PCのボトルネックとは？

簡単に説明すると、PCのボトルネックとは、システムの特定のコンポーネントやその他の側面によって引き起こされる性能制限のことで、PCが潜在的な性能を最大限に発揮することを妨げる。

あるいは、ボトルの狭い開口部から、ボトル1本分の液体を注ぎ出そうとするようなものである。文字通り、ボトルネックだ。

PCは非常に同期して動作する。GPU（グラフィックス・プロセッシング・ユニット）が主にゲーム内のフレームレートやその他のGPUコンピューティングタスクを担っていることは多くの人が知っているが、CPU（セントラル・プロセッシング・ユニット）はGPUにデータを「供給」するのに十分な速さでデータを処理する必要がある。一般的に、PCのストレージ内のコンテンツはSSDまたはHDDに保存されます。そして、そのデータはシステムメモリ（RAM）を通じてCPUとGPUに転送されます。PCI Expressバスのおかげで、このデータとシステム・メモリは非常に高速でアクセスできます。

しかし、CPUが遅すぎてGPUに効率的にデータを送れない場合、GPUは「ボトルネック」になっている可能性があります。GPUは次のCPUサイクルが完了するのをただ待っているだけなのです。すべてのおいしいデータ、高解像度のゲームテクスチャ、信じられないようなゲームコンテンツが、ストレージやシステムRAMに置かれたまま、CPUがそれをシフトさせようと頑張っているのです。心が折れそうになる。

あるいは、CPUが強力なパワーハウスで毎サイクル大量のデータを投げ出しているにもかかわらず、GPUがそれを処理するのに十分な速度がない場合、GPUがシステムのボトルネックになります。

CPUとGPUは最も話題になっている2つのコンポーネントだが、これらは真空中に存在するわけではない。最新のシステムでは、システムメモリとストレージも一役買っている。例えば、まだSATAドライブを使用している場合、約500～550MB/秒の速度に制限される可能性があります。一方、PCIe 5.0と互換性のある最新のM.2 NVMe SSDは、最大14,000MB/秒のシーケンシャル読み取り速度を実現します。これは約25倍の速さだ。最新のハイエンドGPUとCPUを持っているなら、遅いストレージでボトルネックにならないようにしましょう。

その他に見落とされがちなコンポーネントのひとつに、システムメモリ、つまりRAMがある。RAMの容量はパフォーマンスのボトルネックに大きく影響します。例えば、高解像度の最新ゲームを実行している場合、大きなテクスチャファイルや大量のデータをストレージからGPUやCPUにスワップすることになります。

それを4GBや8GBのメモリでやろうとすると、ひどい目に遭うだろう。最近のシステムは、少なくとも16GBのRAMがあれば最高のパフォーマンスを発揮し、アプリケーションによっては（ビデオ編集プログラムなど）32GB、64GB、あるいは128GBのRAMがあればかなり有利です。しかし、考えるべきことはRAMの量だけではありません。システムメモリの全体的な帯域幅、メモリの周波数も大きな役割を果たします。

最新のシステムでは、DDR54800 MHzからDDR56000 MHzにすることで、フレームレートが劇的に向上することがわかりました。

なぜ記憶が重要なのかについての詳細は、MEMORY MATTERSのページをご覧ください。

メモリが遅すぎたり、メモリが足りなかったりすると、システムの他の部分がボトルネックになる可能性がある。

さて、ボトルネックとは何か、その対策は？あなたのシステムがボトルネックになっているかどうか、そしてボトルネックになっていたらどうすればいいのでしょうか？

PCのボトルネックを特定するために使用できるプログラムはいくつかありますが、より一般的なオプションのいくつかは、NVIDIA GeForce ExperienceまたはMSI Afterburnerです。これらのツールを使用すると、ゲームやベンチマーク中のCPUとGPUの使用状況をリアルタイムで監視できます。

このテストに使用したシステムは、Intel Core i9 13900Kプロセッサー、NVIDIA GeForce RTX 4090、64GBのCORSAIRDominator Titanium DDR5-6400、2TBのCORSAIR MP700 M.2 NVMe SSDです。

最新のNVIDIAアプリをインストールした状態で、ALT+Zを押すとNVIDIAメニューが開き、下から「Statistics」を選択し、「View All」をクリックすると、PCにオーバーレイできる統計情報が表示されます。

ここで選択したいのは、GPUとCPUの使用率です。ボトルネックがどこにあるかを示す最も明白な2つの項目となるからです。

こうすることで、モニターの隅にオーバーレイが表示され、システムの1秒あたりのフレーム数、GPUとCPUの使用率がこのように表示されます：

では、ベンチマークやゲームを実行してみましょう。あなたのシステムで何をしようとしているかによって、この方法は変わってきます。CPUを多用するAIやビデオ編集作業中のボトルネックを心配するなら、別のツールを使うことになるでしょう。CineBench、3Dmark、PCMark 10など、信頼性の高いパフォーマンスベンチマークを多数使用できます。シャドウ・オブ・ザ・トゥームレイダーのように、信頼できるスコアを出すベンチマークを内蔵しているゲームもあります。

ベンチマークやパフォーマンスモニターに使用するソフトウェアが決まったら、GPUとCPUの%数値に注目してください。ここで注目したいのは、どのコンポーネントの数値が常に高いかです。使用率が高い項目は、パフォーマンスのボトルネックになっている可能性が高い項目です。

上の表の例では、GPUがボトルネックになっているため、GPUは常に95%以上に固定されているのに対し、CPUはかなり低く、この例では常に70%以下の使用率になっています。これは、CPUがその能力をほとんど使わず、GPUがほぼすべてを使っていることを意味します。逆に、これらの数値を入れ替えると、GPUの使用率が70％以下であれば、何かをするために待機していることを意味し、CPUが95％前後またはそれ以上の稼働率を常に維持していれば、できることはすべて行っているが、それでもGPUに追いつけないことを意味します。これらの数値は単なる例であり、実際の数値は劇的に異なることに注意してください。

おめでとうございます！お気に入りのゲームやソフトウェアの動作において、あなたのPCの潜在能力を最大限に引き出すことを妨げているハードウェアの一部が見つかりました。次のステップは、何をすべきかを評価することです。パフォーマンスを向上させる最も簡単な方法は、設定を下げることです。例えば、GPUが制限されているゲームでは、グラフィック設定をワンランク下げたり、解像度を落としたりしてみましょう。カードによっては、ドライバソフトウェアに「設定の最適化」ボタンがあり、インストールされているゲームやソフトウェアごとに設定できるものもあります。

このオプションは無料で、GPUがボトルネックになっている場合にグラフィックパフォーマンスを最適化するのに役立ちます。

CPUがボトルネックになっていることに気づいたら、いくつかの選択肢を検討することもできる。

• ベンチマーク中に温度を監視して、CPUがオーバーヒートしていないことを確認してください。CPUがオーバーヒートしている場合は、CPUクーラーのトラブルシューティング方法に従い、正しく取り付けられているか、正しく動作しているかを確認してください。
• システムのUEFI/BIOSで、特定のCPUの設定がすべて正しいことを確認してください。
• XMP（Intelの場合）またはEXPO（AMDの場合）を有効にして、プロセッサとメモリが定格速度で動作し、オーバークロックが有効になっていることを確認します。

そして最後に、最も高価な（しかし最も楽しい）選択肢、アップグレードがあります。PCゲーマーの醍醐味は、システム内の多くのアイテムを個別にアップグレードできることを知っていることです。デスクトップPCの場合、選択肢はほぼ無限です。CPUが数年前のものでも、グラフィックカードをアップグレードすることで大幅に改善されるかもしれません。熱の問題を解決したい？新しいCPUクーラーはいかがでしょう。GPUのオーバーヒート？ケースを冷却ファン付きの高エアフローモデルにアップグレードしましょう。当社のウェブストアでは、PCのアップグレードに関して多くのオプションをご用意しています！

どんなシステムにも、どんなアプリケーションにも何らかのボトルネックがあることを理解することが重要だ。そのボトルネックがPCの楽しさに影響を及ぼすかどうかは、あなた次第だ。30FPSと60FPSの差は大きいが、例えば150FPSと180FPSの差は？それはあなた次第だ。