Es ist an der Zeit, dass PC-Spieler mit dem Cache rechnen, und AMD ist führend

Cache ist etwas, worüber PC-Spieler nicht annähernd genug nachdenken. Zumindest scheint das in letzter Zeit die Denkweise von AMD zu sein.

Mit der Veröffentlichung von 3D V-Cache auf dem Ryzen 7 5800X3D hat AMD jedoch gerade seinen eigenen Standpunkt bewiesen. Das 5800X3D ist die leistungsstärkste Gaming-CPU , die Sie kaufen können, und 3D V-Cache ist zu verdanken. Aber eine Frage taucht auf: Warum?

Cache war schon immer wichtig, aber AMD hat sich nicht nur aus einer Ahnung heraus entschieden, seine 3D-Hybrid-Bond-Verpackung zum Cachen einzusetzen. Nachdem ich meinen Ryzen 7 5800X3D-Test abgeschlossen hatte, setzte ich mich mit Robert Hallock, Director of Technical Marketing bei AMD, zusammen, um zu verstehen, was Cache in Spielen bewirkt, warum er wichtig ist und warum Gaming das perfekte Designziel für den einzigartigsten Prozessor des Jahres 2022 war.

Was ist der Cache?

Bevor wir über irgendetwas anderes sprechen, müssen wir über den Cache sprechen – insbesondere darüber, was in aller Welt der CPU-Cache tut, wenn Sie Spiele spielen. Ein Cache ist einfach genug: Es ist ein superschnelles Stück Speicher auf Ihrer CPU, das Anweisungen enthalten kann. Hallock erklärte die Bedeutung des Caches folgendermaßen: „Je mehr Anweisungen Sie lokal auf der CPU speichern können, desto weniger Zeit müssen Sie aufwenden, um sie von woanders zu holen.“

Zeit (oder genauer Latenz) ist das, was Hallock den „großen Regler der Leistung“ nennt. Ihre durchschnittliche Framerate ist nur eine Abstraktion der Latenz, eine Abkürzung, die leichter zu verstehen ist als die Zeit, die zum Rendern jedes Frames benötigt wird. Das ist der Punkt.

Laut Hallock ist es das „große Streben“ der Hardwareindustrie, Latenzen entweder zu verbergen oder zu entfernen, um die Leistung zu verbessern.

Der CPU-Cache enthält Anweisungen, die bestimmen, was Ihre anderen Komponenten tun, und in Spielen können sich diese Anweisungen stark ändern. Zufälligkeit verursacht Latenz, da Ihre CPU Anweisungen für die GPU ausgeben muss, um eine Textur oder ein Zeichenmodell (neben Dutzenden anderer Dinge) abzurufen.

Mehr Cache bedeutet, dass die CPU keine Daten aus Ihrem System-RAM abrufen muss, was die Latenz um das 10-fache oder mehr erhöhen könnte.

Das bedeutet nicht, dass mehr Cache von Natur aus besser für Spiele ist. Es hängt weitgehend vom Spiel ab, aber noch wichtiger, wann das Spiel gemacht wurde.

Drei Eimer

Wenn es darum geht, die Designziele eines Prozessors wie dem Ryzen 7 5800X3D zu definieren, sagt Hallock, dass Spiele in drei Hauptbereiche unterteilt werden:

• Frequenzabhängig – League of Legends, Civilization VI
• Latenzempfindlich – Fortnite, Forza Horizon 4
• GPU-sensitiv – Dying Light 2, Red Dead Redemption 2

Die Spiele sind heute sehr anspruchsvoll, daher sind die oben genannten Eimer nicht perfekt. Bei einem Spiel wie Assassin's Creed Valhalla geht es um GPU, Latenz und Frequenz, aber es ist stärker durch die Leistung Ihrer GPU begrenzt, sodass es nicht so sehr von 3D V-Cache profitiert. Sie können dies anhand einiger meiner Tests in der folgenden Tabelle sehen.

Hallock achtete darauf, keine pauschalen Aussagen zu machen, denn wofür ein Spiel sensibel ist, „geht nicht wirklich entlang der Genregrenzen“. Der wichtigere Indikator ist das Alter des Spiels. Hallock verwies auf ältere Titel wie Counter-Strike: Global Offensive und Grand Theft Auto V als Beispiele für ältere Spiele, die typischerweise empfindlicher auf Frequenzen reagieren. Neuere Spiele wie Far Cry 6 und Halo Infinite profitieren in der Regel stärker von mehr Cache.

Sie können das in der folgenden Grafik sehen, wobei der Ryzen 7 5800X3D sogar gegenüber dem Ryzen 9 5950X in Far Cry 6 einen deutlichen Leistungsgewinn bietet.

Die Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) des Spiels ist ebenfalls ein großer Einflussfaktor. Spiele der DirectX 9-Ära sind in der Regel frequenzempfindlicher, während neuere DirectX 11- und DirectX 12-Spiele den Cache besser nutzen. Und APIs wie Vulkan können einen großen Unterschied machen. Hallock verwies auf Dota 2 als Beispiel: „Infolge seiner API-Änderung zu Vulkan wird [ Dota 2 ] enorm von der Cache-Leistung beeinflusst.“

Letztendlich hängt der Nutzen von so etwas wie 3D V-Cache jedoch weitgehend von der Art der Spiele ab, die heute beliebt sind. Neuere APIs sind besser ausgestattet, um Dinge wie 3D V-Cache zu nutzen, aber es ist die Zufälligkeit des Spielers, die den Vorteil ausmacht. Multiplayer-Titel wie Apex Legends sind hier ein gutes Beispiel, wo man „eine zufällige Begegnung mit einem Feind haben oder von einem Ort zum nächsten ziehen könnte, weil gerade ein Feuergefecht ausgebrochen ist“.

„Das ist die Art von Spielerverhalten, die einen Computer dazu zwingt, seine Meinung zu ändern“, sagt Hallock. Da der Zufall immer tiefer in die Spiele eingebettet wird, die wir spielen, besteht die Rolle des Cache darin, Anweisungen an die richtige Stelle zu verschieben, um die Latenz so gering wie möglich zu halten.

Es ist auch keine Idee aus dem linken Feld. Betrachtet man Ryzen 5000-Prozessoren, verfügt selbst der Ryzen 5 5600X über 2 MB mehr L3-Cache als Intels Core i9-12900K . Unterschiedliche Architekturen handhaben den Cache unterschiedlich, aber es ist klar, dass AMD diese Spezifikation im Auge hatte. Bedenken Sie, dass der 300-Dollar-Ryzen 5 5600X dem Intel-Flaggschiff im Gaming nahe kommt, obwohl er weniger als die Hälfte des Preises kostet und 10 Kerne weniger hat.

Post-Frequenz

Mit dem Ryzen 7 5800X3D steht ein großer Elefant im Raum: Frequenz. Er ist 200 MHz langsamer als der Ryzen 7 5800X und Sie können ihn nicht ohne ernsthafte Problemumgehungen übertakten . Aber Hallock sagt, wir treten in eine Zeit ein, in der die Häufigkeit weniger wichtig ist, zumindest in der Zwischenzeit.

„Die gesamte Branche bewegt sich seit einiger Zeit um 5 GHz herum. Und das erkennen wir an. Diese Idee, interessante Verpackungstechnologien zu erforschen, ist ein Versuch, diese Pattsituation zu beenden.“

Häufigkeit ist wichtig, und laut Hallock ist sie neben Verpackung und Prozess ein leistungsstarkes Werkzeug in der Toolbox. Dennoch ist es wahr, dass wir von einer erhöhten Häufigkeit weniger Vorteile sehen. Schauen Sie sich den Core i9-12900KS als Paradebeispiel an, bei dem selbst ein 300-MHz-Boost in Spielen wenig bis gar keinen Nutzen bringt.

Übertakten ist eine andere Sache, ein Fall von Kompromissen, wenn man bedenkt, dass viele moderne Titel nicht so mit der Frequenz skalieren wie ältere Spiele. Es kommt auf Spannung und Thermik an, wobei die Teile nicht genügend Headroom für sicheres, einfaches Übertakten bieten. Hallock sagt, dass AMD sowieso „das Gefühl hatte, dass es irgendwie falsch wäre, es nicht zu tun“.

Es ist ein Kompromiss, den Hallock anerkennt, und im Laufe der Zeit sagt er, dass AMD „diese Grenzen weiter verschieben wird“ und dass das Unternehmen beabsichtigt, Vorteile wie Übertaktung für 3D-gestapelte Chips mit zukünftigen Versionen zu bringen.

Ich freue mich auf

Der Ryzen 7 5800X3D ist ein bemerkenswerter Chip, der von Grund auf für die Spiele entwickelt wurde, die wir heute spielen, anstatt für die endlose IPC-Jagd (Instructions per Clock), die seit 30 Jahren andauert. Und 3D V-Cache ist nur die erste Anwendung der 3D-Hybrid-Bond-Technologie von AMD, die es AMD ermöglicht, verschiedene Module auf demselben Chip zu platzieren.

Es ist ein interessantes Produkt, aber es ist auch eine Lektüre am Puls dessen, was für PC-Spiele heute wichtig ist. Hallock sagt, dass es den Leuten helfen könnte, innezuhalten und sich anzusehen, wie ein Hochleistungs-Gaming-PC in der Zukunft aussieht, denn basierend auf der Leistung des Ryzen 7 5800X3D sieht es ziemlich anders aus.

Dieser Artikel ist Teil von ReSpec – einer fortlaufenden zweiwöchentlichen Kolumne, die Diskussionen, Ratschläge und ausführliche Berichte über die Technologie hinter PC-Spielen enthält.