечения или игры, которые вы хотите использовать.

Как сравнить производительность видеокарт с разными версиями одного графического процессора?

Но… Как насчёт сравнения разных версий одного и того же графического процессора?

Именно здесь действительно имеет смысл сравнивать тактовые частоты ядра и видеопамяти.

Если вы не знакомы с рынком графических процессоров, вы можете не знать, что производительность графического процессора может меняться в зависимости от того, у какого партнера вы его покупаете.

Процесс происходит примерно так:

1. Производитель GPU (AMD или Nvidia) производит GPU. Они могут создавать свои собственные стандартные кулеры и продавать их напрямую потребителям, или могут продавать партнёру.
2. Партнёр (марки видеокарт, такие как MSI, EVGA и т.д.) берёт графический процессор, приобретенный у производителя, и настраивает его. Каждый партнёр ставит свой собственный кулер поверх графического процессора, и характеристики этих конструкций могут сильно различаться от бренда к бренду.
3. Затем партнёр обычно переходит к увеличению тактовой частоты ядра графического процессора и видеопамяти в рамках ограничений собственной конструкции кулера.

Конечным результатом этого процесса является то, что вы получаете разные версии одного и того же графического процессора, которые работают по-разному из-за разного охлаждения, разных тактовых частот или того и другого.

В этих случаях сравнение тактовой частоты ядра и видеопамяти идеально подходит для выбора того, какой из них будет работать лучше, но вам все равно понадобятся тесты для правильной количественной оценки того, какие улучшения вы увидите.

Часто задаваемые вопросы о производительности видеокарт

Насколько разгон графического процессора может улучшить производительность?

Я бы сказал, что максимум, который вы можете разумно ожидать от разгона видеокарты, находится где-то в диапазоне 5-10%.

В конце концов, разгон RTX 3060 не превратит её в RTX 3070, как бы вы ни старались. Так что не ждите, что разгон графического процессора заменит покупку более мощной видеокарты или возможное обновление.

Тем не менее, эта дополнительная производительность может иметь большое значение для продления срока использования видеокарты, особенно если вы запускаете игры, частота кадров которых чуть ниже играбельной.

Можно ли использовать RAM ПК в качестве видеопамяти?

Если вы не используете процессор со встроенной графикой, нет.

Если вы обнаружите, что вам приходится использовать обычную оперативную память в качестве видеопамяти, обязательно выберите как минимум оперативную память DDR4-3600, чтобы получить приличную производительность.

Хотя вы не сможете достичь того же уровня производительности, что и с дискретным графическим процессором и выделенной оперативной памятью GDDR, вы всё же можете значительно улучшить сценарий, имея хорошую оперативную память для настольных ПК.

Можно ли использовать VRAM как обычную RAM?

…если только вы не используете современную игровую консоль. Консоли, такие как PlayStation и Xbox, используют архитектуру на базе ПК и много оперативной памяти GDDR, которая используется как для рендеринга графики, так и для общего использования памяти.

Однако это не то, что вы можете сделать в обычной среде рабочего стола.

Андервольтинг – это то же самое, что и разгон?

Андервольтинг – это процесс снижения напряжения, подаваемого на видеокарту, с целью снижения температуры и, как мы надеемся, стабилизации производительности.

Разгон – это процесс увеличения тактовой частоты с целью повышения производительности, но он требует увеличения напряжения, чтобы полностью раскрыть потенциал соответствующего оборудования. Это также повысит температуру, поэтому рекомендуется только в том случае, если вы знаете, что делаете, и знаете как снизить температуру графического процессора на своем ПК.

Пониженное напряжение, на самом деле, не требует от вас снижения тактовой частоты для достижения ваших целей. Если всё сделано правильно, вы можете снизить напряжение графического процессора, чтобы добиться почти такой же производительности, при этом значительно снизив температуру и энергопотребление.

На самом деле, вы даже можете получить более высокую производительность, поскольку пониженное напряжение также снижает вероятность теплового троттлинга.

Процессорозависимость видеосистемы. Переходная область. «Критическая» точка частоты CPU

Со времени публикации первой статьи о процессорозависимости видеосистемы прошло довольно много времени. Тогда мы выяснили, что если производительность видеосистемы более чем достаточна, то результаты тестов в FPS практически линейно зависят от частоты центрального процессора. И наоборот, если мощность видеокарты недостаточна, график результатов с определенного момента выходит на горизонтальную «полочку», и практически не зависит от частоты центрального процессора. Однако один момент в то время остался без внимания и с тех пор не давал покоя. Чтобы проиллюстрировать, о чем именно идет речь, приведем один из графиков старой статьи.

Как видите, линия результатов для режима 1024х768 No AA/AF идет очень близко к наклонной синей линии, иллюстрирующей линейную зависимость от частоты CPU. В дальнейшем, для определенности, будем называть этот участок графика зависимости FPS от частоты CPU – линейным участком. Второй важный участок графика – горизонтальная «полочка», которую вы можете видеть в правой части графика, на примере линии для режима 1600×1200 4AA/16AF. Как видите, переход между этими крайностями происходит плавно, без изломов. Это хорошо видно по линиям результатов для режимов 1600х1200 No AA/AF и 1280х1024 4AA/16AF, например. Область между линейной и горизонтальной частями графика назовем «переходной». Откуда она берется? Почему мы наблюдаем плавный изгиб линий, а не четкий излом? Чем это обусловлено? Ответы на эти вопросы мы и попытаемся найти.

Предварительные замечания

Как показывает опыт, какую бы видеокарту мы не взяли, на каком бы стенде и в каких режимах не проводили тестирование – в большинстве случаев график зависимости среднего FPS от частоты CPU будет иметь все три области – линейную, переходную и горизонтальную. Конечно, в отдельных случаях какие-то из указанных областей могут быть выражены не так четко. Например — если видеокарта не ограничивает производительность системы, то мы, разумеется, получим зависимость FPS от частоты CPU близкую к линейной. И наоборот, если видеокарта «слаба», а CPU довольно мощный, то график FPS от частоты CPU выродится в горизонтальную линию. Впрочем, эти две крайности являются частыми вариантами более общего случая, указанного выше. Почему график зависимости среднего FPS от частоты CPU имеет именно такую «каноническую» форму? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, давайте детально рассмотрим исходные данные, на которых он строится. Если вы читали предыдущие статьи этой серии, то метод получения этих данных вам должен быть знаком. Мы будем использовать данные о времени рендеринга каждого кадра, предоставляемые утилитой FRAPS так, как это описано в статье Методика тестирования видеокарт 2007. Использование FRAPS. Тестовый стенд по нынешним меркам не самый современный, но вполне достаточный, чтобы продемонстрировать все ключевые идеи и выявить необходимые закономерности.

Шина	PCI-E
CPU	AMD Athlon64 X2 3800+ @ FSB=270 MHz
VGA	ASUS EN8800GTS 320 Mb
MB	ASUS A8N-SLI Premium
Memory	Hynix PC3200 2×1024 Мб
OS	WinXP + SP2 + DirectX 9.0c
PSU	FSP 400 Вт

В качестве тестового приложения будем использовать игру F.E.A.R. Выводы, которые мы получим, легко применимы и к любой другой игре. Итак, приступим.

рисунок 1

Как и прежде, график зависимости FPS от частоты CPU строился путем изменения множителя процессора в сторону понижения, остальные параметры не изменялись. Средние FPS, полученные при каждой частоте CPU, отложены на графике. Как видите, для выбранного графического режима график имеет вид, близкий к «каноническому», хотя и не является в полном смысле «идеальным». Дальнейшие рассуждения могут показаться несколько пространными, но они важны для существа дела. Позже мы подкрепим их графиками и диаграммами. Что есть средний FPS? По определению, это количество воспроизведенных кадров в демо-сцене, деленное на время длительности этой демо-сцены. Размерность этой величины – «1/сек». Если мы возьмем какой-то один кадр и разделим единицу на время рендеринга этого единственного кадра, то получим некую величину с той же размерностью, что и у среднего FPS. Давайте назовем полученную величину «мгновенным FPS», соответствующим данному конкретному кадру. То есть, если кадр рендерился в течение 20 миллисекунд, «мгновенный FPS» для этого кадра будет 1/0,02 секунды = 50 FPS. Зачем мы лезем такие дебри? А вот зачем. Понятно, что средний FPS будет тем выше, чем меньше время рендеринга сцены, то есть, чем меньше времени рендерится каждый кадр. Или же, говоря по-другому, чем выше доля кадров с высоким мгновенным FPS. От чего зависит время рендеринга каждого кадра? Казалось бы, ответ очевиден – от того, насколько видеокарта быстро этот самый кадр рисует. Но что будет, если видеокарта, говоря примитивно, способна очень быстро рисовать кадры? В какой-то момент ей придется ждать, пока поступят новые данные от центрального процессора. Если взять процессор более быстрый, то в такой ситуации просчет каждого кадра будет выполнятся быстрее, и наоборот. То есть, скорость центрального процессора определенным образом влияет на время отрисовки кадра, но насколько существеннен этот вклад в итоговое значение среднего FPS, и при каких именно условиях — пока сказать сложно. Перейдем к наглядной демонстрации.

рисунок 2

Это диаграмма распределения значений мгновенных FPS для частоты процессора равной 2700 МГц. Строится она следующим образом – берем время рендеринга каждого кадра, рассчитываем на его основе мгновенный FPS, а затем подсчитываем, сколько значений мгновенных FPS находятся в пределах определенного диапазона. В нашем случае диапазон FPS был выбран равен единице. А высота каждого столбика на диаграмме как раз и показывает, сколько мгновенных FPS из всей демо-сцены укладываются в каждый диапазон. На диаграмме мы также провели вертикальную красную линию, которая обозначает средний FPS. Как видите, разброс значений мгновенных FPS очень высок – от 35 до 300. Однако, большая часть значений сосредоточена в левой половине диаграммы. Что будет, если мы уменьшим частоту центрального процессора? По идее, теперь расчет кадров должен выполняться чуточку медленнее. Но более всего это должно сказаться на тех кадрах, чей мгновенный FPS близок к максимальным. Давайте попробуем на основе диаграммы распределения, изображенной на рисунке 2 построить график средних FPS, аналогичный графику 1, но с важным условием – мы будем шаг за шагом «отбрасывать» все значения мгновенных FPS, которые больше некоторого уровня, то есть не будем включать их в расчет среднего FPS. Что из этого получится, вы можете видеть на рисунке ниже.

рисунок 3

Здесь по оси Х вместо частоты центрального процессора откладывается «уровень отсечки». Понятно, что этот график искусственен, причем по построению. Более того, способ отбрасывания «мгновенных FPS» прямо влияет на величину среднего FPS, рассчитываемого таким образом. И вот почему. Можно просто отбросить некоторое количество кадров, оставляя общее время рендеринга демо-сцены неизменным, а можно вместе с отбрасываемыми кадрами из общего времени рендеринга вычесть и время, потраченное на их отрисовку. Возникает вопрос – какой из способов «достовернее»? В реальности, при уменьшении частоты CPU «быстрые» кадры не пропадают, просто они рендерятся дольше. С другой стороны, общее время рендеринга увеличивается, и это тоже надо бы учитывать. Впрочем, сейчас мы не будем глубоко вдаваться в эти подробности. Свой «выдуманный» график мы можем строить так, как захотим (для определенности отметим, что мы использовали первый из вышеприведенных способов). А уж насколько он коррелирует с реальным положением дел, скоро станет известно. Что касается переходной области, то на примере построения данного графика становится понятна причина ее возникновения. Если постепенно наращивать мощность процессора (увеличивая его частоту, например), то увеличивается доля кадров, с высоким мгновенным значением FPS, а значит и средний FPS постепенно растет. Однако, все большее увеличение частоты CPU приводит к тому, что главным сдерживающим фактором уже становится видеокарта. Поэтому темп прироста «быстрых кадров» падает. Когда потенциал видеокарты раскрыт полностью и она уже не способна выдать больше кадров чем может, увеличение частоты CPU больше никак не сказывается на приросте среднего FPS, и в итоге мы получаем горизонтальную «полочку» на графике зависимости среднего FPS от частоты CPU.

Реальная картина

В дополнение к рисунку 2 построим еще несколько диаграмм распределения мгновенных FPS, в зависимости от реальной частоты центрального процессора.

рисунок 4

Некоторые изменения в картине распределения есть, но далеко неочевидные. Идем дальше. Понизим множитель CPU (а значит и его частоту) еще на ступень.

рисунок 5

Здесь уже более заметно, что плотность значений в правой части диаграммы заметно меньше, чем на рисунке 2. В то время как остальная часть диаграммы не претерпевает качественных изменений и средний FPS остается почти тем же самым.

рисунок 6

Как видите, с уменьшением частоты CPU столбики распределения смещаются все левее и левее. То есть, доля кадров с низким временем рендеринга (большим мгновенным FPS) падает. Причем становится заметен скачок величины среднего FPS. Обратите внимание на крайние левые столбики диаграммы распределения. Фактически, это минимальный FPS, который мы наблюдаем в демо-сцене. Если сравнить его со значениями на предыдущих диаграммах, видно, что несмотря на снижение частоты CPU почти в полтора раза, минимальный FPS по-прежнему находится на уровне примерно 35 FPS. То есть, изменение частоты CPU не сказывается на времени рендеринга самых «медленных» кадров, а значит, оно полностью определяется «мощностью» видеокарты. Сохранится ли такое положение дел и дальше? Простая логика подсказывает, что рано или поздно снижение частоты CPU должно сказаться и на значении минимального FPS. Ведь в предельном случае, когда частота CPU равна 0 МГц, мы вообще не получим ни одного отрендеренного кадра, то есть и средний, и максимальный, и минимальный FPS будут равны нулю. Понизим частоту CPU на еще одну ступень.

рисунок 7

Как видите, диаграмма явственно смещается влево. Исчезают не только кадры с мгновенным FPS больше 270, но и «главный колокол» распределения сдвигается влево. Минимальный FPS равен уже не 35, а около 30. Смотрим дальше.

рисунок 8
рисунок 9

Тенденция сохраняется. Доля кадров со значениями мгновенных FPS выше 150 пренебрежимо мала. Минимальный FPS при этом составляет всего лишь 20 FPS. Таким образом, в реальности получается, что с уменьшением частоты CPU диаграмма распределения FPS не только «сжимается» за счет исчезновения «быстрых» кадров (кадров с высоким значением мгновенного FPS), но и сдвигается влево по оси Х. Это несколько расходится с нашими предположениями, исходя из которых мы строили искусственный график на рисунке 3. Тем не менее, давайте попробуем совместить реальный и искусственный графики вместе, чтобы оценить степень расхождения теории и реальности.

рисунок 10

К графику на рисунке 3 мы добавили реальные значения среднего FPS, из графика 1. При этом мы постарались совместить оба графика, насколько это возможно. Поскольку максимальные значения FPS этих двух графиков одинаковые, достаточно было чуть изменить масштаб графика 1 по оси Х (начала координат у обоих графиков совпадают). Как видите, несмотря на все допущения и предположения, графики довольно хорошо совпадают друг с другом. Какие практические выводы можно извлечь из всех этих построений? Например такие… Из только что приведенного примера совмещения графиков видно, что если мы хотим получить график зависимости среднего FPS от частоты CPU, нам необязательно измерять средний FPS для каждого значения частоты CPU, достаточно это сделать для максимальной частоты процессора (где значения FPS выходят на горизонтальную «полочку»), и для минимально возможной частоты CPU, где средний FPS уже находится на линейном участке. После этого путем вышеизложенных манипуляций с отбрасыванием «быстрых» кадров можно получить искусственный график и останется совместить его с точками, соответствующими замеренным значениям среднего FPS. Насколько этот подход универсален и применим ко всем подобным графикам, тема для отдельного исследования. Однако, если данный подход верен, тестеры смогут сэкономить изрядное количество времени, при этом получив исчерпывающую информацию о поведении среднего FPS при разных частотах центрального процессора. Для обычных пользователей тоже есть приятные новости. Очень часто в письмах, которые приходят к нам в редакцию, да и на нашем форуме, поднимается вопрос – «какой процессор потянет ту или иную видеокарту?». Такая постановка вопроса не совсем корректна. Ведь если процессор слабый, видеокарта не перестанет «показывать» или работать хуже. Правильнее было бы говорить – «какой процессор сможет раскрыть потенциал такой-то видеокарты наилучшим образом?». Теперь мы можем ответить на этот вопрос. Конечно, речь идет не о том, что для каждой видеокарты мы возьмем и прямо сейчас укажем минимально необходимый CPU (возможно, со временем такая статистика и появится на сайте). Но теперь мы знаем, каков критерий «достаточности» CPU. Как показывалось выше, при снижении частоты CPU до определенного значения, уровень минимального FPS «приходит в движение» и начинает уменьшаться. Такое значение частоты CPU можно назвать «критической». При частотах CPU меньше «критической» минимальный FPS начинает заметно падать, то есть снижается комфортность игры. При частотах CPU выше «критической» средний FPS может быть и больше, но его прирост достигается за счет увеличения числа «быстрых» кадров, что мало сказывается на комфортности геймплея, поскольку «главный колокол» распределения FPS остается на прежнем месте. Если же особая точность не нужна, «критическую» частоту CPU можно определить еще проще — когда график среднего FPS стремится принять вид горизонтальной полочки, это и есть «критическая» частота CPU. В нашем примере, для данного тестового стенда и выбранного графического режима получается, что для комфортной игры в F.E.A.R. достаточно процессора Athlon 64 X2 с частотой около 1900 МГц (Athlon 64 X2 3800+). Аналогичные рассуждения можно провести для любого другого компьютера, игры, графического режима. Возьмем, к примеру, игру Crysis. Хит осени 2007 года является серьезной нагрузкой для любого современного компьютера. Конечно, конфигурация данного стенда слабовата, но общие принципы работают и здесь. Мы использовали встроенный в игру тест видеосистемы. Ниже приведен график значений среднего FPS для режима 1024х768 No AA/AF.

рисунок 11

Как видите, в данном случае мы наблюдаем линейный участок (совпадает с пунктирной прямой из начала координат) и переходную область. Горизонтальная полочка отсутствует, поскольку запаса частоты CPU для этой игры в данном режиме оказалось недостаточно. Точками отмечены значения среднего FPS, а черточки снизу соответствуют значениям минимального FPS. Приведенный график далек от стремления к горизонтальной «полочке» в правой части. С другой стороны, если вам достаточен минимальный FPS порядка 40, то даже на этом компьютере при таких настройках графики можно с комфортом играть при частоте CPU около 2000 МГц. Если мы увеличим разрешение экрана до 1280х1024, то получим похожий график, который совпадает с предыдущим в левой части, но имеет существенные отличие в правой.

рисунок 12

Посмотрите, теперь крайние правые точки образуют горизонтальную «полочку». Это говорит о том, что видеокарта вышла на свой предел, и при увеличении частоты CPU не способна отрисовывать кадры с большей скоростью. Тем не менее, и для этого разрешения «критическая» частота CPU осталась прежней – около 2000 МГц.

рисунок 13

С настройками качества графики «medium detailes», картина заметно меняется. FPS существенно падает, поскольку видеокарта явно «не тянет». Об этом говорит горизонтальная «полочка» в правой части. Однако, если следовать выведенному нами критерию, и здесь «критическая» частота CPU составляет порядка 2000 МГц. В то же время минимальный FPS находится на уровне около 20, что довольно мало. Впрочем, и средний FPS равный 40 для «шутера» комфортным не назовешь. Вывод прост. Для данного режима процессора достаточно, а видеокарта — «не тянет».

Заключение

График зависимости среднего FPS от частоты процессора уже не раз давал нам пищу для размышлений. В первой части статьи мы вывели «критерий корректного сравнения производительности видеокарт», согласно которому для разных видеокарт правильно сравнивать те значения среднего FPS, которые лежат на горизонтальной «полочке» графика. Впрочем, данный критерий необходим скорее тестерам для получения корректных результатов и их сравнения. В этот раз мы рассмотрели другой участок графика – переходную область между участком линейного роста и горизонтальной «полочкой». Результаты, полученные в данной статье, имеют четкую практическую направленность и могут быть полезны для большинства пользователей. Речь идет о «критической частоте» центрального процессора, которая определяет CPU минимально необходимой производительности, способный раскрыть наибольшую часть потенциала видеокарты. Используя данную методику, каждый сможет определить, насколько конфигурация его компьютера сбалансирована, насколько центральный процессор раскрывает потенциал видеокарты, и не пора ли его менять. А может, пришло время заменить видеокарту, а не центральный процессор?

Источник https://overclockers.ru/blog/gfx_discover/show/31560/raskrytiya-videokart-net-no-vse-raskryvajut-videokarty

Источник https://windows-school.ru/blog/jadra_graficheskogo_processora_videopamjati/2022-06-25-971

Источник https://3dnews.ru/557701