Калькулятор узкого места CPU и GPU

Время кадра: полезная отправная точка

Частота кадров в секунду обратно пропорциональна времени кадра. Если время измеряется в миллисекундах:

предел частоты кадров = 1000 / время кадра в мс

В упрощённой модели предел всего конвейера задаёт более медленный из измеренных этапов:

расчётный предел = 1000 / max(время кадра CPU, время кадра GPU)

Это диагностическая оценка, а не обещание, что игра будет выводить кадры точно с такой частотой. На фактическую частоту кадров могут влиять её ограничение, синхронизация, очереди, работа движка, загрузка данных, планирование операционной системы и вывод на экран. В рекомендациях Microsoft по профилированию DirectX время CPU и GPU на кадр определяется отдельно, поскольку доступный бюджет кадра может превысить любая из сторон.

Преобразование 1000 / ms показывает предельную частоту для измеренного этапа. Например, время CPU 12 мс соответствует примерно 83,33 FPS, а время GPU 7 мс, примерно 142,86 FPS. В этой записи сторона CPU медленнее, поэтому упрощённая оценка предельной частоты составляет около 83,33 FPS.

Почему важен допуск

При близком времени кадра нельзя делать категоричные выводы. Калькулятор сравнивает абсолютную разницу со временем более медленной стороны:

относительный разрыв = |CPU ms - GPU ms| / max(CPU ms, GPU ms) × 100

Если разница укладывается в выбранный допуск, результат для этой записи считается сбалансированным или неопределённым. Если она превышает допуск, текущим ограничивающим звеном считается сторона с большим временем кадра.

Этот процент описывает разницу между двумя значениями времени в одной рабочей нагрузке. Он не показывает, какая доля ресурсов CPU или GPU тратится впустую, и не предсказывает прирост производительности после замены оборудования.

Обеспечьте воспроизводимость записи

Для полезного сравнения рабочая нагрузка должна оставаться неизменной. Используйте одни и те же:

• версию игры и движка;
• сохранение, повтор, последовательность теста производительности или фиксированный маршрут движения;
• разрешение, масштаб рендеринга, набор настроек качества и графический API;
• ограничение частоты кадров, VSync и состояние динамического разрешения;
• настройки драйвера, режим питания и фоновую нагрузку;
• продолжительность прогрева и записи.

Запустите тест несколько раз и сравнивайте репрезентативные статистические показатели, а не полагайтесь на один короткий замер. В рекомендациях AMD по производительности CPU предлагается фиксировать такие переменные, как тестовая сцена и начальное значение генератора случайных чисел. В руководстве AMD по Unreal Engine изменение разрешения используется как диагностический приём: если значительно более высокое разрешение рендеринга почти не влияет на производительность, это повод проверить, не ограничивает ли CPU данную рабочую нагрузку. Но это всё равно лишь свидетельство, а не универсальный вердикт.

Почему загрузка не служит доказательством

Уровень загрузки может дополнить диагностику, но сам по себе ничего не доказывает. Общая загрузка CPU может выглядеть умеренной, даже если один основной поток или поток рендеринга работает на пределе. Низкая загрузка GPU может быть вызвана ограничением частоты кадров, ожиданием CPU, синхронизацией или недостаточным объёмом переданной работы. Высокая загрузка GPU говорит лишь о том, что устройство было занято; она не указывает точный ресурсоёмкий этап и не предсказывает результат модернизации.

Инструменты анализа времени дают больше контекста. Intel PresentMon записывает телеметрию кадров и GPU, NVIDIA Nsight показывает длительность кадра на CPU и GPU, а также диапазоны рабочей нагрузки GPU, а AMD Radeon GPU Profiler визуализирует время в очередях и периоды простоя GPU. Даже пороговые значения профилировщиков, это эвристика: при классификации ограничения со стороны CPU Radeon GPU Profiler использует настраиваемый порог простоя GPU, а не универсальный закон для любого движка.

Что показывает и чего не показывает 1% Low

Показатель 1% Low характеризует медленную часть распределения времени кадров, поэтому помогает обнаружить неравномерность вывода, которую может скрыть среднее значение. Но он не показывает, чем вызваны медленные кадры: CPU, GPU, потоковой загрузкой ресурсов, компиляцией шейдеров, нехваткой памяти или другой задержкой.

Определения также различаются. В одних отчётах частота рассчитывается по 99-му процентилю времени кадра (1000 / время кадра p99), в других усредняется частота кадров для самого медленного 1% выборки. NVIDIA Nsight Systems определяет длину кадра на 99-м процентиле как значение, которое превышает лишь 1% кадров. При сравнении результатов фиксируйте инструмент и используемое определение и не подставляйте 1% Low вместо соответствующих значений времени CPU и GPU на кадр.

Почему универсальные проценты узкого места вводят в заблуждение

У компьютера нет постоянного соотношения узкого места между CPU и GPU. Ограничивающая работа может меняться в зависимости от игры, сцены, разрешения, настроек, версии движка, драйвера, ограничения и целевой частоты кадров. Оживлённая городская сцена может сильнее нагружать моделирование и отправку команд отрисовки, а в другой сцене с более высоким масштабом рендеринга больше времени может занимать GPU.

Калькуляторы по названиям моделей не способны учитывать эти условия. Результат вроде «узкое место 23%» без измерений времени в одной и той же сцене не имеет устойчивого технического смысла. Используйте этот калькулятор для описания фактически записанного замера, повторяйте тест с интересующей вас нагрузкой, а для поиска конкретной причины применяйте профилировщик временной шкалы.

Официальные технические источники

• Microsoft: профилирование приложений DirectX
• Intel: мониторинг производительности с помощью PresentMon
• NVIDIA: анализ состояния кадров в Nsight Systems
• NVIDIA: GPU Trace в Nsight Graphics
• AMD GPUOpen: обзор Radeon GPU Profiler
• AMD GPUOpen: руководство по производительности Unreal Engine
• AMD GPUOpen: руководство по производительности CPU Ryzen