游戏优化(普游戏优化加速软件)原创太平洋电脑网2019-07-27 00:22:57

1CPU 1的多核优化难度有多大？

【PConline杂谈】随着AMD锐龙空的诞生，电脑CPU进入多核冲击时代。在同系列产品中，核心翻倍在我们公司已经司空见惯空。据透露，英特尔下一代CPU的i3将配备4核8线程——这种CPU，三年前它的名字是i7。在高端系列中，核战争更令人恐惧。在售的12核24线程AMD锐龙3900X足以让人倒吸一口凉气，而即将推出的3950X搭载16核24线程，几帧的粉丝都表示把持不住，喊yes根本停不下来。

但是，多核CPU玩游戏会更快吗？不一定。排除频率和架构IPC的差异，在某些情况下，多核CPU玩游戏甚至会更慢——比如在某些情况下，AMD新出的12核3900X在某些游戏中比8核3700X慢。

测试表明，内核更多、频率更高的3900X在某些情况下不如3700X。

要知道，从规格上看，3900X完全压倒3700X，别说多了四个核心，就算是频率更高(3.8/4.6GHz vs 3.6/4.4GHz)，三级缓存也翻了一倍(64MB vs 32MB)。那为什么多核玩游戏比较慢？今天就从这个现象出发，来说说CPU和游戏优化。

游戏的多核优化难度有多大？

先说游戏的多核优化。谈游戏的优化，不能回避多核的支持。什么游戏是多核优化的，什么游戏只能是单核难，多核围观永远是玩家津津乐道的话题。为什么游戏在优化多核上有问题，而视频压缩等应用却能充分利用多核？这和游戏的运行机制有关。

为什么游戏喜欢用单核？

视频压缩任务很容易实现并行计算，比如一个线程压缩某个片段，另一个线程压缩另一个片段，多核协同工作，最后压缩所有片段，压缩完整的视频。但游戏的操作一般是线性的，某一步的操作往往与前一步紧密相关，很难充分利用多线程。

多核在渲染和转码方面表现不错，游戏就不一定了。

举个例子，在FPS游戏中，如果玩家被击中造成伤害，那么伤害结果就和子弹弹道有关，需要先计算子弹弹道再计算伤害。这只能在一个接一个的线程中完成，不可能通过多线同时计算出子弹弹道和伤害。为了充分利用多核，游戏需要巧妙地将计算任务拆分成多线程。例如，不同的线程负责物理碰撞、AI行为等。技术门槛比较高，需要付出更多的努力。基于此，中仍有大量游戏未能充分利用CPU的所有核心。

支持多核一定要优化好吗？

随着时代的发展，越来越多的游戏愿意在多线程优化上发力。比如前几年我们经常看到“i3”的情况，现在游戏大作把门槛提高到了4核，双核i3就成了尴尬。不过还是会有12核3900X性能不如8核3700X的情况。为什么呢？

这种情况主要在于CPU核的调度不合理。瑞隆的建筑比较特别。每四个内核封装为一个CCX，每两个CCX封装为一个CCD。内核之间的通信可以跨越CCX甚至CCD，CCX和CCD之间的通信存在延迟。

Zen2架构，可以看到核心的拓扑结构——CCX——CCD。

换句话说，如果一个程序可以调用多个内核，会出现以下情况。

1.被调用的多核在同一个CCX，延迟最小；

2.被调用的多核跨CCX，但在同一个CCD里，延时；

3.所谓多核跨越CCX和CCD，延迟最大。

比如一个游戏可以调用4核，理想的情况自然是在同一个CCX中调用4核，从而获得最佳性能。但是，实际上代码对多核的调用并不一定那么智能，很有可能无法识别哪些核位于同一个CCX上。因此，游戏可能会调用位于不同CCX和CCD的多个内核，额外的延迟会导致性能损失。

知道了这一点，就可以解释为什么有时候3900X的游戏性能比3700X低了。3900X封装包含两个CCD，每个CCD有两个CCX，每个CCD有四个内核，总共4x2x2=16个内核，屏蔽四个内核后有12个内核。而3700X只有一个CCD，包括两个CCX，总共4x2=8个内核。可以看出3900X比3700X多了一个CCD，可能会造成额外的延迟。如果游戏发挥不出3900X的多核优势，那么3900X略逊于3700X也在情理之中。

Windows 10 1903对Zen架构的优化之一是核心调度逻辑，它首先调用同一个CCX中的核心。

所以游戏即使优化了多核，也需要在核调度上多下功夫，才能达到最佳性能。可喜的是，微软已经意识到了相关问题，并在Windows 10 1903中进行了优化。系统将优先调度同一CCX中的内核，以避免跨CCX造成的延迟。如果想充分发挥AMD锐龙处理器的性能，有必要升级到Windows 10 1903。

2CPU单核性能真的是挤牙膏？

CPU单核性能真的是挤牙膏吗？

有人认为，目前CPU在频率上很难有性能突破，架构也很难进一步提高效率。核心是提升性能的必由之路。有朋友从英特尔的《挤牙膏》中论证了这一观点，认为CPU的同频性能多年来一直停滞不前，而AMD的Zen2架构尽管效率较上一代大幅提升，但也只是在追赶竞争对手的横向。用几年前的4核CPU和现在的4核CPU玩游戏似乎没什么区别，这也是一个有力的证据。但事实是这样吗？

其实这种观点是片面的。若干年前的CPU之所以在一些测试和游戏中表现出色，是因为这些测试和游戏并没有对新CPU的指令集进行优化。近年来，新CPU的一大价值在于增加了AVX、AVX2、TSX等指令集。如果代码调用相应的指令集，它可以更有效地利用像FMA这样的浮点乘加混合单元，减少空闲的CPU流水线，并大幅提高性能。

这些都是近十年来逐渐增加的指令集，并不是说没有反应堆核心或者牙膏。

以著名渲染软件Cinebench为例。这是一个DIY玩家相当熟悉的CPU测试工具。与旧的Cinebench R15相比，最新的Cinebench R20增加了对AVX指令集的支持。在CPU对AVX指令集有很好支持的情况下，同样的渲染项目在Cinebench R20中运行，甚至比Cinebench R15快一倍以上！这表明新的指令集在性能上有了很大的提高。

Zen2单核性能提升这么多，很大程度上是因为AVX2性能有了很大的提升。

支持AVX或更新版本的指令集已经逐渐成为渲染、视频压缩和科学计算等专业领域的规范。著名的Linux发行版Fedora 32甚至计划不支持没有AVX指令集的CPU。但仍有大量游戏没有跟进AVX等新指令集，仅支持旧的SSE。运行这些游戏的新CPU自然和旧CPU差别不大。在指令集支持方面，游戏仍然缺乏对CPU的适当优化。

著名的游戏性能测试组件3DMark已经意识到了这一点。在新的Time Spy极限测试项目中，加入了AVX、AVX2甚至AVX512指令集支持，调用AVX512指令集运行评分，评分比SSE3高出一倍以上。

AVX和其他新的指令集在实际游戏中越来越重要。比如《刺客信条:奥德赛》甚至不支持没有AVX指令集的CPU(因为太激进了，后来还得重新兼容老CPU)。比如一些使用D加密的游戏，需要FMA3指令集解密才能正确运行，早期的“神U”e 1230v 2只能干瞪眼。如果你是一个PS3模拟器玩家，你已经体验过TSX指令集下的性能飞跃。

育碧的新刺客信条曾经不支持没有AVX指令的处理器，新游戏会越来越重视高级指令集。

总的来说，大部分游戏的指令集优化还是不够。在没有指令集优化的情况下，老款CPU和新款CPU的游戏性能并不能得到太大的差别。但是，支持新的指令集是游戏CPU优化中不可回避的环节。只有使用新的指令集，新的CPU才能显示出应有的价值。希望更多的游戏可以优化新的CPU指令集。

(在讲故事时)待后处理的事物

无论是增加CPU内核多线程，还是使用新的指令集来提高SIMD性能，都可以大大提升CPU性能。就消费市场而言，AMD似乎更多走多核路线，而英特尔则致力于实现新的指令集。但无论是哪种发展方向，都需要相应的软件对此进行优化，才能充分发挥CPU应有的性能。

不再是新CPU不改一行代码就能发挥全部性能的时代了。多核和高级指令集，限于缺乏游戏支持，不得不沦为“为未来而战”。CPU不是挤牙膏，游戏对CPU的优化远没有结束。希望以后能看到更多能发挥CPU真正威力的游戏。