Читацькі дописи
IT Community

У характеристиках процесорів поряд з кількістю ядер вказується така характеристика як потоки. Зазвичай, вона збільшена у два рази, порівняно з кількістю ядер. Виробники Intel та AMD використовують багатоядерну потоковість Intel Hyper-Threading та AMD SMT. Сьогодні спробуємо розібратися чи настільки сильно вони потрібні в іграх на прикладі нового процесора AMD Ryzen Z2 Extreme у ROG Xbox Ally X.

Що таке Thread, Thread Director, SMT?

Для початку необхідно розібратися в базових поняттях та розумінні, що за чим йде. Користувач запускаючи гру чи будь-який застосунок починає ланцюжок подій: читання та перетворення коду, виділення оперативної памʼяті, розподілення процесів між ядрами та ще багато чого, що не бачить око.

Зараз нас цікавить саме Процес (Process) — це динамічний екземпляр програми, що виконується всередині, в нашому випадку, процесора. Для нього виділяються окремий динамічний стек системних ресурсів, який необхідний для роботи. 

Процес починає оброблюватися в процесорі. В кожному процесорі вже як мінімум років 15 присутні Ядра (Cores) — окремий фізичний обчислювальний блок, який виконує інструкції з виконання завдань (в нашому випадку, це гра).

В давні часи процесори виконували одне завдання за іншим. З появою ядер зʼявилась багатозадачність, яка дозволяє сучасним користувачам паралельно граючи слухати музику, спілкуватися в месенджерах тощо.

Чим більше ядер, тим більше процесів може виконуватися вами на компʼютері чи смартфоні. Або навпаки, одна важка задача може виконуватися на кількох ядрах для забезпечення швидшого виконання. Звісно, якщо цю задачу можна розпаралелити.

Так ось, процес поміщається в ядро CPU у вигляді Потоків (Threads) — послідовність набору даних та інструкцій, необхідних для виконання запланованого завдання. Логічно, що одне ядро працюватиме з одним потоком, поки не буде виконаним. Тобто, виконуються послідовно. 

Послідовне виконання

Потоків може бути багато, кожен потребує своєї памʼяті. На додачу, потоки взаємодіють між собою і це додає більше проблем. На певний історичний проміжок часу, коли додавання нових ядер було досить дорогим для користувацьких процесорів, Intel впровадив технологію Hyper-Threading (HT, 2002 р.), яка дозволила одному ядру оброблювати два потоки. В звʼязку з цим додали Директора потоків (Thread Director), який повинен керувати усім цим. 

Паралельне виконання

Насправді Intel не перша вигадала HT. Класична назва цієї функціональності — Одночасна Багатопотокова Обробка (Simultaneous Multithreading, SMT). AMD додала її підтримку тільки з першим поколінням Ryzen, хоча й подібні апаратні реалізації повинні бути у неї в інших процесорах. 

З появою Продуктивних (Productivity core, P-ядро) та Енергоефективних Ядер (Efficiency core, E-ядро) у користувацьких процесорах, потенційні покупці отримали ще один головний біль: Intel спочатку “вирізати” НТ в E-ядер, а в останньому поколінні Ultra 200 взагалі без цієї технології. AMD поки залишає підтримку SMT, але чи надовго це?

У AMD Ryzen Z2 Extreme досить незвичне непарне компонування ядер (3Р+5Е). Навідміну від Intel, кожне ядро може оброблювати два потоки. Різниця між типами ядер в самій частоті: до 5 ГГц у продуктивних проти 3,3 ГГц у енергоефективних ядер.

Наведемо абстрактний приклад користуванням компʼютером: запустили сучасну гру, запис гри записується завдяки OBS, лаунчер Steam, на фоні працює Discord для спілкування з друзями, браузер Google Chrome з кількома вкладками.

Кожний процес запускає потоки виконання, в результаті маємо повне застосування усіх ядер. Звісно, не потрібно забувати про операційну систему, яка впорядковує процеси/потоки для швидшого виконання поставлених завдань.

Приклад гарного Thread Director 😉

Скільки ядер повинно бути для комфортної роботи?

Це питання адресується більше до звичайних користувачів, ніж до професіоналів 3D-графіки, відеомонтажу, нейронних мереж тощо. Їм завжди буде мало. Візьмемо чотири збірки та одну гру (Forza Horizon 5):

• 3P + 5E — стандартний вибір, який встановлений з заводу;
• 3Р + 0Е — вимкнули Енергоефективні ядра;
• 1Р + 5Е — вимкнули Продуктивні ядра;
• 2Р + 0Е — варіант зі старими процесорами;

Вибір ядер	Середній FPS
3P + 5E	79
3Р + 0Е	79
1Р + 5Е	77
2Р + 0Е	60

 

Згідно таблиці результатів, достатньо варіанту увімкнення лише 3Р + 0Е ядер. Ось тільки в попередньому розділі навели приклад з багатьма одночасними задачами. Саме тому варіант з 3Р + 5Е являється найбільш універсальним та оптимальним. Інакше повторюється ситуація з 2Р + 0Е, коли на додачу до гри, операційна система забирає ресурси для себе. Навіть так Windows під час тестування майже не відповідала на запити.

Чим більше задач ви виконуєте одночасно, тим більше ядер потрібно. В сучасних реаліях необхідно мінімум 6-ядерний процесор, для одночасної роботи з багатьма офісними застосунками та браузером. А після робочого дня — спокійно пограти в ігри. 

Чи потрібен SMT для ігор?

Для тестів візьмемо кілька варіантів конфігурації ROG Xbox Ally X. Як стандартне значення ядер візьмемо 3P + 5E. З цікавості, відеопамʼяті виділено з RAM 8 ГБ або 10 ГБ. І на додачу перевіримо Турбо режими: робота тільки від батареї (25 Вт) та від розетки (35 Вт). Не забуваємо про увімкненим/вимкненим SMT. Перевіримо на прикладі трьох ігор на різних ігрових двигунах: Forza Horizon 5, Cyberpunk 2077 та бенчмарк гри Black Myth: Wukong (Unreal Engine 5 хто забув).

Почнемо з Forza Horizon 5 — гра з чудовою оптимізацію. Дивимось на результати і бачимо майже відсутню різницю з SMT та без. Інша кількість відеопамʼяті чи режими продуктивності особливого результату не змінюють — +2 fps в Турбо 35 Вт. Від батареї так значення не змінились взагалі. Налаштування графіки: FullHD, High, No RT.

	Simultaneous Multithreading	Середній FPS
		Турбо, 25 Вт (батарея)	Турбо, 35 Вт (розетка)
3P + 5E, 8 GB	SMT On	73	77
	SMT Off	70	76
3P + 5E, 10 GB	SMT On	70	75
	SMT Off	73	79

В Cyberpunk 2077 результати без SMT трішки вищі. Якщо в 25 Вт результат +1 fps взагалі не виділяється, то +3 fps або майже +5% невеличкої уваги варто. Виділення більшої відеопамʼяті ролі не грає. Налаштування графіки: 900p, Steam Deck, FSR 3 Quality, No RT.

	Simultaneous Multithreading	Середній FPS
		Турбо, 25 Вт (батарея)	Турбо, 35 Вт (розетка)
3P + 5E, 8 GB	SMT On	62	61
	SMT Off	63	65
3P + 5E, 10 GB	SMT On	62	62
	SMT Off	63	65

Black Myth: Wukong вибраний не тільки завдяки зручному бенчмарку. В гру не так давно додали AMD FSR. Плюс використаємо генератор кадрів. Може саме вона дасть увімкненому SMT перевагу? Таки ні, без SMT результат кращий (до +5 fps чи 5%) на 10 ГБ. Налаштування графіки: 900р, Низькі, FSR = 80, увімкнений вбудований генератор кадрів у грі.

	Simultaneous Multithreading	Середній FPS
		Турбо, 25 Вт (батарея)	Турбо, 35 Вт (розетка)
3P + 5E, 8 GB	SMT On	93	102
	SMT Off	93	104
3P + 5E, 10 GB	SMT On	91	100
	SMT Off	91	105

Залишати чи вимикати SMT? Питання виявилося риторичним. З одного боку, для ігор отримуємо близько 5% приросту fps. Правда, далеко не завжди. З іншої сторони, покупець навряд буде лізти в BIOS та вимикати досить корисну функцію, яка теоретично піднімає продуктивність всієї системи. Звісно, на вашій системі SMT може працювати по іншому, вибір повністю за вами.