Сколько потоков процессора используют игры

Обновлено: 06.07.2024

Четырьмя ядрами процессора уже давно никого не удивить, в последние время количество ядер и потоков в предлагаемых для настольного ПК центральных процессорах растёт с каждым годом. Поколение консолей с x86 архитектурой и 8 ядрами на борту уже готово смениться на следующее. Сколько же ядер нужно для игр прямо сейчас и в ближайшем будущем?

Методика тестирования

В идеальных условиях необходимо взять многоядерный процессор и протестировать все варианты отключения ядер. При этом надо сохранить идентичность внутренних взаимодействий и размер кеша. С другой стороны, такое исследование несет меньше пользы в реальном применении — размер кеша является одним из инструментов в разделении линеек. Поэтому многоядерные решения имеют большой размер кеша, а самые младшие процессоры в несколько раз меньше заветных МБ в L3.

Выявлять зависимость игр от количества ядер и потоков центрального процессора будем на двенадцатиядерном Ryzen 9 3900X.

Для каждой конфигурации подберу оптимальную на мой взгляд комбинацию активных ядер и CCD-чиплетов. Напомню, что процессоры AMD на архитектуре Zen2 состоят из нескольких кристаллов: I/O-чиплет с контроллерами интерфейсов и CCD-чиплеты с ядрами. Каждый CCD-чиплет представляет собой блок из двух CCX, содержащих в максимальной конфигурации 4 ядра и 16 МБ кеша третьего уровня. В Ryzen 9 3900X каждый CCX модуль оснащен тремя ядрами и 16 МБ кеша L3. CCD-чиплет может работать либо с равным количеством активных ядер на каждом из его CCX, либо только с одним активным CCX — это накладывает ограничение на итоговые комбинации для тестирования.

1+1

В таблице выше указаны все возможные для Ryzen 9 3900X конфигурации ядер, жирным выделены компромиссно выбранные для тестирования варианты — с максимальным кешем для 8 и 12 ядер и одинаковым половинным для всех остальных вариантов от 2 до 6 ядер.

Вариант с 3 ядрами исключил по причине отсутствия таковых в продаже и слишком малого для игр количества ядер, 2 ядра без SMT (технология использования одного физического ядра для создания двух логических, аналогично Hyper Threading у Intel) не включены в тест из-за неактуальности таких процессоров в настоящее время.

В CPU-Z соревнующиеся варианты с включенным SMT выглядят так:

CCD-чиплеты в процессоре не одинаковы по частотному потенциалу: один является более удачным и используется для достижения максимальных частот буста, второй — с меньшими возможными частотами на тех же напряжениях. Для чистоты эксперимента все ядра зафиксируем на одинаковой частоте — 4350 МГц.

Остальной тестовый стенд выглядит так:

Центральный процессор - AMD Ryzen 9 3900X
Материнская плата - MSI MEG X570 Godlike
Видеокарта - NVIDIA GeForce RTX 2080 Super
ОЗУ - Team Group T-Force DARK Pro 4x8 ГБ 3800 МГц CL16
SSD - NVMe ADATA XPG SX8200 Pro 512 ГБ (Windows 10 Pro со всеми обновлениями)
SSD - Crucial MX500 1 ТБ (игры)
БП - CoolerMaster V850 850W

Настройки таймингов оперативной памяти выставлены в режим высокой производительности.

Для улучшения читаемости текста обозначу каждый вариант конфигурации процессора комбинацией двух чисел, например 4-8, где первая указывает на количество активных физических ядер, вторая — общее количество потоков.

Производительность в играх буду измерять в трех параметрах: AVG — среднее значение ФПС на тестируемом отрезке, 1 % — среднее значение 1 % меньших ФПС и 0,1 % — среднее значение 0,1 % меньших ФПС. Из этих трех показателей самым интересным, пожалуй, является 1 % — основываясь на этом значении, можно составить представление о плавности и комфортности геймплея.

Тесты

Настройки в играх буду подбирать для облегчения нагрузки на видеокарту, но сохраняя сложность построения сцены для процессора.

В качестве отправной точки для сравнения буду использовать вариант с 4 физическими ядрами без использования многопоточности SMT.

3D Mark Time Spy CPU Test

Первой дисциплиной будет синтетический CPU тест игровой производительности из пакета 3D Mark.

Как и полагается искусственно созданной нагрузке с оптимизациями под многопоток — результат растет почти линейно вместе с количеством ядер и потоков.

Assassin’s Creed Odyssey

Разрешение: 1080p
Качество графики: самое высокое
Модификатор разрешения: 50%
Встроенный тест

Первый игровой проект и сразу один из самых процессорозависимых. Полностью избавиться от влияния видеокарты на результат не удалось, но и в таких условиях сравнение возможно.

Слева скриншот с мониторингом варианта 4-4, справа - 12-12.

Любой вариант с восемью потоками и больше, особенно начиная с шести ядер, показывает почти максимальную производительность. Очевидна оптимизация игры именно под 8 потоков, и дальнейшее их наращивание не приносит заметного увеличения количества кадров в секунду.

Четыре ядра без SMT показывают достаточный для одиночной игры уровень ФПС, но сильно отстают от более оснащенных конфигураций. Вариант 2-4 подойдет только для совсем непритязательных игроков.

Far Cry 5

Разрешение: 1080p
Качество графики: максимум
Масштаб разрешения: 0,5
Встроенный тест

Far Cry не является игрой, сильно зависящей от количества потоков процессора, но протестировать такие проекты тоже необходимо.

Скриншоты с мониторингом параметров системы в вариантах 4-4 и 12-12 показывают отсутствие влияния видеокарты на результат теста, загрузка мощностей видеокарты не более 60 %.

Даже два ядра с включенным SMT показывают достойный уровень производительности во встроенном тесте, а 4-4 уже вплотную подбирается к максимально возможным для 3900Х на частоте 4,35 ГГц результатам. Классическая четырехпоточная игра.

Вот так огрехи оптимизации игры могут снизить итоговый ФПС при увеличении количества ядер и вычислительной мощности процессора.

PlayerUnknown's Battlegrounds

Разрешение: 1080p
Качество графики: очень низкое
Текстуры, дальность видимости, сглаживание: ультра

PUBG уже не так популярен, как в былые времена, но все еще подходит под определение онлайн игры с большим количеством участников. В качестве тестового использовался отрезок повтора с двухминутным проездом на транспорте мимо активных боевых действий и красной зоны.

Скриншот мониторинга для варианта 4-4.

Конфигурации до 6-6 показывают приличный средний уровень ФПС, но мощности процессора явно не хватает — 1 % ниже 60 кадров в секунду уже нельзя назвать комфортным для сетевого шутера. 4-8 претендует на роль минимально приемлемого варианта.

World of Tanks enCore RT

Разрешение: 720p
Качество графики: ультра
Сглаживание: выключено
Трассировка лучей: выключено
Встроенный тест

WoT — яркий пример малопоточной онлайн игры, результаты в отдельном бенчмарке трудно считать реальным тестированием именно этого онлайн проекта, но вполне показательно в разрезе аналогичных игр, не требовательных к процессору.

Любая из тестируемых конфигураций процессора показывает запредельный уровень ФПС. Начиная с 4-8, производительность достигает максимума и уже не меняется с ростом числа ядер и потоков.

Четырех ядер без SMT вполне достаточно для этой и подобных игр.

Red Dead Redemption 2

Разрешение: 720p
Качество графики: максимальное
Встроенный тест

Вышедший на ПК эпичный вестерн доставляет больше проблем видеокарте, но и для процессора работа найдется, проект будет представлять портированные с приставок на настольный компьютер игры.

Скриншоты мониторинга вариантов 2-4 и 12-12, загрузка видеокарты велика для любого производительного варианта, но в этой игре это не мешает выявить разницу производительности процессоров.

Wolfenstein: Youngblood

Разрешение: 720p
Качество графики: убер
Сглаживание: выключено
Трассировка лучей: выключено
Встроенный тест

Wolfenstein попал в сравнение как современная, хорошо оптимизированная игра.

Скриншот теста максимальной конфигурации 12-24 с мониторингом, избавиться от влияния видеокарты на результат не удалось, RTX 2080 Super оказалось недостаточно.

Все протестированные комбинации показывают отличные результаты, 4-4 не выглядит сильно отстающим.

Итоги

Тенденция на увеличение ядер процессора в среднем ПК не обошла и игровую индустрию, многие проекты уже сейчас содержат оптимизации под многопоточные варианты. Переход приставок на x86 архитектуру, несомненно, тоже повлиял на этот процесс.

Можно с уверенностью сказать, что эра четырехядерных игровых процессоров подходит к концу, но прямо сейчас их производительности еще достаточно для относительно комфортного времяпрепровождения за любой игрой.

Естественно, главным ограничителем уровня кадров в секунду как и прежде является видеокарта, но, имея производительный шестиядерный процессор, уже можно рассчитывать на высокий ФПС в большинстве игр. А, начиная с 6-12 конфигураций, прирост кадров в секунду от увеличения потоков почти отсутствует.

Именно шесть ядер и двенадцать потоков скорее всего станут ориентиром для разработчиков игр в ближайшее время, но не стоит забывать о консолях с их восьмиядрной начинкой.

Выбрать видеокарту для игрового ПК довольно просто. Вам нужно лишь посмотреть результаты тестов и определиться, на какую производительность вы готовы раскошелиться. В общем-то, это все. С процессорами же совсем другая история.

Производительность CPU базируется на его характеристиках, однако реальная игровая производительность отличается от «общей» и может зависеть от конкретной игры. Имеет значение и видеокарта, что стоит в паре с процессором.

Тем не менее есть один параметр, который можно назвать понятным и прозрачным. Это число ядер.

Ядра процессора

Если по-простому, то число ядер определяет, с каким количеством задач процессор сможет справляться единовременно. Именно поэтому одноядерные процессоры были столь плохи в многозадачности: им приходилось постоянно переключаться между приоритетными процессами, что, сами понимаете, пагубно сказывалось на производительности.

Все изменилось в 2005 году, когда миру были представлены первые массовые двухъядерные процессоры, проложившие дорогу своим многоядерным потомкам. За последние полтора десятилетия мы увидели CPU с 4, 6, 8 и даже большим числом ядер.

Очевидно, что большее количество ядер дает преимущество при использовании профессионального ПО или работе в режиме многозадачности, но есть ли прирост относительно «меньших» собратьев именно в играх? Давайте разбираться.

Одноядерные против многоядерных

В прошлом владение геймерским ПК с многоядерным процессором не слишком-то себя оправдывало, поскольку очень немногие игры использовали многопоточность. Однако, в последние годы ситуация в значительной степени изменилась.

Уже с десяток лет многоядерные CPU являются массовым продуктом, ими оснащены все современные устройства. Поэтому очевидно, что и разработчики наконец-то начали использовать все преимущества подобных процессоров, оптимизируя свои игры соответствующим образом. Впрочем, до сих пор производительность (для игр, мы сейчас о них) в «одноядерном» режиме считается важнее «многоядерного». Положение дел меняется, но перелом еще не наступил. При этом, разумеется, большее число ядер не станет для вас замедляющим фактором.

Исходя из нынешних реалий, мы считаем, что наилучшим выбором в среднем сегменте на 2020 год будут лучшими процессоры с 6 ядрами, такие как Intel Core i5-9600K или AMD Ryzen 5 3600. Это никоим образом не означает, что четырехъядерные процессоры не годятся для гейминга. Они прекрасно подойдут для бюджетных сборок. Их беда в том, что такие CPU имеют слабый запас мощности на будущее, поскольку уже ограничивают потенциал большей части видеокарт средней ценовой категории.

Что же касается процессоров с 8 и более ядрами, то их наличие оправдывается (или нет) исключительно вашим GPU. К примеру, нет никакого смысла ставить в пару i7-9700K и GTX 1660 Ti, поскольку такому процессору потребуется что-нибудь уровня RTX 2080.

Физические и логические ядра

В разговорах о процессорах часто упоминаются логические ядра или так называемые потоки. Суть в том, что технологии Intel Hyperthreading и AMD Multithreading позволяют одному физическому ядру справляться одновременно с двумя задачами, то есть, работают сразу два логических ядра.

Есть ли прок от таких технологий? Ответ очевиден – да.

Большая часть процессорной линейки AMD оснащена мультитредингом, от бюджетных моделей до самого топа. У Intel же ситуация несколько иная, поскольку в 9 поколении «синие» решили отказаться от гипертрединга у всех своих CPU, кроме хай-эндовых i9. При этом грядущее 10 поколение, чтобы не уступить позиции AMD, будет использовать многопоточность на всю катушку.

Не стоит забывать о том, что, хотя большее число ядер и потоков положительно сказывается на общей производительности, в каждой конкретной игре результаты тестов будут варьироваться. К примеру, Ryzen 5 3600X может похвастать 12-ю потоками, а Intel i5-9600K всего лишь 6-ю, но это не значит, что первый покажет лучшие результаты.

Как вы можете увидеть на видео выше, порой разница в тестах незначительна. По большей части, все будет упираться в вашу видеокарту.

Узкие места (ботлнек)

Что же такое этот «ботлнек», раз им так часто козыряют в обсуждении сетапов игровых ПК? Этим термином (bottleneck – бутылочное горлышко) обозначают «узкое место» в системе, узел, который будет ограничивать общую производительность, не давая полностью раскрыть потенциал остальных комплектующих.

Например, видеокарта не будет работать на полную из-за слишком медленного процессора, который не справляется с потоком инструкций. Это в равной степени применимо и к мощным CPU вроде i7-9700K в паре со слабыми бюджетными картами уровня GTX 1650 Super. В последнем случае дорогой процессор не прибавит вам лишних fps, поскольку производительность будет ограничиваться GPU. В таком случае нет никакого смысла вкладывать лишние деньги в процессор.

К сожалению, нет никакого гарантированного способа определить узкое место в связке CPU-GPU. Различные калькуляторы могут дать лишь приблизительную оценку системы, далекую от 100% точности.

Если же обобщить подобные рекомендации, то можно выделить следующее:

Ryzen 3 и Intel i3 хороши для бюджетных карт, вроде Radeon RX 580 и GTX 1650 Super
Ryzen 5 и Intel i5 подойдут к среднему сегменту: Radeon RX 5600 XT или RTX 2060 Super
Ryzen 7 и Intel i7 отлично себя покажут в паре с хай-эндовыми GPU уровня RTX 2070 Super и RTX 2080 Super

Что же касается сверхмощных Ryzen 9 и Intel i9, то для игровых ПК это напрасная трата денег, если только вы не планируете собрать рабочую станцию под сложное профессиональное ПО или сетап с несколькими видеокартами.

Заключение

Как видите, на заданный вопрос нет четкого ответа. До недавнего времени те же двухъядерные процессоры очень неплохо показывали себя даже в тяжелых играх, а сейчас уже четырехъядерные оказались на грани забвения благодаря гонке числа ядер и потоков. Учитывая, что в консолях PS5 и Xbox Series X установлены восьмиядерные/шестнадцатипоточные процессоры на базе архитектуры AMD Zen 2, стоит ожидать, что оптимизация игр под многопоток станет еще более частой.

Подытожим: в 2020 году использование CPU с 4 ядрами оправдано только в бюджетных сборках, в то время как в миде актуальны уже шестиядерные процессоры. Восьмиядерники же стоит оставить для HEDT сегмента.

Как уже говорилось выше, это лишь обобщение имеющейся информации, и реальная производительность зависит от модели процессора, имеющейся видеокарты и даже игры. Поэтому всегда имеет смысл перед покупкой изучить несколько тестов и графиков.

Не так давно у нас вышел цикл геймплейных тестов процессоров AMD с количеством ядер от 6-ти до 12-ти в 24 потока. Там мы изучали эффективность использования современными играми многоядерных CPU, проводя между ними параллели. В комментариях вы неоднократно просили отключить у старших Ryzen часть ядер и потоков, изучив их производительность в актуальных играх. Этим мы и займемся с помощью Ryzen 9 3900X и Ryzen 7 3700X!

Первый состоит из пары CCD-чиплетов с вычислительными ядрами и кристалла cIOD, который отвечает за функции ввода-вывода. Все это соединяется между собой шиной Infinity Fabric второго поколения. На выходе получается 12 ядер в 24 потока с частотой от 3,8 до 4,6 ГГц, суммарный кеш L3 составляет 64 МБ, а TDP – 105 Вт.

У второго под крышкой один CCD и cIOD. Это дает 8 ядер в 16 потоков на скорости 3,6 – 4,4 ГГц, но «только» 32 МБ L3 при тепловом пакете 65 Вт. Важно, что чиплеты с ядрами не имеют прямого связывающего моста, а все межъядерное взаимодействие строится через I/O чиплет, который играет также и роль коммутатора. При тестировании сможем изучить влияние на производительность не только объема кеша, но и расположения ядер в разных чиплетах.

Переходим к тестовому стенду. В его состав входит люксовая материнская плата MSI MEG X570 GODLIKE формата EАТХ. На ее основе можно собрать как мощный игровой компьютер, так и высокопроизводительную рабочую станцию с несколькими видеокартами и кучей накопителей.

Охлаждали процессоры старой-доброй СЖО be quiet! SILENT LOOP 240mm.

Видеокарту взяли топовую – ASUS ROG STRIX GeForce RTX 2080 Ti.

Система, игры и весь сопутствующий софт установили на пару быстрых NVMe-накопителей: ADATA XPG SX8200 Pro объемом 512 ГБ и Seagate FireCuda 520 на 2 ТБ.

За качественное и бесперебойное питание отвечал SeaSonic PRIME TX-750 TITANIUM на 750 Вт. Он имеет сертификацию 80PLUS Titanium и перечень всевозможных защит, не говоря уже о всех необходимых коннекторах.

Пристанищем для «железа» послужил корпус RIOTORO GPX100 MORPHEUS. Благодаря полностью модульной конструкции он имеет широкие возможности индивидуальной настройки, что по достоинству оценят настоящие ПК-энтузиасты.

И куда ж без периферии – кушать ведь хочется всем. Клавиатура CORSAIR K70 RGB MK.2 Low Profile радует качественными материалами, надежными низкопрофильными переключателями CHERRY MX Red, рядом дополнительных кнопок и поддержкой программного обеспечения iCUE. Все это делает ее отличным игровым инструментом.

Мышка CORSAIR Nightsword RGB имеет эргономичный корпус, 8 программируемых клавиш и топовый оптический сенсор PixArt PMW3391. Лучше всего она проявляет себя в играх жанров MOBA и FPS.

С манипулятором прекрасно сочетается фирменный ковер CORSAIR MM350 Champion.

Универсальная гарнитура CORSAIR HS35 совместима с широким парком техники, включая ПК и консоли, хорошо сидит на голове и балует басистым звуком, позволяя раскрывать любые сцены в играх и фильмах.

Дабы в полной мере оценить все красоты виртуальных миров, взяли 27-дюймовый монитор ASUS ROG SWIFT PG279Q.

Захват видео происходил с помощью внешний системы с AVerMedia Live Gamer Portable 2 Plus.

Перед тестом отметим два важных момента. Во-первых, мы не имитируем какой-либо процессор, а хотим на практике исследовать производительность при разном количестве ядер и потоков. Для этого в BIOS попарно отключали ядра в соседних CCX, параллельно активировав и деактивировав технологию логической многоядерности (SMT). Во-вторых, частоту CPU зафиксировали на отметке 4150 МГц, дабы исключить влияние динамического разгона на результаты тестов.

Переходим к играм, которые запускались в массовом разрешении Full HD в сочетании с минимальными и максимальными настройками графики!

Начнем с Assassins Creed Odyssey на максималках. Переход с 4 потоков на полноценные 4 ядра дает прирост скорости на 14-19%.

При наличии 8 потоков статистика улучшается на 7-29% – играть куда комфортнее. Дальше средняя скорость практически не растет, но с увеличением ядер/потоков просадки становятся меньше. Обратите внимание, что 12 потоков смотрятся лучше, чем 8 полноценных ядер. Кроме того, в паре 8 ядер/16 потоков версия с увеличенным L3 меньше просаживается.

У 12-поточной конфигурации показатели 1 и 0,1% Low лучше 8 ядер без SMT. Переезд на 16-потоков дает небольшой прирост по просадкам, причем у варианта с 64 МБ L3 результаты лучше.

Почему при отключении гипертрейдинга на 9900к фпс становится выше, чем с ним? Выходит, игры многопоток не юзают? И почему 6/12 ryzen 5 2600 сливают 6/6 i5 9400f?

Fan_Tiesto написал:
И почему 6/12 ryzen 5 2600 сливают 6/6 i5 9400f

Это в какие условия поставить процессора, по факту за интел что бы он опережал 2600 в играх надо отдать больше денег.
Но отвечая прямо на твой вопрос, есть три фактора.
1. Работа с памятью, у интела она лучше.
2. Оптимизация игр под процессоры интел.
3. Ограниченное использование потоков самой игрой.
Смотря в каких играх сравнивать процессоры.

Fan_Tiesto написал:
Почему при отключении гипертрейдинга на 9900к фпс становится выше, чем с ним?

Разбирали этот вопрос. Есть мнение, а оно и так, что на распараллеливание потока требуется время. И конечно ядро лучше потоков. Потоки решают в рабочих приложениях, ядра в играх. Однако тот же Фар край 5, на удивление с системами без HT показывает результаты хуже (как исключение).

Fan_Tiesto написал:
И почему 6/12 ryzen 5 2600 сливают 6/6 i5 9400f?

Зен1 слабоват из-за контроллера памяти и раздельного кристалла, а так же более низкой производительностью на ядро, и бытует мнение, что оптимизацией. Нужно ещё внимательно видосы смотреть, чтобы тот же 9400F не стоял на Z390 с фиксированной частотой и оперативкой в 3600. То-то смеху будет, когда покупатель насмотрится и купить этот проц.

Fan_Tiesto написал:
Выходит, игры многопоток не юзают?

Статистика стима говорит о 70% ПК на 4-х ядрах. Производительность потока всегда лучший и универсальный вариант, в любом случае.
Я бы уже забыл про Зен1 и перешёл на Зен2, собственно так и сделал сам.

Читайте также: