В течение многих лет обсуждение игровой производительности было относительно простым.
Если вы хотите больше FPS:
- обновить графический процессор
- купить более быстрый процессор
- возможно, добавить больше оперативной памяти
Хранилище в основном считалось важным для экранов загрузки, а скорость памяти часто рассматривалась как второстепенная оптимизация.
Но современные игровые движки полностью меняют эти отношения.
Современные игры больше не похожи на изолированные приложения, которые сначала загружают все необходимое, а затем просто отрисовывают кадры. Современные движки постоянно передают огромные объемы данных в режиме реального времени:
- текстуры
- геометрия
- шейдеры
- анимация
- звуковые активы
- мировые данные
В результате узкие места в аппаратном обеспечении становятся более динамичными и взаимосвязанными, чем когда-либо прежде.
Традиционное представление о том, что “GPU всегда является узким местом”, становится все более неполным.
1. Старые игровые движки против современных
Старые игры в значительной степени полагались на статическое поведение загрузки.
Как только начался игровой процесс:
- процессор управлял игровой логикой
- кадры, отрисованные на GPU
- В оперативной памяти хранятся активные активы
- складская деятельность стала относительно минимальной
Это означало:
- Скорость хранения данных в основном влияла на время загрузки
- Скорость оперативной памяти имела ограниченное влияние
- Производительность GPU доминировала в большинстве игровых бенчмарков
Современные двигатели ведут себя совсем по-другому.
Крупные игры с открытым миром теперь непрерывно передают данные, пока игрок перемещается по окружению. Вместо того чтобы загружать все заранее, движки динамически запрашивают текстуры, геометрию и данные о мире в реальном времени на основе:
- движение игрока
- направление камеры
- сложность среды
- расстояние визуализации
Это значительно увеличивает давление на:
- оперативность хранения
- пропускная способность памяти
- Планирование работы процессора
- эффективность передачи данных
Традиционное и современное поведение двигателя
| Поведение в условиях рабочей нагрузки | Старые двигатели | Современные двигатели |
|---|---|---|
| Загрузка активов | В основном наперед | Непрерывный поток |
| Активность хранилища во время игрового процесса | Низкий | Высокий |
| Давление в оперативной памяти | Умеренный | Очень высокий |
| Управление активами процессора | Относительно легкий | Намного тяжелее |
| Потребность в потоковой передаче текстур | Ограниченный | Агрессивный |
| Чувствительность к заиканию | Нижний | Намного выше |
2. Почему хранение становится все более важным
Современные игры все больше зависят от систем быстрой доставки ресурсов.
Хранилище теперь отвечает не только за:
- начальная загрузка
- переходные уровни
Теперь она влияет:
- потоковая передача текстур
- плавность обхода
- загрузка шейдеров
- согласованность мировых потоков
- стабильность шага рамы
Когда хранилище не может предоставить активы достаточно быстро:
- Текстуры могут загружаться с задержкой
- Всплывающее окно становится видимым
- Увеличение заикания при обходе
- Время смены кадров становится непостоянным
Это объясняет, почему некоторые игры могут показывать высокий средний FPS и при этом чувствовать себя неплавными во время реального игрового процесса.
Пример: Влияние хранения в современных играх с открытым миром
| Тип хранения | Средний FPS | 1% Низкий уровень FPS | Плавность обхода |
|---|---|---|---|
| HDD | 72 | 39 | частое заикание |
| ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ SATA | 74 | 56 | намного ровнее |
| Твердотельный накопитель PCIe 4.0 NVMe | 75 | 63 | очень гладкий |
Наблюдение:
Средний FPS меняется очень незначительно.
Но:
- согласованность кадров значительно улучшается
- Потоковая передача активов становится более плавной
- Затруднения при обходе значительно уменьшаются
Это одна из причин, по которой производительность современных систем хранения данных все больше влияет на воспринимаемую плавность, чем это можно предположить на основе средних показателей бенчмарков.
3. Графические процессоры становится все легче уморить голодом
Современные графические процессоры очень быстро обрабатывают визуальную нагрузку.
Но по мере роста мощности рендеринга GPU все большее значение приобретает другая проблема:
👉 достаточно эффективно питает графический процессор.
Если процессор, оперативная память или твердотельный накопитель не могут доставить данные достаточно быстро, GPU может тратить время на ожидание вместо рендеринга.
Это создает новые типы узких мест:
- узкие места в системе хранения данных
- узкие места в пропускной способности памяти
- Узкие места при распаковке активов
- Ограничения в планировании работы процессора
В некоторых современных играх увеличение мощности одного лишь GPU дает удивительно малый прирост, поскольку окружающие компоненты не поспевают за ним.
Пример: Масштабирование GPU ограничено потоком данных
| Конфигурация | Использование графического процессора | Средний FPS |
|---|---|---|
| Быстрый графический процессор + жесткий диск | 78% | 84 |
| Быстрый графический процессор + SATA SSD | 91% | 97 |
| Быстрый графический процессор + NVMe SSD | 96% | 103 |
Наблюдение:
Сам графический процессор никогда не был единственным ограничением.
Снижена скорость отклика хранилища:
- наличие активов
- согласованность визуализации
- Эффективность использования графического процессора
4. Поведение оперативной памяти имеет большее значение, чем раньше
Современные игры потребляют гораздо больше памяти, чем старые:
- высокое качество текстуры
- большие помещения
- моделирование в реальном времени
- передовые системы искусственного интеллекта
- фоновые потоковые операции
Когда объем памяти становится недостаточным:
- операционная система в большей степени полагается на SSD-пейджинг
- Задержка резко возрастает
- заикание становится более частым
В то же время на это влияют скорость памяти и время ожидания:
- Эффективность взаимодействия с процессором
- поведение при передаче активов
- согласованность кадров
- 1% низкая стабильность FPS
Это становится особенно заметным в:
- спортивные звания
- симуляционные игры
- стратегические игры
- окружение с открытым миром
Влияние объема оперативной памяти на современные игры
| Объем оперативной памяти | Современное поведение в играх AAA |
|---|---|
| 8 ГБ | Частое перелистывание, непостоянная плавность |
| 16 ГБ | подходит для большинства современных игр |
| 32 ГБ | Более плавная многозадачность и работа с активами |
| 64 ГБ+ | Рабочая станция / экстремальные нагрузки |
Пример влияния на скорость работы памяти
| Конфигурация памяти | Средний FPS | 1% Низкий уровень FPS |
|---|---|---|
| DDR4-3200 CL16 | 132 | 84 |
| DDR5-5600 CL36 | 138 | 97 |
| DDR5-6400 CL32 | 142 | 104 |
Наблюдение:
Средний прирост FPS умеренный.
Но:
- согласованность кадров
- плавность обхода
- 1% низкий FPS
улучшится более заметно.
5. Unreal Engine 5 ускорил сдвиг
Современные движки, такие как Unreal Engine 5, наглядно демонстрируют эти изменения.
Такие технологии, как:
- Нанит
- Lumen
- виртуализированная геометрия
- глобальное освещение в реальном времени
значительно увеличивается:
- сложность потоковой передачи данных
- объем работы по управлению активами
- требования к декомпрессии
Это оказывает растущее давление на:
- Задержка твердотельных накопителей
- Пропускная способность оперативной памяти
- Эффективность планирования процессора
По мере повышения визуальной достоверности задача уже не сводится к простому рендерингу полигонов.
он перемещает данные по системе достаточно быстро, чтобы поддерживать бесперебойную работу.
6. DirectStorage меняет отношения между аппаратными средствами
Такие технологии, как Microsoft DirectStorage, еще раз подтверждают этот сдвиг.
Традиционно:
- Центральные процессоры выполняли большую часть операций по распаковке данных.
- запросы на хранение данных в значительной степени передаются через ресурсы процессора
DirectStorage позволяет напрямую перемещать ресурсы между твердотельными накопителями и графическими процессорами.
Это существенно меняет поведение системы:
- Скорость SSD становится все более важной
- Задержки при хранении данных становятся более заметными
- Нагрузка на процессор может уменьшиться
- Повышение эффективности использования графического процессора
Традиционная конвейерная система хранения активов в сравнении с DirectStorage
| Стадия процесса | Традиционный трубопровод | Конвейер DirectStorage |
|---|---|---|
| Декомпрессия хранилища | Тяжелые для процессора | GPU-assisted |
| Нагрузка на процессор | Выше | Нижний |
| Эффективность передачи активов | Умеренный | Намного выше |
| Важность хранения | Средний | Все большее значение |
7. Почему среднего FPS больше не достаточно
В течение многих лет среднее значение FPS доминировало в обсуждениях аппаратного обеспечения.
Но в современных играх плавность хода все больше зависит от:
- интервал между кадрами
- согласованность задержек
- плавность обхода
- 1% низкая стабильность FPS
Вот почему:
Две системы с одинаковым средним FPS могут совершенно по-разному ощущаться во время игры.
Поведение хранилища, задержка памяти и планирование работы процессора - все это влияет на воспринимаемую плавность.
Пример: Одинаковый FPS, разная плавность
| Система | Средний FPS | 1% Низкий уровень FPS | Ощущение игрового процесса |
|---|---|---|---|
| Система A | 120 | 52 | заметная заминка |
| Система B | 118 | 89 | намного ровнее |
Наблюдение:
Средний FPS сам по себе не отражает реального качества игры.
8. Современные узкие места становятся динамичными
Старые системы часто имели относительно фиксированные узкие места:
- Узкое место процессора
- Узкое место GPU
Современные двигатели создают смещающиеся узкие места в зависимости от рабочей нагрузки.
Например:
- обход напрягает хранилище
- боевые действия подчеркивают рендеринг на GPU
- Сцены, насыщенные искусственным интеллектом, нагружают логику процессора
- потоковые системы нагружают пропускную способность оперативной памяти
Ограничивающий фактор постоянно меняется в зависимости от того, что делает двигатель.
Это делает общий баланс системы все более важным.
9. Будущее игровой производительности
Современные двигатели все чаще разрабатываются с учетом особенностей конструкции:
- непрерывный поток
- Перемещение данных с низкой задержкой
- сложность мира в реальном времени
- динамическая доставка активов
В результате:
- Производительность хранилища имеет большее значение
- Поведение памяти имеет большее значение
- Эффективность планирования процессора имеет большее значение
Производительность в играх больше не определяется только мощностью GPU.
А будущая оптимизация, скорее всего, будет в меньшей степени ориентирована на изолированное лидерство по эталонам.
и в большей степени от того, насколько эффективно вся платформа обрабатывает поток данных в режиме реального времени.
10. Окончательный вывод
Современные игровые движки кардинально меняют поведение аппаратного обеспечения ПК.
Графический процессор больше не является единственным важным фактором производительности.
Современные игры все больше зависят от:
- оперативность хранения
- эффективность памяти
- Поведение процессора при составлении расписания
- Потоковая передача данных с низкой задержкой
Именно поэтому современные узкие места становятся все более широкими, динамичными и взаимосвязанными, чем раньше.
Ведь в современных играх производительность больше не сводится только к рендерингу кадров.
речь идет о том, насколько эффективно вся система перемещает и управляет данными в режиме реального времени.
Оретон
Компания Oreton специализируется на решениях для хранения данных и памяти, разработанных с учетом особенностей современных рабочих нагрузок.
От высокоскоростных твердотельных накопителей NVMe до стабильных решений для памяти DDR3 DDR4 и DDR5 - наши продукты созданы для обеспечения стабильного отклика, эффективного теплового режима и надежной долговременной работы в различных игровых и рабочих средах.
Поскольку современная производительность больше не определяется только одним компонентом -
определяется тем, насколько эффективно вся система работает вместе.