Изучаем влияние количества ядер и кэш-памяти процессора на быстродействие в играх

Наверняка многие слышали, как техноблогеры утверждают, дескать для нормального гейминга нужно X процессорных ядер. Обычно говорят что-то вроде «6 ядер – это более, чем достаточно», или «нужно как минимум 8 ядер». Последнее утверждение чаще произносят в отношении игр, портированных с консолей, вроде God of War. Логика простая: раз консоль имеет 8 ядер – значит 8 ядер и нужно для комфортной игры.

Это не совсем верно, поскольку тесты убедительно доказывают: важна общая производительность процессора, а не количество его ядер. Вроде бы довольно очевидное утверждение, однако его постоянно стараются оспорить. В целом, «оспорщиков» можно понять. Свести всё к одному простому числу, к количеству ядер – очень простое мерило производительности. А наш мозг любит упрощать, ему так легче живётся.

С другой стороны, нельзя не признать, что на 2-ядерных процессорах многие игры будут работать откровенно паршиво, а то и не запустятся вообще. То есть однозначно нужен процессор как минимум с 4 ядрами. И даже на нём, и даже при поддержке SMT/Hyper-Threading (технологии «уплотнения» двух потоков данных в одно ядро) большинство современных-требовательных ААА-игр пойдут со скрипом.
Рассмотрим простой пример. 8-ядерный/16-поточный Ryzen 7 3700X всегда будет хуже для игр, чем 6-ядерник 5600X. Даже в тестах «сырой» производительности, таких как CineBench R20, превосходство 5600X на ~10% относительно 3700X. И это при том, что CineBench хорошо нагружает все ядра, чем большинство игр не может похвастаться.

Сведение аргументации к «игры требуют 8 ядер» – это грубое упрощение, которое может ввести в заблуждение технические неподкованных пользователи. Как следствие риск потратить на процессор заметно больше денег, чем требуется на самом деле. И куда больше выйдет пользы, если вложить эти деньги в более производительную видеокарту. Попутно есть риск купить более медленный в играх процессор. В качестве примера вышеназванные 8- и 6-ядерные Ryzen 3700X и Ryzen 5600X.

AMD и Intel: есть ли разница?

Производительность процессоров Intel довольно равномерно увеличивается с ростом количества ядер. Такой эффект наблюдается вплоть до 10 ядер, даже если игра и не требует такой большой вычислительной мощности. А вот процессоры AMD Ryzen демонстрирует почти одинаковую производительность в диапазоне от 6 до 16 ядер. Очень немногие игры показывают какую-либо разницу между 6- и 16-ядерниками AMD. Хотя, казалось бы.
Судя по тестам, могучий 16-ядерный/32-поточный Ryzen 9 5950X в среднем всего на 5% быстрее, чем скромный 6-ядерный/12-поточный 5600X. А 8-ядерный/16-поточный 5800X быстрее всего на 3%. Столь небольшую разницу можно списать на погрешность измерений, а также на чуть большие частоты работы у старших моделей.

Видеокарта однозначно не была «бутылочным горлышком». В тестах использовалась мощная видеокарта AMD Radeon RX 6900XT. Также перегрузить видеокарту не позволяло небольшое разрешение 1080p. К слову, о том, как влияет разрешение на fps в играх, мы подробно рассказывали вот тут.

Однако, если взять тот же набор игр и протестировать их в том же разрешении 1080p с теми же видеокартами, но с процессорами Intel Core 10-го поколения, то результат будет совершенно другим. 8-ядерный/16-поточный Core i7-10700K будет на 9% быстрее, чем i5-10600K, а i9-10900K — аж на 16% быстрее!

Часто используется аргумент «больше ядер – лучше для игр» именно в отношении процессоров Intel. И нередко пользователи утверждают, что их игровой процесс заметно улучшился после замены условного i7-8700K на i9-10900K. И объясняют они это исключительно увеличением количества ядер. Но может быть есть ещё что-то, что влияет на FPS?

Ядра и кэш-память

Детально рассмотрим ситуацию на примере Ryzen 5000 и Intel Core 10-го поколения. Да, это не самые передовые модели, но цель этой статьи совсем не в демонстрации возможностей современных процессоров, а в поиске взаимосвязи.

Все процессоры AMD Ryzen 5000 имеют 32 МБ кэш-памяти L3 на каждый чиплет. В случае Ryzen 5 и Ryzen 7 это те самые 32 МБ, а в случае Ryzen 9 – 64 МБ, поскольку этот процессор разделён на пару отдельных кристаллов.
А вот у Intel общая ёмкость кэш-памяти L3 напрямую зависит от количества ядер. 6-ядерные модели Core i5 10-го поколения имеют 12 МБ памяти L3, 8-ядерные Core i7 уже 16 МБ, а 10-ядерные i9 – 20 МБ.

Таким образом, при замене 10600K на 10900K будет не только на 67% больше ядер, но и на 67% больше кэш-памяти L3. Большинство игр по-прежнему не способны хорошо загрузить сразу все 6 ядер 10600K, и возникает вопрос: а что здесь более значимо – дополнительный кэш или ядра?

Чтобы это выяснить нужно отключить «лишние» ядра у 10700K и 10900K, а также зафиксировать частоту. Важно отметить, что отключение ядер не влияет на кэш L3. Даже с одним активным ядром 10900K по-прежнему имеет 20 МБ кэша L3.

Для последующих тестов использовалась одна и та же материнская плата, оперативная память и видеокарта. Также частоты процессоров Intel были жёстко зафиксированы на 4,5 ГГц. В итоге единственное различие между конфигурациями заключается в количестве ядер и объёме кэш-памяти L3.

Игровые тесты

Для начала результаты в Rainbow Six Siege. Сравнивались 10600K, 10700K и 10900K с одинаковой частотой 4,5 ГГц и «родном» для каждой модели объёме кэша L3. Нетрудно заметить, что переход с 6 ядер на 8 увеличивает производительность на 15%, а от 8 к 10 – ещё на 9%. В сумме апгрейд 10600K на 10900K увеличит производительность на 25%. Но точно ли это повышение происходит благодаря дополнительным ядрам?
Рассмотрим данные, полученные при включенных 8 ядрах, и сравним процессоры с 16 МБ кэш-памяти L3 и с 20 МБ. Одно только это изменение даёт прирост производительности на 5%! А вот пара дополнительных ядер увеличили её лишь на 3%. Впрочем, 10700K и 10900K итак достаточно близки. А как всё будет выглядеть, если включить только 6 ядер, но оставить кэш?

10700K с 8 включенными ядрами на 15% быстрее, чем 10600K (429 fps против 494 fps). Однако, здесь становится очевидно, что около 10% этой разницы связано с увеличением объёма кэш-памяти L3 (12 МБ против 16 МБ). И если бы 10600K имел те же 20 МБ кэша L3, что и 10900K, то он был бы быстрее 10700K! А сам 10900K с 10 активными ядрами всего на 6% быстрее, чем с 6 активными ядрами. Результаты подозрительно напоминают то, что показывали AMD Ryzen 5000.

Другими словами, увеличение количества ядер на 67% в играх даёт всего 6% прироста производительности. А вот увеличение кэш-памяти L3 на те же 67% уже обеспечивает +18% (в 3 раза больше!). Очевидно, что такие цифры делают дополнительный кэш намного более полезным, чем ядра.

Это прекрасное подтверждение, что дело не только в количестве ядер. Если тестировать процессоры с одной и той же архитектурой, то «больше ядер – лучше гейминг» справедливо только в случае, когда все «камни» имеют одинаковую ёмкость кэш-памяти L3. Это отлично сочетается и с данными по процессорам Ryzen 5000. Подавляющему большинству геймеров пользы от выхода за рамки 6 ядер будет немного. Если посмотреть на игры, которые не очень требовательны к процессору, то для них что добавление ядер, что расширение кэша мало что меняет. Здесь всё упирается в возможности графической системы. При достаточно мощной видеокарте такие игры прекрасно работают на любом современном процессоре с 6 или более ядрами.

Кроме того, важно учитывать, что тесты проводились с мощной видеокартой RX 6900 XT при небольшим разрешении 1080p – в максимально процессорозависимом сценарии. Но даже взять более высокое разрешение (например, 1440p) и видеокарту попроще, общая картина будет примерно такая же, как на графике выше. Watch Dogs: Legion – ещё одна игра, которая не требует процессора мощнее, чем Core i5-10600K. При разрешении 1080p дополнительные ядра и кэш-память 10900K дадут всего на 7% больше производительности. Да, здесь похоже, что увеличение кэша приводит к росту производительности только на ~2,5-3%, а количества ядер примерно на 4%. В любом случае общая разница незначительна. Данные по Cyberpunk 2077 в первую очередь интересны процентилем времени кадра (это то, что называют «редкие игровые события» или «1% min fps». Проще говоря, наибольшие просадки fps). При переходе от 10600K к 10900K улучшение 1% min fps сразу на 15%. Это, разумеется, изрядно повлияет на качество игрового процесса, снизив количество «фризов» и внезапных просадок.

Опять же, в основном эти результаты обусловлены увеличенным кэшем L3, а дополнительные ядра здесь практически не дают никакой пользы.
F1 2020 – ещё одна игра, в которой основная часть прироста кадровой частоты объясняется увеличением кэша L3. При одинаковом числе включенных ядер 10900K на 10% быстрее, чем 10600K. Производительность 10900K с 6 ядрами практически равна его же 10-ядерной конфигурации (разница всего 1%).

Очередное наглядное подтверждение того, что объём кэша L3 важнее количества ядер… по крайней мере если их 6 и более. Shadow of the Tomb Raider довольно требовательна к процессору. Именно поэтому она часто используется в ходе тестирования производительности процессоров. Кроме того, она неплохо умеет распределять нагрузку, когда ядер много. Тесты проводились в густонаселённой локации, которая еще больше загружает «камень».

Полноценный 10-ядерный 10900K на 18% быстрее, чем 10600K, если смотреть на среднюю частоту кадров. А по показателю 1% min FPS он оказался на целых 32% лучше! И можно заметить, что 18% этого прироста обеспечила кэш-память, а 14% количество ядер.

Можно сделать вывод, что в случае SoTR оба рассматриваемых параметра положительно влияют на производительность. И это наиболее сбалансированные результаты из всех, полученных в ходе тестов.

Итоги тестов

Частично блогеры правы в утверждении, что в играх больше ядер – лучше. Однако, преимущественно это связано не столько с дополнительными ядрами, сколько с попутно увеличенным кэшем.
Конечно, имеет значение и то, и другое. Но когда речь идет о процессорах Intel нельзя выбрать между ядрами и кэшем, эти характеристики идут нога в ногу. Но если такая возможность выбора появилась бы, то больше «профита» обеспечивает расширенный кэш. Похоже, что AMD пришла к аналогичному выводу, что отразилось в её технологии 3D V-Cache и процессорах Ryzen 7 5800X3D и Ryzen 7000X3D. Именно кэш в современных играх обычно обеспечивает наибольший прирост производительности. И именно поэтому разница между различными процессорами Ryzen 5000 совсем небольшая, хотя количество ядер варьируется от 6 до 16.

Как итог, можно смело опровергнуть утверждение о том, что геймерам для получения максимума от игры позарез нужен минимум 8-ядерный процессор. Его производительность, как выясняется, зависит не только и не столько от количества ядер. Это более заметно в реальных тестах, а не в характеристиках «на бумажке».

Практические советы и выводы

Если вы уже стоите на этапе выбора процессора перед покупкой, то специалисты DigitalRazor начнут с того, что тщательно расспросят о целях. Что намерены делать с компьютером? Собираетесь ли не только играть, но и стримить? Планируете ли использовать процессор для сложной работы по типу рендера видео, 3D-моделирования? Будут ли одновременно с игрой запущены какие-то сложные фоновые задачи, или только «лёгкие» приложения, вроде Discord и Steam?

Если заранее известно, что во время игры будет работать ещё что-то «тяжёлое», то увеличенное количество ядер будет полезным. Но, опять же, 8 ядер Ryzen 7 3700X в любом случае будут не так хороши, как 6 у Ryzen 5 5600X из-за отличий на уровне архитектуры. В таком случае лучше подумать про 5800X, поскольку также важна общая производительность процессора.

Если же пользователь просто играет с типичными фоновыми задачами, то что-то мощнее Ryzen 5 5600X – это излишество. Он вполне способен извлечь максимум даже из самых мощных видеокарт в самых требовательных современных играх. Поэтому вместо того, чтобы переплачивать за 5800X аж 40%, а разница с 5600X именно такая, лучше потратиться на видеокарту получше.
Конечно, больше ядер и «планирование на будущее» имеют смысл только в том случае, если речь идёт о процессорах из схожего ценового сегмента. Например, если бы Ryzen 5 5600X и Core i9-10900K стоили одинаково, то конечно стоило бы выбирать именно Intel. В этом случае игровая производительность сейчас будет сопоставима, а в будущем, когда требования игр увеличатся (что неизбежно), i9-10900K будет выглядеть лучше. Плюс i9-10900K примерно на 45% быстрее в большинстве серьёзных неигровых задач.

Но в реальности Core i9-10900K (равно как и i9-12900K, не говоря уже про i9-13900K) стоит в 2 с лишним раза дороже Ryzen 5 5600X. При сборке конкретно игровой системы этот факт делает его ужасным вложением. А о том, какой конфиг будет оптимальным для FHD-гейминга, мы уже рассказывали ранее.

Это небольшое сравнение сделает выбор процессора более разумным и обоснованным. А если ещё остались сомнения и нужен совет профессионалов, то позвоните нам по телефону 8 800 500 9926. Специалисты DigitalRazor готовы прийти на помощь!