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什么是电脑瓶颈?

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  本页面由 DeepL 自动翻译。 Switch to English

简而言之,电脑的瓶颈可以描述为由特定组件或系统其他方面导致的性能限制,这种限制阻碍了电脑发挥其最大的性能潜力。

或者,用一个形象的比喻来说,就像试图通过瓶口狭窄的开口将整瓶液体倒出来——你有一升水,另一边有一个一升容量的水壶,但瓶颈却限制了倒水的效率。这确实就是所谓的“瓶颈”。

瓶颈效应是如何产生的?

个人电脑的运行高度依赖各部件的协同配合。许多人知道,GPU(图形处理单元)主要负责游戏帧率及其他GPU计算任务,但CPU(中央处理单元)需要以足够快的速度处理数据,以便将其“输送”给GPU。通常情况下,电脑中的数据存储在SSD或HDD上。这些数据随后会通过系统内存(RAM)传输到CPU和GPU。 得益于PCI Express总线,这些数据和系统内存的访问速度极快。

GPU因CPU而成为瓶颈的直观示意图

然而,如果你的CPU速度太慢,无法高效地将数据传输到GPU,那么你的GPU就可能陷入“瓶颈”,这意味着它的性能未能充分发挥。它只能干等着下一个CPU周期完成。所有那些诱人的数据、高分辨率的游戏贴图、令人惊叹的游戏内容,都静静地躺在存储设备或系统内存中,而CPU却在竭尽全力地将它们传输过去。这真是令人心碎。

反之,如果你的CPU性能强劲,每个时钟周期都能输出海量数据,但GPU的速度却不足以处理这些数据,那么GPU就会成为系统的瓶颈。

系统性能因GPU而受限的可视化展示

CPU 和 GPU 是讨论最多的两个组件,但它们并非孤立存在。在现代系统中,系统内存和存储设备同样发挥着重要作用。例如,如果你仍在使用 SATA 硬盘,其速度可能仅限于 500-550MB/s 左右。而一款支持 PCIe 5.0 的现代 M.2 NVMe 固态硬盘,其顺序读取速度可达 14,000MB/s,速度约为前者的 25 倍。如果你拥有现代高端显卡和处理器,就不要让缓慢的存储设备成为性能瓶颈。

另一个经常被忽视的组件是系统内存,即 RAM。RAM 容量在性能瓶颈中起着重要作用。例如,如果你在运行高分辨率的现代游戏,系统就会将大型纹理文件和海量数据从存储设备交换到 GPU 和 CPU 上。

如果你试图用4GB或8GB内存来完成这些任务,那可就麻烦了。 现代系统至少需要16GB内存才能发挥最佳性能,而某些应用程序(如视频编辑软件)在配备32GB、64GB甚至128GB内存时性能会显著提升。但内存容量并非唯一需要考虑的因素——系统内存的整体带宽以及内存频率也会起到重要作用。

我们发现,在现代系统上,将内存频率从 DDR54800 MHz提升至 DDR56000 MHz可以显著提高帧率。

如需进一步了解记忆为何重要,请访问我们的“记忆很重要”页面。

如果内存速度太慢,或者内存容量不足,可能会导致系统其他部分出现性能瓶颈。

既然我们已经弄清楚了什么是瓶颈——那么该如何应对呢?如何判断系统是否存在瓶颈,如果确实存在,又该采取什么措施呢?

我的电脑是否存在性能瓶颈?

有几种程序可用于识别电脑的瓶颈,其中比较流行的有NVIDIA GeForce Experience和MSI Afterburner。这些工具可让您在游戏和基准测试过程中实时监控CPU和GPU的使用情况。

本次测试所用的系统配置为:英特尔酷睿 i9 13900K 处理器,搭配 NVIDIA GeForce RTX 4090 显卡、64GB CORSAIRDominator Titanium DDR5-6400 内存以及2TB CORSAIR MP700 M.2 NVMe 固态硬盘。

安装最新版 NVIDIA 应用程序后,按下 ALT+Z 即可打开 NVIDIA 菜单,从底部选择“统计信息”,然后点击“查看全部”,即可显示可在电脑上叠加显示的统计信息。

在这里,你需要选择的是“GPU 和 CPU 利用率”,因为它们是能最直观地显示瓶颈所在的两个指标。

这样操作会生成一个叠加层,显示在显示器角落,向您提供系统的每秒帧数(fps)以及 GPU 和 CPU 的使用率(%),如下所示:

现在,来运行一些基准测试或游戏。具体测试内容会因您对系统的使用需求而异。 如果你担心在CPU密集型的人工智能或视频编辑工作中出现性能瓶颈,那么你需要使用不同的测试工具。你可以使用许多可靠的性能基准测试工具,例如CineBench、3DMark、PCMark 10等。有些游戏,比如《古墓丽影:暗影》,内置了能够生成可靠分数的基准测试功能。

确定好要使用哪款软件进行基准测试或性能监控后,请密切关注 GPU 和 CPU 的利用率百分比。这里需要关注的是,哪个组件的利用率百分比始终处于较高水平。利用率百分比越高的组件,就越可能是性能瓶颈。

在上表的示例中,如果存在 GPU 瓶颈,GPU 的利用率将持续保持在 95% 以上,而 CPU 的利用率则会显著较低——在本例中,CPU 利用率始终低于 70%。这意味着 CPU 处于闲置状态,几乎没有发挥其性能,而 GPU 则几乎用尽了全部性能。 反之,如果将这些数值对调,GPU 利用率低于 70% 则意味着它处于待机状态,而 CPU 利用率持续保持在 95% 或更高,则意味着它已竭尽全力,但仍无法跟上 GPU 的节奏。请注意,这些数值仅为示例,实际数据可能会大不相同。

好的,我找到了瓶颈。接下来该怎么办?

恭喜!您已经找到了那块硬件——正是它阻碍了您的电脑在运行您最喜爱的游戏或软件时发挥全部潜力。下一步是评估该如何处理。 提升性能最简单的方法就是降低设置。例如,在游戏中,如果你发现性能受显卡限制,可以尝试将图形设置调低一档或降低分辨率。在某些显卡上,驱动程序甚至提供了一个“优化设置”按钮,该按钮针对已安装的每款游戏或软件进行专门优化。

此选项是免费的,如果您的 GPU 是性能瓶颈,它可以帮助您优化图形性能。

如果你发现系统出现了CPU瓶颈,也可以考虑以下几种方案。

  • 在进行基准测试时,请监控温度,以确保 CPU 不会过热。如果发现 CPU 过热,请按照 CPU 散热器的故障排除方法进行检查,以确保其安装正确且运行正常。
  • 请确保系统 UEFI/BIOS 中针对您所用 CPU 的所有设置均正确无误。
  • 启用 XMP(英特尔)或 EXPO(AMD),以确保处理器和内存以额定速度运行,并启用超频功能。

最后,还有一种最昂贵(但最有趣)的选择:升级。作为PC玩家,最棒的一点就是知道系统中的许多部件都可以单独升级。 对于台式电脑而言,升级选项几乎无穷无尽。即使你的 CPU 已经用了两三年,只要升级显卡,性能也可能得到显著提升。需要解决散热问题吗?不妨换个新的CPU 散热器。GPU 过热?那就将机箱升级为气流更佳、风扇性能更强的型号,以保持系统凉爽。我们的网店提供了丰富的PC升级选项,快来看看吧!

必须认识到,对于任何给定的应用程序,每个系统都存在某种形式的瓶颈。这个瓶颈是否影响了你使用电脑的体验,这取决于你自己。30 FPS 和 60 FPS 之间的差异很大,但比如 150 FPS 和 180 FPS 之间呢?这就取决于你了。

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