В этой публикации, друзья, рассмотрим, сколько ядер процессора нужно для игр. При выборе процессора для игр нужно учитывать множество нюансов. Эти нюансы могут разниться в зависимости от конкретной игры – процессорозависимая ли она вообще, насколько важна для неё процессорная производительность на ядро, важна ли кэш-память L3, оптимизирована ли она под многоядерность и многопоточность и т.п. Количество ядер – это, пожалуй, самая однозначная характеристика процессора. Относительно ядер процессора можно более-менее уверенно сказать, сколько их нужно для большинства современных игр. Давайте разбираться.

↑ Ядра процессора

Ядро процессора – это физический компонент процессора, который может выполнять инструкции, т.е. базовые операции, из которых состоят программы. Процессоры с несколькими ядрами могут обрабатывать несколько потоков инструкций одновременно, что позволяет параллелизовать выполнение задач.

Многоядерные процессоры появились массово начиная с 2005-го года. Появились как ответ на ограничения, с которыми столкнулись одноядерные процессоры в начале 2000-х годов. Основные проблемы одноядерных камешков заключались в росте тепловыделения и потребляемой мощности при увеличении тактовой частоты. И вместо повышения частоты производители стали добавлять в процессоры дополнительные ядра, что позволило улучшить производительность за счёт параллельной обработки задач. Начиная года эдак с 2007-го многоядерные процессоры стали стандартом для ПК, ноутбуков и серверов.

Современные процессоры имеют разное количество ядер, оно зависит от назначения камешков и их ценовой категории:

• Низший сегмент – 2 ядра (Intel Atom и Pentium, Ryzen Embedded);
• Бюджетный сегмент – 4 ядра (Intel Core i3, AMD Ryzen 3);
• Средний сегмент - 6 ядер (Intel Core i5, AMD Ryzen 5);
• Высокопроизводительный сегмент - 8-16 ядер (Intel Core i7, i9, AMD Ryzen 7, Ryzen 9).

Современные высокопроизводительные процессоры для рабочих станций и серверов могут иметь от 12 до 128 ядер (AMD Ryzen Threadripper, AMD Epyc, Intel Xeon).

В 2021 году Intel представила 12-е поколение процессоров Intel Core, известное как Alder Lake, в котором производительные модели стали первыми процессорами с гибридной архитектурой, включающей два типа ядер: производительные (P-cores) и энергоэффективные (E-cores). Эта архитектура разрабатывалась, чтобы лучше распределять задачи между ядрами в зависимости от их требований к производительности и энергии. P-cores предназначены для выполнения требовательных задач, а E-cores — для фоновых задач. Это решение позволило значительно улучшить общую производительность и энергоэффективность отдельных процессоров Intel.

Число ядер процессора определяет, сколько задач он может обрабатывать одновременно. Чем больше ядер у процессора, тем больше задач может обрабатываться одновременно без необходимости делить ресурсы между ними. Операционная система постоянно анализирует своё состояние и перераспределяет задачи между ядрами, чтобы обеспечить максимальную производительность. Такое перераспределение выполняется в условиях многозадачности, когда у нас в фоне работают антивирус, торрент-качалка, музыкальный плеер, другие какие-то программы, и мы запускаем браузер, видеоплеер, офисные или другие программы.

Некоторые сложные программы (для видеомонтажа, 3D-рендеринга, научных вычислений и т.п.) могут быть оптимизированы под использование возможностей многоядерных процессоров. Такие программы разбивают свои задачи на более мелкие части, которые могут обрабатываться различными ядрами процессора одновременно. Например, программа для видеомонтажа может одновременно обрабатывать разные кадры видео, используя разные ядра.

Современные игры также активно используют многоядерные процессоры, чтобы обеспечить высокую производительность и реалистичную графику. В большинстве игр задачи распределяются следующим образом:

• Рендеринг графики. В многопоточных играх рендеринг часто распределяется на несколько потоков, каждый из которых обрабатывает определённые элементы сцены (например, освещение, тени, текстуры). Это позволяет значительно ускорить процесс рендеринга и повысить частоту кадров;
• Физика. Физические расчёты в играх (например, столкновения объектов, динамика жидкости) могут выполняться в отдельных потоках. Это особенно важно для игр с высоким уровнем детализации и сложной физикой;
• Искусственный интеллект (ИИ). Задачи ИИ, такие как поведение персонажей или управление противниками, также могут распределяться между ядрами процессора. Это позволяет создавать более сложные сценарии и улучшает реализм игрового процесса;
• Звук и другие подсистемы. Обработка звука, взаимодействие с сетью (в многопользовательских играх) и другие вспомогательные задачи также могут быть распределены по разным ядрам, чтобы не перегружать основное ядро, занимающееся рендерингом и физикой.

↑ Потоки ядер процессора

Поток ядра процессора – это последовательность инструкций, выполняемых ядром. Каждое физическое ядро процессора обрабатывает только один поток за раз. Т.е. ядро сосредотачивается на выполнении одной задачи, последовательно выполняя её инструкции. Если же процессор поддерживает технологию многопоточности - Hyper-Threading от Intel или Simultaneous Multithreading (SMT) от AMD, каждое физическое ядро может обрабатывать два или более потоков одновременно. Это достигается за счёт того, что процессор чередует выполнение инструкций из разных потоков, эффективно используя время простоя. Например, если один поток временно ожидает данные из памяти, ядро может использовать это время, чтобы выполнить инструкции из другого потока. В итоге оба потока продвигаются вперёд быстрее, чем если бы они выполнялись последовательно.

Благодаря многопоточности процессор может выполнять больше задач одновременно, что приводит к повышению производительности, особенно в многозадачных сценариях, программах и играх, оптимизированных для многопоточности. Многопоточность полезна в задачах, требующих интенсивных вычислений - рендеринг видео, 3D-графика, современные игры.

Технология многопоточности сегодня также является стандартом для процессоров. Из числа последних выпущенных процессоров немногие без поддержки этой технологии, в основном это встраиваемые процессоры Intel Celeron и AMD Ryzen Embedded. Потоки обычно вдвое кратны числу ядер: 2 ядра и 4 потока, 4 ядра и 8 потоков, 6 ядер и 12 потоков, 8 ядер и 16 потоков, 12 ядер и 24 потока, 16 ядер и 32 потока.

У производительных процессоров Intel последних поколений с гибридной архитектурой технология многопоточности предусматривается только для производительных ядер (P-cores).

↑ Чем больше ядер, тем лучше?

Друзья, нельзя сказать однозначно, что чем больше ядер у процессора, тем лучше. Так, для любых ресурсоёмких задач, в частности, для игр важна тактовая частота и архитектура ядра процессора, они играют немаловажную роль в определении производительности. Более высокие частоты и улучшенная архитектура могут позволить меньшему количеству ядер выполнять задачи быстрее, чем бо́льшее количество ядер на старой архитектуре. Это во-первых.

Во-вторых, не все программы и игры могут эффективно использовать все доступные ядра. Некоторые из них ограничены в том, сколько потоков они могут использовать. И потому процессоры с бо́льшим количеством ядер могут не всегда показывать значительное преимущество перед процессорами, у которых ядер меньше.

При выборе процессора, друзья, важен баланс между числом ядер и тактовой частотой. Яркий пример – процессор Intel Core i5-12600K(F) и его преемники в 13-м и 14-м поколении Intel Core, уделывающие в производительности процессоры из высокопроизводительных сегментов старых поколений.

Процессоры с более высокой тактовой частотой могут быстрее выполнять задачи, которые не могут быть эффективно распараллелены на несколько ядер. Для задач, зависящих от одиночного потока - старые игры или некоторые специализированные программы, процессор с меньшим количеством ядер, но с более высокой тактовой частотой, может быть лучше.

Если говорить в целом о ситуации с реализацией возможностей многоядерных процессоров, одноядерная производительность в играх по-прежнему играет ключевую роль, несмотря на постепенный сдвиг в сторону многоядерности. Ситуация постепенно меняется, но коренного перелома пока ещё не произошло.

↑ Сколько ядер должно быть у процессора для игр

Ну и давайте резюмировать изложенное выше. Так сколько же ядер должно быть у процессора для игр?

Для большинства современных игр 6-8 ядер вполне достаточно. Так, друзья, если мы посмотрим на конфигурацию последних моделей игровых приставок PlayStation 5, Xbox Series S, Xbox Series X, обнаружим, что все они базируются на 8-ядерном процессоре AMD Zen 2. Разработчики игр при разработке своих продуктов часто ориентируются на аппаратные характеристики игровых консолей. И при портировании игр на ПК могут не менять их многопоточные механизмы обработки задач.

При наличии финансовой возможности можно взять процессор с 12 ядрами на перспективу. Но может случиться так, что пока эта перспектива раскроется, мы успеем сменить поколение процессора и материнки на новое, более совершенное.

Друзья, перед выбором процессора с числом ядер больше, чем 8, лучше уточнить, могут ли игры, в которые вы хотите играть, использовать больше 8 ядер. Есть игры, способные использовать 12-16 ядер процессора, но их мало. В основном это игры с открытым миром, симуляторы, стратегии в реальном времени. Изучите системные требования игры, ориентируйтесь на рекомендуемые или максимальные требования. Почитайте форумы, техническую документацию, статьи разработчиков на сайте игры.