В этом материале речь пойдёт о том, что часто называют раскрытием потенциала GPU, или, если говорить более корректно, о процессорозависимости в играх. На нашем сайте, да и в других источниках, можно найти массу обзоров процессоров и видеокарт, которые исследуют относительную производительность различных видов CPU и GPU. Однако вопрос о том, какие виды процессоров и графических лучше подойдут друг к другу, при этом зачастую остаётся без ответа. Между тем покупатели вынуждены искать ответ именно на него: имея на руках фиксированную сумму, они должны оптимальным образом распределить её между процессором и видеокартой, и вот по этой теме ощущается явная нехватка каких-то готовых и хорошо аргументированных рецептов.
Стоит напомнить, что во времена господства на рынке четырёхъядерных процессоров была популярна теория с условным названием «потенциал раскрыт», в рамках которой предполагалось, что для каждой видеокарты существует некий потолок в производительности процессора, выше которого подниматься не имеет смысла – всё равно кадровая частота в играх дальше уже расти не будет. Объяснение этого эффекта базировалось на предположении, что в какой-то момент видеокарта перестаёт успевать отображать кадры с той скоростью, с которой их готовит для неё процессор, и в этот момент можно прекращать погоню за более быстрыми CPU – лучшей производительности достичь всё равно уже не получится.
Но впоследствии в явной ошибочности этой теории убедились многие её приверженцы. Дело в том, что CPU и GPU в современных играх несут ответственность за различные стадии подготовки изображения. Центральный процессор занимается обработкой реакции игрока, просчётом внутренней логики игры и поведения второстепенных персонажей, а также моделированием всего игрового окружения и физики среды. Кроме того, одной из наиболее важных задач процессора в большинстве игр является также управление потоками данных и передача необходимой информации в графический процессор. GPU же при этом занят исключительно вопросами визуализации – на основании полученных от центрального процессора данных он строит картинку, которая затем появляется на экране. Очевидно, что это – во многом последовательные этапы одного процесса, поэтому в конечном итоге на частоту кадров в любом случае должна влиять мощность как видеокарты, так и процессора.
Однако это вовсе не значит, что, наращивая мощность CPU, можно скомпенсировать слабый GPU — и наоборот. Оптимальное соотношение между производительностью центрального и графического процессора существует как раз именно потому, что эти компоненты отвечают в играх за разные вещи. Поэтому, чтобы получить адекватную по производительности систему и не сталкиваться с внезапными провалами FPS при возникновении каких-то специфических игровых ситуаций, при её проектировании следует стремиться к максимизации характеристик как GPU, так и CPU. Ограничением же здесь в большинстве случаев выступает выделенный на покупку комплекта оборудования бюджет, что в итоге превращает подбор подходящих процессоров и видеокарт в задачу оптимизации с несколькими критериями.
Приверженцы теории «раскрытия потенциала» могут привести здесь довод о том, что на практике в какой-то момент игровая производительность с увеличением мощности процессора расти почти прекращает. Но, если не брать во внимание какие-то запредельные случаи с установкой сверхвысоких разрешений, при которых быстродействие СPU надёжно маскируется за нехваткой производительности GPU, связано это будет отнюдь не с тем, что выше какого-то рубежа производительность процессора становится совершенно не важна. В реальности же дело в том, что «мощность CPU» – слишком абстрактное и собирательное понятие, которое многие ассоциируют с модельными номерами или ценой чипа. На самом же деле она складывается из массы факторов, таких как число ядер, тактовая частота, объём и быстродействие кеш-памяти, скорость контроллера памяти и так далее. Более мощные процессоры лучше менее мощных лишь по какой-то части из этих параметров, в то время как с точки зрения иных характеристик никакого улучшения при движении по модельному ряду вверх может и не наблюдаться. В результате какие-то характеристики в тех или иных семействах процессоров могут становиться узким местом, которое не даёт им показывать более высокую производительность в играх, даже несмотря на то, что остальные параметры становятся заметно лучше.
Хорошей иллюстрацией для высказанного тезиса может служить ситуация с игровой производительностью представителей семейства Ryzen. Даже самые старшие и самые дорогие модели процессоров AMD практически всегда выдают существенно более низкую частоту кадров по сравнению с тем, что обеспечивают предложения компании Intel, и исправить этот недостаток AMD пока не смогла ни ростом частот, ни наращиванием числа ядер, ни вместительным L3-кешем. Производительность Ryzen, очевидно, упирается в какие-то другие характеристики — например, в скорость подсистемы памяти, задержки межъядерного взаимодействия или в однопоточную производительность. Иными словами, если увеличение мощности процессоров не приводит к росту числа FPS в играх, это всего лишь говорит о том, что мы нащупали узкое место архитектуры, а вовсе не упёрлись в какой-то предел, предопределённый установленной в системе видеокартой.
К сожалению, все приведённые рассуждения планомерно приводят нас к выводу о том, что выбор сбалансированного сочетания процессора и видеокарты – весьма нетривиальная задача. Ведь никаких универсальных таблиц, описывающих производительность сочетаний всех возможных конфигураций CPU и GPU, в природе не существует. Пока не нашлось таких фанатичных исследователей, не испугавшихся бы огромного числа вариантов, которые необходимо включить в такое сравнение. И мы тоже не относим себя к их числу. Поэтому в рамках сегодняшнего материала мы экспериментально ответим лишь на частный вопрос о том, какие процессоры лучше выбирать для видеокарт NVIDIA последнего поколения средней ценовой категории – GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti. А дальше, если результаты такого исследования окажутся востребованными нашей аудиторией, проведём подобные тесты и с какими-то другими распространёнными графическими картами.
⇡#Почему именно GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti
Видеокарты среднего уровня – один из самых популярных вариантов для использования в современных геймерских системах. Их производительности вполне хватает для того, чтобы без проблем запускать актуальные игры с максимальными настройками качества в стандартном разрешении Full HD, которое, согласно статистике, собираемой системой цифровой дистрибуции Steam, выбирают две трети от общего числа игроков.
Поэтому нет ничего удивительного, что, согласно этим же статистическим данным, самой популярной дискретной видеокартой до сих пор остаётся GeForce GTX 1060 – решение среднего уровня из прошлого поколения ускорителей NVIDIA. Сейчас же на смену Pascal приходят Turing, и если исходить из позиционирования, то именно GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti должны постепенно занять место самых распространённых видеоускорителей.
Совершенно закономерно, что сейчас GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti входят в тройку ускорителей с самой быстрорастущей долей. Только за последний месяц пользовательская база таких видеокарт выросла почти на 40 %. В абсолютных показателях доля владельцев GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti пока остаётся не слишком заметной, но на фоне того, как растёт число систем с другими видеокартами семейства Turing, никаких сомнений не остаётся: именно эти GPU в скором времени станут самым массовым выбором геймеров.
Стоит отметить, что позиции GeForce RTX 2060 при этом выглядят несколько лучше, хотя эта карта и на четверть дороже. Однако покупатели, очевидно, готовы заплатить на $70 больше за обладание специальными RT-ядрами, позволяющими видеокарте аппаратно ускорять алгоритмы трассировки лучей.
⇡#Оптимальный процессор для GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti: что советуют обычно
Отсутствие подробных и обстоятельных тестов процессорозависимости популярных видеокарт привело к тому, что покупатели сформулировали для себя ряд эмпирических подходов к тому, каким образом следует соотносить траты на базовые компоненты игровой системы. Самое популярное правило такого рода говорит о том, что цена видеокарты и цена процессора должна относиться как два к одному, то есть в сбалансированной системе видеокарта должна быть примерно вдвое дороже процессора.
Если применить это правило к тем видеокартам, о которых мы собираемся поговорить сегодня, то есть о GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti с рекомендованными производителем ценами на уровне $349 и $279 соответственно, то получится, что для них нужно подыскивать процессоры, стоящие порядка $175 и $140. В прайс-листе Intel за эти суммы предлагаются Core i5-9400 и Core i3-9300, а из процессоров AMD, располагая подобным бюджетом, можно выбрать изрядно подешевевшие за последнее время Ryzen 5 2600 и Ryzen 5 2500X.
Почти такие же рекомендации формулирует в своём «Компьютере месяца» и наш штатный эксперт, Сергей Плотников. Уже несколько месяцев подряд в оптимальной сборке 3DNews используется видеокарта GeForce RTX 2060 в систему с которой предлагается устанавливать процессоры Ryzen 5 2600X или Core i5-9400F.
Иными словами, почти всё прикидки указывают на то, что для видеокарт среднего уровня нужен шестиядерный процессор, но не обязательно старший – сойдёт и вариант попроще. Однако убедительных иллюстраций, насколько справедливы такие предположения, до сих пор не существовало. Именно поэтому мы и взялись за подробные тесты GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti в комбинации с различными процессорами компаний AMD и Intel. Попробуем использовать практический подход и разобраться в том, какой же процессор стоит считать лучшим выбором для средних игровых конфигураций.
⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования
Для исследования процессорозависимости GeForce RTX 2060 и GeForce GTX 1660 Ti были выбраны варианты графических карт в исполнении самой NVIDIA (Founders Edition) и Gigabyte (GTX 1660 Ti OC). Тесты проводились в двух разрешениях, актуальных для этих GPU – 1080p и 2560p. В паре с указанными видеокартами мы постарались проверить максимально широкий диапазон процессоров для платформ LGA 1151v2 и Socket AM4. Поэтому для тестов были отобраны старшие и младшие модификации внутри каждого класса CPU, что позволило собрать весьма разношёрстную и представительную компанию из разнообразных Core девятого поколения и Ryzen второго поколения с числом ядер от двух до восьми, номинальными частотами от 2,9 ГГц до 4,0 ГГц и объёмом L3-кеша от 4 до 16 Мбайт.
В конечном итоге список задействованных в тестировании комплектующих получился следующим:
- Процессоры:
- AMD Ryzen 7 2700X (Pinnacle Ridge, 8 ядер + SMT, 3,7-4,3 ГГц, 16 Мбайт L3);
- AMD Ryzen 5 2600X (Pinnacle Ridge, 6 ядер + SMT, 3,6-4,2 ГГц, 16 Мбайт L3);
- AMD Ryzen 5 2500X (Pinnacle Ridge, 4 ядра + SMT, 3,6-4,0 ГГц, 8 Мбайт L3);
- AMD Ryzen 3 2300X (Pinnacle Ridge, 4 ядра, 3,5-4,0 ГГц, 8 Мбайт L3);
- Intel Core i9-9900K (Coffee Lake Refresh, 8 ядер + HT, 3,6-5,0 ГГц, 16 Мбайт L3);
- Intel Core i7-9700K (Coffee Lake Refresh, 8 ядер, 3,6-4,9 ГГц, 12 Мбайт L3);
- Intel Core i5-9600K (Coffee Lake Refresh, 6 ядер, 3,7-4,6 ГГц, 9 Мбайт L3);
- Intel Core i5-9400F (Coffee Lake Refresh, 6 ядер, 2,9-4,1 ГГц, 9 Мбайт L3);
- Intel Core i3-9350KF (Coffee Lake Refresh, 4 ядра, 4,0-4,6 ГГц, 8 Мбайт L3);
- Intel Core i3-8100 (Coffee Lake, 4 ядра, 3,6 ГГц, 6 Мбайт L3);
- Pentium Gold G5600 (Coffee Lake, 2 ядра + HT, 3,9 ГГц, 4 Мбайт L3).
- Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
- Материнские платы:
- ASRock X470 Taichi (Socket AM4, AMD X470);
- ASRock Z390 Taichi (LGA1151v2, Intel Z390).
- Память: 2 × 8 Гбайт DDR4-3466 SDRAM, 16-16-16-36 (G.Skill Trident Z RGB F4-3466C16D-16GTZR).
- Видеокарты:
- NVIDIA GeForce RTX 2060 (TU106, 1365/14000 МГц, 6 Гбайт GDDR6 192-бит);
- Gigabyte GeForce GTX 1660 Ti OC (TU116, 1500/12000 МГц, 6 Гбайт GDDR6 192-бит).
- Дисковая подсистема: Samsung 960 PRO 1TB (MZ-V6P1T0BW).
- Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).
Все процессоры Intel тестировались с включенной функцией Multi-Core Enhancements, то есть без каких-либо ограничений по энергопотреблению. Мы отдаём себе отчёт в том, что данный режим несколько расходится со спецификациями Intel, однако большинство пользователей волей-неволей использует процессоры именно так. Дело в том, что все без исключения производители материнских плат активируют функцию Multi-Core Enhancements по умолчанию, а некоторые даже прячут настройки для её отключения, и какого-либо перелома в этой тенденции не предвидится.
Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise (v1809) Build 17763.503 с установленными заплатками против уязвимостей Spectre и Meltdown и с использованием следующего комплекта драйверов:
- AMD Chipset Driver 19.10.0429;
- Intel Chipset Driver 10.1.1.45;
- Intel Management Engine Interface Driver 11.7.0.1017;
- NVIDIA GeForce 430.64 Driver.
Для проверки игровой производительности платформ использовались следующие игры и настройки:
- Assassin’s Creed Odyssey. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra High. Разрешение 2560 × 1440: Graphics Quality = Ultra High.
- Ashes of Singularity. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality Profile = Extreme. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, Quality Profile = Extreme.
- Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
- Far Cry New Dawn. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On. Разрешение 2560 × 1440: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On.
- Grand Theft Auto V. Разрешение 1920 × 1080: DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = x4, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = x4, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum. Разрешение 2560 × 1440: DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = x4, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = x4, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum.
- Hitman 2. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Anti-Aliasing = FXAA, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = On, Shadow Maps = Ultra, Shadow Resolution = High. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Anti-Aliasing = FXAA, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = On, Shadow Maps = Ultra, Shadow Resolution = High.
- Kingdom Come: Deliverance. Разрешение 1920 × 1080: Overall Image Quality = Ultra High. Разрешение 2560 × 1440: Overall Image Quality = Ultra High.
- Metro Exodus. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, Tesselation = Full, Advanced PhysX = Off, Hairworks = Off, Ray Trace = Off, DLSS = Off. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, Quality = Ultra, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, Tesselation = Full, Advanced PhysX = Off, Hairworks = Off, Ray Trace = Off, DLSS = Off.
- Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA. Разрешение 2560 × 1440: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA.
- The Witcher 3: Wild Hunt. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Preset = Ultra, Postprocessing Preset = High. Разрешение 2560 × 1440: Graphics Preset = Ultra, Postprocessing Preset = High.
- Total War: Warhammer II. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, Quality = Ultra.
- Watch Dogs 2. Разрешение 1920 × 1080: Field of View = 70°, Pixel Density = 1.00, Graphics Quality = Ultra, Extra Details = 100%. Разрешение 2560 × 1440: Field of View = 70°, Pixel Density = 1.00, Graphics Quality = Ultra, Extra Details = 100%.
- World War Z. Разрешение 1920 × 1080: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra. Разрешение 2560 × 1440: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra.
Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.
