しばらくゲーム (特に PC ) をしている人なら、おそらく CPU と GPU のボトルネックについて聞いたことがあるでしょう。これらの概念はゲームのパフォーマンスを理解するために不可欠ですが、その意味や対処方法を実際に知っているプレイヤーはほとんどいません。
CPUとGPUは違う仕事をする
コンピューター内には多数のプロセッサーが搭載されていますが、そのうちの 2 つが最も重要です。 CPU ( 中央処理装置) は、コンピュータの汎用プロセッサです。コンピュータコードでその実行方法を表現できる限り、あらゆる命令を実行し、あらゆる問題を解決できます。
ビデオ ゲームでは、CPU が重労働のほとんどを実行します。これには、ゲーム キャラクターの AI、ゲーム世界の物理シミュレーション、およびビデオ ゲーム コードの他のほぼすべての側面が含まれます。
GPU ( グラフィックス プロセッシング ユニット ) は、より特化したプロセッサです。これは、画面上に画像を描画 (レンダリング) するために使用される特定の種類の数学に非常に優れた何千もの単純なプロセッサで構成されています。
ビデオ ゲームは両方のタイプのプロセッサに大きく依存していますが、GPU と、より鮮明で複雑な画像を生成する終わりのない競争に焦点が当てられる傾向があります。
では、ボトルネックとは何でしょうか?
ボトルネックは簡単に理解できます。チームで作業し、全員が時間との戦いで何かを作成している場合、チームの中で最も遅いメンバーよりも早くそれを成し遂げることはできません。
本質的にそれがボトルネックです。ジョブに関与するコンポーネントが最も遅いと、ジョブの完了速度に上限が生じます。一般的なコンピューティングでは、ほとんどすべてのものがボトルネックになる可能性があります。たとえば、RAM が CPU に十分な速さで情報を供給できない場合、CPU は待機中にアイドル状態で時間を費やします。この場合、RAM がボトルネックになります。理想的には、コンピューター内のさまざまなコンポーネントのパフォーマンスのバランスが取れており、どのコンポーネントも別のコンポーネントを待機して時間を無駄に過ごすことがなくなります。しかし、現実の世界では、これは単なる理想であり、現実的な目標ではありません。
ボトルネックがゲームのパフォーマンスに影響を与えるのはなぜですか?
ゲームのパフォーマンスを測定する主な指標は、FPS または 1 秒あたりのフレーム数です。これは、ゲームが 1 秒間にレンダリングできる個別の画像の数です。現在、1 秒あたり 60 フレームが望ましい目標であり、深刻なプレイアビリティの問題が明らかになる前の最低パフォーマンス レベルは 1 秒あたり 30 フレームであると考えられています。
ゲームが生成する各フレームは「レンダー パイプライン」の最終結果です。これは、画像の描画に一連のステップが含まれることを意味します。アーティストが鉛筆スケッチから始めて、最終的なイメージが完成するまで詳細やオブジェクトのレイヤーを連続的に描画することを考えてください。ここで、アーティストのグループが同じ絵に取り組んでいるが、それぞれが特定の仕事を持っていると想像してください。自分の仕事を並行して実行できる人もいれば、自分の作品を追加する前に別のアーティストの出力を待たなければならない人もいます。
画面上に 1 秒あたり 30 フレームを表示したい場合、レンダリング パイプラインには各フレームが完了するまでに約 33 ミリ秒の時間制限があります。 1 秒あたり 60 フレームを表示したい場合、時間はその半分しかありません。最新のビデオ ゲームの中には、120fps 以上のフレーム レートで実行されるものもあります。こうすることで、完全なレンダリング時間を 1 桁のミリ秒単位に短縮できます。
CPU が 1 秒あたり 30 フレームを生成するのに十分な速さでレンダー パイプラインの一部にのみ貢献できる場合、GPU がどれだけ速くても強力でも問題はありません。その逆もまた真です。両方のコンポーネントが制限時間内にレンダリング パイプラインの役割を完了する必要があります。そうしないと、ゲームのパフォーマンスが最も遅いコンポーネントに制限されるボトルネックが発生します。
CPU ボトルネックまたは GPU ボトルネックの兆候
ゲームのボトルネックを検出することは難しくありません。ゲーム中にパフォーマンス指標を表示するにはソフトウェアが必要です。 Win + G ショートカットを使用して、Windows 10 の 組み込みパフォーマンス モニター を起動したり、多くのサードパーティ製の代替手段の 1 つを探したりすることができます。
どのパフォーマンス メーターを使用する場合でも、ボトルネックとなる一般的な経験則をいくつか示します。
- CPU が 99 ～ 100%、GPU が 99 ～ 100% 未満 : CPU ボトルネック。
- GPU が 99 ～ 100%、CPU が 99 ～ 100% 未満 : パフォーマンスがターゲット フレームレートを下回っていない限り、それは GPU ボトルネックです。
- VRAM 99 ～ 100% : VRAM が過剰になる可能性があり、データがはるかに遅い HDD または SSD にスワップされるためボトルネックが発生します。
- RAM が 99 ～ 100% : VRAM がいっぱいの場合と同様に、データが との間で移動されるときに速度低下が発生する可能性があります。
ゲームが目標のフレーム レートで、必要な詳細レベルで一貫して実行されている場合、これらの数値はどれも重要ではないことを強調しておく必要があります。ゲームのパフォーマンスが影響を受ける場合にのみ、それが意味を持つことになります。
異なるゲーム、異なるボトルネック
あるゲームではシステムにボトルネックが発生しても、別のゲームではボトルネックが発生しない可能性があることに注意することが重要です。あるいは、2 つのゲームがまったく異なる方法でコンピュータをボトルネックにする可能性があります。ゲーム エンジンやジャンルが異なると、システムのさまざまな部分に圧力がかかります。たとえば、大規模なオープンワールド ゲームや非常に現実的なシミュレーションを提供するゲームは CPU を圧迫する可能性がありますが、派手なコリドー シューティングゲームは CPU 負荷は軽いですが、GPU には十分な負荷がかかります。
ゲームのボトルネックに対処するためのヒント
ボトルネックの種類に応じて、問題を軽減するために試せることがいくつかあります。もちろん、ここには無料のランチはありません。パフォーマンスの名の下に何かを犠牲にする必要がありますが、全体的なエクスペリエンスは向上するはずです。
新しい PC を構築する場合、または既存の PC をアップグレードする場合は、バランスの取れたパフォーマンス レベルを実現するために CPU と GPU を組み合わせることが重要です。これが現在のコンピュータには役に立たないことは承知していますが、将来のために覚えておくとよいヒントです。
CPU のボトルネックがある場合は、CPU に過度に影響を与えるゲームの設定を下げてみてください。たとえば、物理的忠実度や群集密度が低いと、CPU への影響が軽減される可能性があります。
直観に反するように思えるかもしれませんが、CPU がボトルネックになっている場合は、GPU の負荷を増やすことを検討してください。 GPU の使用率が 100% になるまで設定を上げます。これにより、GPU がペースを設定し、CPU にある程度の余裕を与えることができます。これはフレーム レートが向上するという意味ではありませんが、少なくともシステムが特定のレートで生成できる最高の画質が得られます。
CPU がボトルネックになっている場合は、 フレームレート制限 を設定することも検討できます。繰り返しますが、これにより高いフレーム レートを達成することはできませんが、CPU が完全に飽和しないレベルまで制限を下げることで、途切れを軽減または解消して、ゲームをよりプレイしやすくすることができます。
GPU が制限されている場合、幸いなことに、これは簡単に修正できます。グラフィックスは、CPU タスクではできない方法で拡張できます。解像度を下げるか、グラフィック設定を数ノッチ下げると、大きな効果が得られます。通常は、パフォーマンスに最も大きな影響を与える設定を強調した、ゲームの最適化ガイドを見つけることができます。
ゲームのボトルネックは常にホットな話題であり、解決するのが難しい場合もありますが、少し辛抱すれば、通常はハードウェアで最適に動作する適切なバランスの設定を見つけることができます。
