Grafické karty zrychlují závratným tempem, ale CPU silně zaostávají.
Technologie videoher se neustále vyvíjí, a přestože během poslední dekády už možná skoky nejsou na první pohled tak znatelné jako kdysi, vývojáři pořád přichází se zajímavými nápady a technikami, jak vizuál svých her vylepšit.
V posledních letech se aktivně prosazuje ray tracing, coby výrazně lepší alternativa rasterizace, která dokáže vytvořit realisticky vypadající nasvícení za cenu menšího úsilí. Začátky byly skromné a trvalo, než jsme se dočkali pořádného využití, ale nyní už se RT stalo běžnou součástí řady her, a to i díky technologii Lumen Unreal Enginu 5, který je pro většinou vývojářů třetích stran první volbou a přecházejí na něj i z vlastních, osvědčených enginů.
Jenže aby se novinky jako Lumen mohly implementovat, je k tomu potřeba výkon na straně hardwaru. A ten grafický nám rozhodně neschází, masivní posun v RT výkonu je právě tím hlavním důvodem, proč se ve hrách začal tolik používat. Jenže zatímco výkon grafických karet roste extrémně rychle, a i blížící se řada RTX 50 od Nvidie podle dosavadních leaků přinese masivní skok, u procesorů je situace úplně jiná.
Dekáda stagnace a dohánění ztráty
Napřed se ale musíme podívat do historie. Bude tomu už deset let, co Intel přišel s architekturou Skylake. Tehdy asi ještě nikdo netušil, jak osudnou se mu stane, a že to bude právě Skylake a neschopnost z něho přejít, která Intel srazí z dominantní pozice, to však předbíháme. AMD bylo stále výrazně pozadu a Intel si mohl dovolit jen mírný pokrok. Zatímco tedy samotný Skylake, coby 6. generace Core, představoval solidní skok oproti Broadwellu, který byl jen die-shrinkem populárního Haswellu, o rok později přišla společnost s Kaby Lakem, který porušoval zavedený tick-tock model. Nepoužíval totiž ani nový výrobní proces, ten byl stále 14nm, a nešlo ani o novou architekturu, protože vycházela ze Skylaku a procesory měly jen kosmetické úpravy, výkon ve hrách byl prakticky identický.
To už se ale dostáváme do roku 2017, AMD vydává první Ryzeny, a přestože mají k dokonalosti ještě hodně daleko, bylo jasné, že po katastrofálních výsledcích předchozích generací, které málem přivedly firmu k bankrotu, je právě tohle cesta vpřed. Zatímco Intel byl stále na maximálně 4 jádrech, Zen 1 jich měl už 8. Intel později téhož roku vydal Coffee Lake, který navýšil počet jader alespoň na 6, ale výkon jako takový se příliš neposunul. I přesto stále držel náskok ve hrách, zatímco AMD díky vysokému počtu jader excelovalo v pracovních aplikacích.
Rok 2018 značil spíš menší úpravy, Zen+ přinesl stabilnější procesory s lehkým nárůstem výkonu, zatímco Intel se neobtěžoval vymýšlet nový název jezera a raději přinesl Coffee Lake Refresh s opět o něco více jádry a lehce vyšší frekvencí.
O poznání zajímavější už byl rok 2019, kdy AMD vydalo Zen 2, dodnes mimořádně populární architekturu, kterou používá Steam Deck či konzole PS5 a Xbox Series X|S. Značila první využití čipletů, další nárůst výkonu ve hrách, a především plnohodnotné převzetí otěží na poli produktivity. Intel reagoval Comet Lakem, již pátou generací na bázi Skylaku a 14nm výrobním procesu.
Následující dva roky ale byly mnohem zajímavější. V roce 2020 přišlo AMD se Zenem 3, poslední architekturou pro platformu AM4, která dorovnala, a do jisté míry i překonala herní výkon na úroveň Intelu. Ten na začátku roku 2021 reagoval naprosto bizarní 11. generací s označením Rocket Lake, která backportovala novou architekturu na starý 14nm výrobní proces, a přinesla v některých ohledech i horší výkon než její předchůdci. Už o pár měsíců později ale vyšel Alder Lake, skutečná nová architektura i výrobní proces a přechod na řešení big.LITTLE, tedy velkých a malých jader. Nejenomže šlo o velký comeback na poli vícejádrového výkonu, ale také toho herního.
Rok 2022 byl zase zlomový pro AMD, neboť ještě na jaře přišlo s procesorem Ryzen 7 5800X3D, který navždy změnil trh CPU. Jak se ukázalo, nápad na vrstvení cache, která tím mohla výrazně narůst, ve hrách může znamenat velký výkonnostní posun. A to až tak velký, že i následná nová generace v podobě Ryzenů 7000 herní výkon 3D procesoru předchozí generace prakticky jen dorovnala. Intel mezitím vydal Raptor Lake, který sice představoval další výkonnostní posun i nárůst počtu jader, ale spotřeba narostla do poměrně neúnosných výšin.
Loni jsme se pak dočkali vydání 3D modelů Zenu 4, které jsou dodnes těmi nejlepšími procesory na hry. Nic na tom nezměnil ani refresh Raptor Laku, který přinesl jen mírně vyšší frekvence a ještě vyšší spotřebu
A letos? Jedno velké zklamání. Zen 5, od kterého si mnozí slibovali solidní vylepšení, byl z hlediska herního výkonu dosud nejmenším posunem, který AMD v rámci Ryzenů přineslo, v některých hrách jsme se dočkali i regrese.
A Intel na tom není o nic lépe. Přestože recenze Arrow Laku ještě venku nejsou, už v rámci představení generace Core Ultra 200S dával Intel jasně najevo, že sází především na nižší spotřebu, zatímco výkon ve hrách bude možná i o něco slabší než u předchozí generace. U obou firem jde přitom o procesory, které tu s námi nejspíš budou dva roky, než se dočkáme další větší generace.
Když si to tedy shrneme, za posledních 10 let jsme měli u Intelu jediný větší skok ve výkonu, a to byl Alder Lake. Výkon AMD se posouval stabilně a poměrně výrazně, ale pokud se zaměříme skutečně jen na hry, tak firma po většinu času spíš doháněla ztrátu na Intel.
Výsledkem je tak do velké míry stagnace. Jak můžeme vidět na pár let starém videu od Hardware Unboxed, kde se zaměřili na „IPC ve hrách“, tedy limitovali frekvenci i počet jader na stejnou úroveň, mezi 6., 7. a 8. generací byl nulový rozdíl. Z osmé na devátou to byly zhruba 2 %, z 9. na 10. 3 %, z desáté na jedenáctou necelé 4 % a až z 11. na 12. generaci to bylo masivních 21 %. Všechny ostatní výkonnostní zlepšení či zhoršení pramenily z počtu jader a výše frekvence, která však zároveň značila nárůst spotřeby.
U AMD byla většina generací v dvouciferných ziscích, ale až se Zenem 3 se firma dokázala dostat na herní výkon Intelu. Jinými slovy jsme během necelé dekády zažili jen dva zásadní přelomy v herním výkonu, u Intelu to byl Alder Lake a u AMD použití 3D V-Cache.
Celkově se výkon posunul o desítky procent. Za tu dobu stihly grafické karty od Nvidie zrychlit více než trojnásobně, a to ani nepočítám řadu nových technologií, které se za tu dobu stihly rozšířit, v čele s upscalingem, který dokáže produkovat prakticky stejnou kvalitu obrazu jako nativní rozlišení při výrazně nižších nárocích na výkon GPU.
Narážíme na limity, nebo je chyba jinde?
Kde je tedy problém? To už je samozřejmě otázka složitější. Ukazuje se nicméně, že změny na straně architektury už nedokážou přinést kýžený nárůst výkonu a nové procesory často nejvíc těží z lepších výrobních procesů, kde už se ale také pomalu blížíme fyzikálním limitům. Ať už jde tedy o problém architektury x86 nebo, jak se často uvádí, jsme do velké míry limitovaní rychlostmi pamětí, jisté je, že pokud chtějí výrobci procesorů držet krok s technologickým pokrokem na straně softwaru, bude třeba nějaká zásadní inovace.
3D V-Cache je pro hry velmi dobrá cesta, vrstvení cache se zdá být účinné a dokazuje, že právě paměť může být tím hlavním problémem. A to nejenom cache, ale i RAM, kde se nicméně nových standardů dočkáme vždy jednou za x let. Vše navíc není jenom o rychlosti a propustnosti, ale také latenci, která kvůli přechodu na (z hlediska výroby efektivnější) čiplety vzrostla. Přestože AMD tuto technologii využívá už několik generací, u Zenu 5 se právě s latencí obzvlášť trápí a podobně na tom zřejmě bude i Arrow Lake.
Procesor je brzdou čím dál častěji
Dávno jsou pryč doby, kdy se říkalo, že stačí i slabší procesor a vydrží nám velmi dlouho. Už u aktuální generace grafických karet můžeme vidět, že RTX 4090 je brzděna právě procesorem, i při rozlišení 4K. A to se bavíme o aktuální generaci, RTX 5090 přinese zřejmě další obrovský nárůst výkonu, který možná nepůjde využít naplno.
Nejde ale jenom o high-end komponenty, hry začínají být na procesor čím dál náročnější. Je to například i již zmíněným ray tracingem, který sice dává zabrat grafické kartě, ale do velké míry také CPU. A zatímco RT výkon grafik jde masivně kupředu, u CPU, jak už jsme si řekli, to tak není. RT přitom rozhodně ubývat nebude, právě naopak, jeho využití bude dál stoupat.
Druhým faktorem jsou pak masivní open worldy či další tituly, ve kterých najdeme spoustu NPC či jiných věcí, které vyžadují výkon CPU. Mohli jsme to vidět loni v Baldur's Gate 3 a letos v Dragon's Dogma 2. Procesor může být limitem ale také v Jedi: Survivor, Hogwarts Legacy a dalších Unreal Engine hrách. Čerstvé testování v tomto ohledu dělal YouTuber Daniel Owen, viz video výše.
Špatná optimalizace vs. pomalý hardware
S tím se navíc pojí stuttering, obrovský nešvar posledních několika let, který výrazně kazí herní zážitek na PC. Zatímco shader compilation stuttering už se vývojáři naučili řešit prekompilačním krokem při spuštění hry, ten druhý, známý coby traversal stuttering, jenž je zřejmě způsoben nárazovým načítáním dat, stále hry trápí. U UE5 má nějaký typ záseků drtivá většina her, tyto problémy ale často vidíme i u dalších enginů, jako třeba RE Engine od Capcomu či Frostbite od DICE.
Mnozí by asi nyní namítli, že je to problém enginu a neoptimalizovaného kódu. A ano, určitě je to podstatný faktor. Není přípustné, aby se hra tolik zasekávala i na nejlepších možných sestavách, a aby ani na nejlepších procesorech nedokázala držet stabilních 60 FPS. Na straně enginů rozhodně je nějaký problém a je třeba s tím něco udělat, řada her například stále nedokáže pořádně využít větší množství jader.
Na druhou stranu je třeba si říct, že technologický pokrok na straně enginů byl v posledních letech poměrně masivní, a s tím i rostou ambice, rozsah a technologie použité ve hrách. I pokud připustíme fakt, že na straně enginů určitě může dojít k dodatečné optimalizaci, existuje jen konečný potenciál výkonu, který takovou optimalizací mohou hry získat zpět.
Výkonnější procesory nevyhnutelně potřebovat budeme, a pokud se ocitáme v situaci, kde na poli CPU máme produkty přezdívané jako „Zen 5 %“ či „Core Ultra -2 %“, zatímco u grafických karet naroste výkon o desítky procent během jedné jediné generace, je něco zásadně špatně.
Být omezený procesorem je vyloženě nežádoucí, a to nejenom proto, že pak nemůžeme využít plný potenciál grafické karty, ale hlavně přetížení CPU často způsobuje nestabilní časy mezi snímky, a tím ještě horší herní zážitek.
Jestli ale řešením bude velká inovace na poli procesorů, přechod na ARM (což by bylo značně komplikované) či třeba technologie jako Frame Gen, který by pomocí různých vylepšení mohl být použitelný i při nižších frame ratech a kompenzovat nižší výkon procesorů, to nyní nikdo říct nedokáže, budoucnost se předvídá jen těžko. Aktuální situace ale rozhodně není ideální a nejvíc na to doplácí samotní hráči.
