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[Guide] CPU/GPU Limit - Der Ultimative Guide (Work in Progress...)

Scrush

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!!!Work in Progress!!!
Vorwort:
Wer eine Grobe Erklärung sucht wie CPU und GPU miteinander arbeiten wird hier fündig


1. CPU Tests

In einem CPU Test/Benchmark geht es darum, die maximal mögliche Leistung der jeweils getesteten CPU zu ermitteln. Um nichts anderes! Man möchte herausfinden wie viel FPS eine neue CPU erreicht um sie gegen andere potentielle kandidaten beim Neukauf oder Aufrüsten zu vergleichen. Hierzu ist es zwingend notwendig ein GPU Limit / Bottleneck (wie man es auch nennen möchte) zu vermeiden. Hierzu wird in einem CPU test eine variable genommen die ausschließlich Last von der GPU nimmt. Da Grafikeinstellungen unter anderem auch die cpu last beeinflussen taugen diese größtenteils nicht. außerdem will man ja eine einheitliche Ausgangsbasis schaffen. Am besten eignet sich hierbei die Auflösung. Diese ist zu 99,9% reine Arbeit der Grafikkarte und verfälscht egal in welche richtung es geht, die leistung der cpu NICHT! (Aufpassen bei 16:9 vs 21:9, hier kann es aufgrund eines größeren sichtfeldes unterschiede geben, das erklärt sich aber von selbst)

Eine CPU bringt bei einem Spiel X bei Settings Y immer die gleichen werte, egal in welcher Auflösung. Ob man in 720p testet oder in 1440p oder 4k oder noch höher.
Einzig die Grafikkarte wird bei höherer auflösung das Ergebnis verfälschen und den Test unbrauchbar machen

Hier ein Beispiel

Dieser Screenshot ist in 720p aufgenommen worden. Die Grafikkarte ist natürlich nicht am limit weil die CPU nicht hinterherkommt > CPU LIMIT

eldenring_2022_04_11_20_54_11_758.jpg

Dieser Screenshot ist 3440x1440. Die Grafikkarte ist immer noch nicht am limit. Wir sind immer noch im > CPU LIMIT

eldenring_2022_04_11_20_54_55_636.jpgfwefwefwefwe22.jpg

2. GPU TESTS


WIP...

3. Aufrüsten Szenario 1- Wird meine CPU die neue GPU bremsen?
Gehen wir jetzt von einem folgenden üblichen Ausgangsszenario aus. Ihr habt eine ältere Plattform und überlegt euch aufzurüsten. Dazu muss es ja einen Grund geben. Ich gehe mal davon aus, ihr habt in einem Spiel bei euren gewünschten Settings nicht genug FPS. Ihr hättet also gerne mehr.

Hierzu lasst ihr euch die GPU Auslastung, GPU Takt und Vram Takt anzeigen, stellt euch mit euren Wunschsettings inkl Auflösung ingame an eine Stelle wo ihr für euch zu wenig FPS habt und schaut in diesem moment auf die GPU Auslastung.

FALL A: Liegt die Auslastung der Grafikkarte bei ca 95-100% UND Chip sowie Vram Takt takten ebenfalls am Anschlag dann seit ihr in einem GPU limit. Eine neue CPU wird hier fast nichts an den FPS ändern!

Hinweis: Es gibt selten mal einen Bug, dass die Auslastung der GPU bei 99% Prozent liegt, der Chip und Vram Takt aber nicht hochtakten. Man ist damit natürlich auch in einem GPU limit aber hat deutlich weniger fps als üblich. In der Regel hilft hier ein Reboot. Das passiert aber sehr sehr selten

FALL B: Liegt die Auslastung der Grafikkarte relativ deutlich darunter UND das verringern der Auflösung erhöht eure FPS NICHT, dann werden eure FPS von der CPU diktiert > CPU LIMIT

Liegt Fall A vor, braucht ihr defintiv schonmal eine neue Grafikkarte um die FPS anzuheben. Gehen wir davon aus, dass die neue Grafikkarte die gewünschten FPS schafft, wollt ihr natürlich wissen ob das die aktuell verbaute CPU auch schafft oder? Hierzu reduziert ihr vor dem Kauf der neuen Grafikkarte einfach die Auflösung so weit, bis ihr die Grafikkarte dazu bringt, mehr FPS zu liefern als auch bisherige CPUschafft. Ihr provoziert hiermit ein CPU limit. Ihr könnt jetzt sehen wie viel FPS eure CPU schafft. Schafft sie die gewünschten FPS, die ihr mit der neuen Grafikkarte erreichen wollt ebenfalls, ist eine neue CPU nicht nötig. Völlig egal ob die neue gpu komplett ausgelastet wird oder nicht. ZIEL sind lediglich eure Wunsch FPS bei Wunschsettings. Gehen beim reduzieren der Auflösung die FPS der CPU zwar hoch aber erreichen immer noch eure wunsch fps nicht, wird eine neue CPU ebenfalls nötig.

Liegt Fall B vor, dann wird natürlich auch eine neue CPU gebraucht.

Nehmen wir als Beispiel TinyTinasWonderlands aka Borderlands 3,5.

Ich habe bewusst mal die grafiksettings erhöht um ein GPU limit zu provozieren.

Ihr seht 106FPS bei 100% GPU Auslastung
Wonderlands_2022_04_20_21_18_22_881.jpg

Was ist euer Ziel? 144fps weil ihr einen 144hz Monitor habt? Was braucht ihr dazu? laut dem Screenshot hier defintiv schonmal eine klar stärkere Grafikkarte den 144fps sehen wir in diesem Szenario klar nicht. Gut jetzt kauft ihr euch eine stärkere GPU und fragt euch sicherlich, schafft das meine CPU überhaupt? Und jetzt kommt die Auflösung ins Spiel.

Wir reduzieren lediglich die Auflösung des Spiels um Last von der Grafikkarte zu nehmen damit die Grafikkarte mehr FPS liefert als die CPU. Das ist der einzige Zweck dieses Tests.

Genau das hab ich gemacht und was sehen wir? Die CPU ist ebenfalls nicht in der Lage die angepeilten 144fps in den gewünschten Settings zu liefern. Ergo brauchen wir ebenso eine stärkere CPU.

138FPS @ 54% GPU Auslastung
Wonderlands_2022_04_20_21_22_37_875.jpg

Welche CPU ihr dazu braucht findet man in einem seriösen CPU test, der genau dasselbe macht, die Auflösung zu reduzieren um zu schauen ob die möglichen Kandidaten die Wunsch FPS erreichen oder nicht.

Ob eine GPU am ende ausgelastet ist oder nicht, ist völlig irrelevant. Das liegt am ende in eurer Hand, an euren Settings und Wunsch FPS. Niemals ist das Ziel das die GPU auslastung 99% betragen soll. Das Ziel sind immer Wunsch FPS bei Wunsch Settings. Ist die Grafikkarte am Ende nicht voll ausgelastet, freut euch über einen Puffer, weniger Stromverbrauch, weniger Abbwärme. Es wird Spiele geben, die brauchen mal mehr GPU Power für die Wunsch FPS und mal reicht die GPU Leistung auch aus und man hat noch etwas Luft. Wollt ihr noch verfügbare Leistung der GPU irgendwie nutzen, dreht die settings hoch, sofern möglich.


2. CPU/GPU LIMIT

GPU Limit Sollte bekannt sein. Grafikkarte ist am Anschlag, FPS werden von Ihr diktiert.

Vorweg : Der Mythos "alles über 1080p oder 4k ist automatisch ein GPU limit, eine schnelle cpu bringt hier nichts" ist schlicht und ergreifend Falsch!
Bitte streicht das aus Eurem Gedächtnis. Das ist Humbug und einfach nicht richtig.


Spiele haben Settings, Spiele haben Regler. Diese Regler kann man bedienen und sich seine Settings so anpassen dass man entweder mehr FPS bekommt oder weniger. Das sollte eigentlich bekannt sein. Natürlich sind wir im Jahre 2022 nicht so weit und haben Grafikkarten die spielend 400 fps in jedem Spiel in 4k auf höchsten Einstellungen bringen. Wäre dem so, gäbe es diese Missverständnisse und Fragereien nicht.

Man kann seine Spiele mit hilfe der Settings und entsprechender Grafikkarte so einstellen dass man tatsächlich mehr fps in als eine aktuelle oder 2-4 jahre alte CPU liefert.
Bei mir sieht es folgendermaßen aus. Monitor hat 120hz. Mein Ziel sind 120FPS. Meine CPU schafft es nicht. Völlig unabhängig von welcher Auflösung wir reden. Sieht schafft es in 720p nicht und wird es auch nicht in 4k schaffen.

Denn was haben wir gelernt? Die Auflösung hat keinen Einfluss auf die CPU Performance, deswegen erwähne ich Sie jetzt auch nicht mehr da Sie für die Performance einer CPU keine relevanz hat.

Hier ist der Beweis

Intel 9900K 4,8 Ghz Allcore
2x16GB Corsair 3200/3600 CL18
ASUS RTX 3080 TI ROG Strix OC

Elden Ring 3440x1440 / 720p
eldenring_2022_04_11_20_54_55_636.jpgfwefwefwefwe22.jpg eldenring_2022_04_11_20_54_11_758.jpg
Far Cry 6
FarCry6_2021_11_04_23_57_52_597.jpg
Cyberpunk 2077
Cyberpunk2077_2022_02_18_19_21_35_060.jpg
Dying Light 2
DyingLightGame_x64_rwdi_2022_02_14_23_43_34_294.jpg
TinyTinasWonderlands 3440x1440 / 720p
Wonderlands_2022_04_20_22_58_21_969.jpg Wonderlands_2022_04_20_22_58_42_763.jpg
Anno 1800
Anno1800_2021_11_01_17_28_32_941.jpg
GTA V 3440x1440 / 720p
GTA5_2022_04_20_22_38_41_521.jpg GTA5_2022_04_20_22_40_33_975.jpg

Wir sehen dass ich in keinem der Spiele auch nur annähernd die 120 meines Monitors oder die 144fps aktueller Monitore erreiche. (165hz und 175hz modelle mal ausgenommen, aber da gilt das gleiche)
es ist also völlig Egal um welche auflösung wir reden, die cpu schafft es in meinen Einstellungen einfach nicht. Ganz wichtig, Grafiksettings sind niemals bei jedem gleich, das gleich gilt für die Wunsch fps.
Diese Screenshots kann ich noch von sehr vielen weiteren spielen heranholen in denen ich dasselbe Problem aufzeigen kann.

Ich habe defacto ein Problem mit meiner CPU und zwar in jeder Auflösung denn wie ihr seht sind die Screenshots in 3440x1440 und somit ist die Pauschale Behauptung dass 4k oder 1440p ein generelles GPU limt wäre oder eine CPU hier nichts bringen würde, nicht korrekt. Selbstverständlich kann ich meine 3080ti auch in 3440x1440 in die Knie zwingen aber wenn mein Ziel 120fps sind und meine CPU nur 90 schafft, warum sollte ich meine grafiksettings so hoch stellen, dass die FPS noch tiefer als die 90 fps der cpu fallen?

Das ergibt ja wenig sinn :)
 
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r4u$ch

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Die Einstellungen in GTA würden mich mal interessieren? Weil 78FPS mit deiner HW im SP sind schon hart...
 

Scrush

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ich hab extra eine worst case szene gepickt :d

wenn ich in der stadt rumdüse halte ich die 120fps aber auch nicht immer.

settings sind nicht max aber fast. mom

gertgret3.jpg4t345trg.jpgrgerge.jpgGTA5_2022_04_20_23_26_36_080.jpg

ein und dieselbe szene. sichtweiten 0 oder max

GTA5_2022_04_20_23_31_50_096.jpgGTA5_2022_04_20_23_31_16_248.jpg
 
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n3cron

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Du hast ja grundsätzlich recht, aber ich will dir nicht zu nahe treten... ist dir schon mal auch die Idee in Kopf gekommen das ziemlich häufig RAM ein Übeltäter ist?
Das ist der Punkt in dem der 5800x3D so mächtig punktet, der hat einen riesigen Cache der den Transit von CPU zum RAM und wieder zur CPU ziemlich effektiv beschleunigt.
AMD hat von 3000x auf 5000x ist Cache Latenz ganz schön optimiert vom Layoutdesign.
Wenn man sich die CPUs der letzten Jahre anschaut, ist der Cache durchaus immer einigermaßen mit skaliert zur IPC.
Klar spielt die IPC ne Rolle, aber ich habe die Vermutung das es in einigen Szenarien nicht unbedingt relevant ist, wie die Benchmarks des Ryzen 5800x3D gezeigt haben.
Ein Hochgezüchteter 3900x mit 3866@CL16 drückt das Farme Limit auch weiter nach oben.
Auch intressant das 400mhz CPU takt weniger ausmachen als 2 ns Latenz.
1650495174194.png


P. S das gilt natürlich bei Intel auch, allerdings gibt es dort auch Grenzen bis es irgendwann nichts mehr oder nur relativ wenig bringt.

Der Intel 11700K hat in dem Beispiel nur 16MB Cache
während der AMD 5600x 32MB Cache hat. https://www.amd.com/de/products/cpu/amd-ryzen-5-5600x
1650495904534.png


Ich glaube nicht an Zufälle... ;)
 
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Scrush

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es geht hier nicht um den 5800x3d sondern um das thema allgemein und dazu gehört jeglicher ram bzw jegliche ram/cpu kombination

außerdem ist das hier noch lange nicht fertig. dazu brauch ich etwas mehr zeit

ich will das übersichtlich und verständlich gestalten aber dazu muss ich mir was überlegen^^
 
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AlsterwasserHH

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Respekt für die Arbeit 🙂👍
 

Scrush

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@2k5lexi
macht es sinn dass wir das anpinnen? wenns fertig ist?
 

thom_cat

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Ich halte es für sinnvoll es anzupinnen.
Gute Anlaufstelle zum Verweis für Kaufberatungen.

Ob es schon fertig ist oder nicht, ist nicht so dramatisch
 

Scrush

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wird auf jedenfall noch überarbeitet und besser gegliedert und nochmal für die verständlichkeit etwas angepasst. dazu brauch ich aber etwas zeit ^^
 

nebulus1

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Kann man nicht ganz einfach sagen, wenn man 100% GPU Auslastung hat, ist man nicht im CPU Limit?
 

Scrush

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das ist korrekt. aber es geht um mehr. es geht um das allgemeine verständnis im bezug auf Tests, und diversen Behauptungen bzgl auflösungen etc...

da werden die tester bzw reviewer angemault warum man in low res testet und wo die 4k benches sind, ob ein aufrüsten in 4k sinn macht etc....

wenn mich jemand fragt ob er, wenn er die cpu aufrüstet, einen unterschied merkt wenn er in 4k spielt, dann kann ich ihm die frage unmöglich beantworten. ich will dass er das anhand meines guides dann selber erkennt und versteht.

im prinzip ist das thema super simpel und in 5 minuten erklärt sofern der gegenüber bereit dazu ist. Bei manchen hängt aber ein dickes brett vorm kopf :d
 

AlsterwasserHH

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Ich schätze das Problem wird sein das die zielrelevante Gruppe das eh nicht alles durchlesen wird, zuviel Text. Keine Kritik an Deiner Arbeit.
 
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