„Ботълнек“ (bottleneck) при компютърните системи е ситуация, при която даден хардуерен компонент не е с нужната производителност и по този начин ограничава използването на пълния потенциал на друг. Когато даден компонент не може да използва напълно своя капацитет поради недостатъчност от друг, тогава говорим за хардуерен ботълнек.
Хардуерният ботълнек не бива да се бърка с понятието „несъвместимост“ между хардуерни компоненти. При наличие на ботълнек съвместимост на практика има, но липсва подходящата балансираност в производителността на определени компоненти. Това води до невъзможност за използване на максимума от дадена компютърна конфигурация.
Понятието „ботълнек“ е често срещано в геймърските среди и най-често се свързва с неправилно подбрани централен процесор и видео карта за работа под дадена резолюция.
Ботълнек между централния процесор и видео картата
Небалансираност в производителността на процесора и тази на видео картата е най-честата причина за ботълнек при компютрите, използвани основно за игри.
Ще дам един пример за наличие на ботълнек, често срещан при конфигурации, с части по избор от потребителя. Хората, които се занимават активно с гейминг, често пъти инвестират големи суми пари в мощни видео карти. Виждал съм конфигурации, в които цената на видео картата достига до близо 70% от общата стойност на системата. Често пъти се забравя, че за да може да бъде оптимално използван потенциалът на тази графична карта, компютърът се нуждае от достатъчно мощен процесор и нужното количество RAM.
Когато видео картата не може да използва максималния си потенциал заради по-слаб централен процесор, говорим за ботълнек от процесора. Съществува и обратната ситуация. При нея системата разполага с мощен процесор, но видео картата е с ниски параметри за използване под определена резолюция. Когато процесорът бива ограничен от недостатъчна производителност на графичния чип, тогава говорим за ботълнек от графичната карта.
Резолюцията, която ще се използва играе много важна роля при определянето на хардуерния ботълнек, свързан с видео картата. При по-висока разделителна способност графичната карта се натоварва повече. Ако трябва да използваме FPS (кадри в секунда) като мерна единица, при покачване на разолюцията картата ще генерира по-малко FPS, защото трябва да обработи текстури с по-високо качество за единица време.
Когато подбирате компоненти за вашата нова гейминг машина винаги трябва да спазвате правилото за балансираност в производителността им. Добра идея е предварително да използвате някой от калкулаторите за ботълнек, който може лесно да намерите в мрежата.
Изчисляване на ботълнека между процесора и графичната карта
За мен най-удобен е калкулаторът на PC Builds, който е напълно безплатен и може да бъде намерен на следния адрес – https://pc-builds.com/bottleneck-calculator. Именно него ще използваме за примерите, които ще посочим в следващите редове.
Калкулаторът за ботълнек на PC Builds изисква да посочите точния модел на централния процесор, видео картата, както и резолюцията на дисплея, която ще използвате. Алгоритъмът изчислява в процентно изражение ботълнека между процесора и графичната карта, като ви посочва от кой компонент идва разминаване. До 5% ботълнек се счита за приемливо ниво. Ако резултатът е доста над тези проценти, това говори, че или процесорът не е достатъчно мощен за нуждите на видео картата или обратното.
Имайте предвид че това, което ще ви покаже калкулаторът е много относително, базирано на някакви синтетични стойности. Реално има приложения (игри), които консумират повече от ресурсите на процесора, други повече от видео картата. Вече споменах, че резолюцията на дисплея също играе много важна роля при изчисляване на ботълнека (по-надолу ще обясним с примери).
Някои примери за добре балансирани бюджетни гейминг конфигурации
В тази точка ще ви покажем някои добре балансирани геймърски конфигурации (по-точно процесор и видео карта) с минимален ботълнек при Full HD (1920х1080) резолюция.
Пример 1: CPU AMD Ryzen 5 7600X и GPU AMD Radeon RX 6600
Това е една отлична бюджетна комбинация от процесор на AMD и графичен чип на същата компания, подходяща за гейминг на 1920х1080. Съгласно калкулатора на PC Builds е налице ботълнек от 1.9%, който идва от процесора.
Това е пренебрежимо малка стойност, което означава, че процесорът и графичната карта ще работят отлично заедно.
Ако процесорът бъде заменен с малко по-евтините AMD Ryzen 5 7600 или AMD Ryzen 5 7500F, ще имаме една идея по-висок ботълнек. Той също ще е в съвсем разумни граници (доста под 5%) и в реална среда няма да представлява проблем.
Пример 2: CPU Intel Core i5-14400F и GPU NVIDIA GeForce RTX 3050
Тук комбинирахме Intel Core i5-14400F и видео карта NVIDIA GeForce RTX 3050.
Според калкулатора на PC Builds ботълнекът между тези два компонента е 0% (на практика няма такъв). Това означава, че този процесор и графична карта са отлично балансирани откъм производителност един спрямо друг.
Пример 3: CPU AMD Ryzen 5 7600 и GPU NVIDIA GeForce RTX 3050
Комбинацията от процесор AMD Ryzen 5 7600 и графична карта NVIDIA GeForce RTX 3050 също дава отчлична балансираност – 0% според ботълнек калкулатора на PC Builds.
Пример 4: CPU AMD Ryzen 7 7700X и GPU AMD Radeon RX 7600
Макар с този процесор да минаваме малко границата на бюджетния сегмент, комбинацията от AMD Ryzen 7 7700X и графична карта AMD Radeon RX 7600 също носи отлична балансираност. Според калкулатора на PC Builds ботълнекът между тези два компонента е 0% при Full HD резолюция.
При комбинация на видео картата с малко по-евтиния процесор AMD Ryzen 7 7700 би се постигнал също отличен баланс (0.2% ботълнек от процесора, което е незначително). Добре би било такава комбинация от процесор и видео карта да се съчетае с 32GB RAM DDR5 на 5200MHz за оптимална производителност при игрите.
Някои добре балансирани гейминг конфигурации от средния и високия ценови клас
При закупуването на компютърна конфигурация от висок клас е от ключово значение да се постигне максимална балансираност между компонентите. Инвестицията в такъв компютър се прави с цел да се постигне максимална производителност от една страна, както и дълга експлоатация във времето (без нужда от ъпгрейди), от друга.
В тази точка отново ще ви представим няколко примерни съчетания на процесор с видео карта, чиято комбинация свежда възможността за ботълнек до минимум.
Пример 1: CPU AMD Ryzen 9 7900X3D и GPU AMD Radeon RX 7800 XT при 4К гейминг
В този пример имаме съчетание между висок клас процесор на AMD и висок клас графична карта. Ако двата компонента бъдат използвани на резолюция Full HD (1920×1080), ще имаме сериозен превес в производителността на видео картата и висок ботълнек от процесора. Причината е че при ниска резолюция видео картата се натоварва доста по-малко.
В този пример ще провериме какъв би бил ботълнека при AMD Ryzen 9 7900X3D и AMD Radeon RX 7800 XT на резолюция 3840х2160 (4K). В случая ще използваме отново калкулатора на PC Builds. Предвид заложена висока резолюция, на която се очаква да се използва хардуера, ботълнек калкулаторът за тази показва 0% (т.е. абсолютна балансираност чисто теоретично).
Нека направим друг експеримент. Същата комбинация от Ryzen 9 7900X3D и AMD Radeon RX 7800 XT ще я проверим с калкулатора, но при по-ниска резолюция – Full HD (1920×1080).
Калкулаторът на PC Builds показва ботълнек от цели 11% (при FHD 1080p), причинен от процесора. Обяснението за това явление е просто. При по-висока резолюция видео картата се натоварва значително повече, докато при процесора натоварването е горе-долу същото. По този начин централният процесор остава с един свободен ресурс, който при графичния адаптер е изчерпан.
В тази връзка, смятам, че при компоненти от висок клас би било коректно ботълнекът да се изчислява на базата на висока резолюция – 4K или поне 2К.
Пример 2: CPU AMD Ryzen 9 7950X3D и GPU AMD Radeon RX 7900 XTX
В този пример качваме още малко нивото като сме избрали процесор AMD Ryzen 9 7950X3D, който е едно от най-добрите предложения за висок клас гейминг компютър. Графичната карта е AMD Radeon RX 7900 XTX, която е отлична комбинация за гейминг на 4K с този процесор.
При зададена резолюция 3840х2160 (4K) двата компонента работят отлично заедно, а теоретично ботълнекът е изчислен на 0%.
Пример 3: CPU Intel Core i9-14900K и GPU NVIDIA GeForce RTX 4080 SUPER
В този пример сме съчетали висок клас процесор на Intel i9 и графична карта GeForce RTX 4080 SUPER 16GB. Използвайки калкулатора на PC Builds със зададена резолюция (Ultra-Wide 4K) виждаме, че е налице малък ботълнек от 3.6% от процесора. При стандартната 4К резолюция (3840х2160) видео картата се натоварва една идея повече и видно от снимката долу, ботълнекът е 0%.
Могат ли други компоненти да са причина за ботълнек
Дори при добре подбрани графична карта и централен процесор може да е налице ботълнек, причинен от някой друг компонент. Недостатъчно физически инсталирана RAM или наличие на бавен твърд диск могат да са причина за по-ниска производителност.
В тази връзка, ще използвам един класически пример. Съвременните игри са доста големи по обем (обикновено по няколко десетки гигабайта), а това изисква те да се съхраняват на устройство, което има висока скорост на четене. Дори при добре съчетани мощен процесор и видео карта ботълнек може да се получава, ако играта е записана върху механичен твърд диск. Знаем, че за съвременните стандарти твърдите дискове са доста бавни и прочитането на големи масиви информация от тях е ограничено до не повече от 160MB/s. Ето защо, за да извлечете максимума от своя хардуер записвайте игрите си на SSD. Дали ще използвате такова на PCIe Gen 3 или по-бързите PCIe Gen4 SSD съществена разлика няма да усетите, защото и в двата случая скоростите са десетки пъти по-добри от тези на механичните твърди дискове. Дори SSD, използващо SATA 3 интерфейс би ви дало няколко пъти по-добра скорост от механичния твърд диск.
Съществува ли система без ботълнек
Алгоритъмът, който използва калкулаторът е базиран на някакви коефициенти на производителност на процесорите и видео картите, както и избраната резолюция, на която ще работят.
В реалната среда съществува и друг фактор – софтуерът. Някои софтуерни продукти може да не са оптимизирани да работят с определен хардуер и по този начин не може да се използва максимално потенциала на системата.
От горните неща можем да заключим, че на практика не съществува система, при която да няма абсолютно никакъв ботълнек. Калкулаторът, който ви показахме е един отличен ориентир за хората, които искат да си закупят компютърна конфигурация с части по техен избор. Ако сте се спрели на компютър, сглобен от търговеца препоръчваме да го проверите с калкулатора за ботълнек. Срещал съм много готови геймърски конфигурации, при които не е спазен принципа за балансираност.
В заключение, нека обобщим накратко
Всеки компютърен компонент си има някакъв максимален потенциал на производителност, заложен от производителя. В компютъра всеки елемент на хардуера работи в симбиоза с останалите, всичко е една свързана система. Ето защо важен момент при избора на части за конфигурация е да се постигне балансираност между производителността/капацитета на всеки един компонент.
Ако хардуерните компоненти не са подбрани правилно, то е сигурно, че ще има такъв, който ще „спъва“ работата на друг. Тогава системата няма да е способна да генерира най-добрата производителност, която би могла да има при малко по-различна конфигурация.
Когато избираме части за нов компютър, обикновено тръгваме от централния процесор и подходяща дънна платка за него. С помощта на калкулатор за ботълнек по-лесно бихте се насочили даден модел процесор с каква видео карта би работил най-ефективно според резолюцията, която използвате. Препоръчваме да използвате показания метод за изчисление на ботълнека при покупка на нова компютърна конфигурация или при ъпгрейд.
© PCGuide.bg. Автор: Светослав Миронов.
Казвам се Светослав Миронов и съм администратор на PCGuide.bg. Автор съм на материалите, публикувани тук. Интересите ми са преди всичко в областта на информационните технологии и по-конкретно операционни системи Microsoft Windows, софтуер и антивирусна защита.