Det är dags för PC-spelare att räkna med cache, och AMD leder vägen

Den här historien är en del av Jacob Roachs ReSpec-serie, som täcker en värld av PC-spel och hårdvara.

Cache är inte något PC-spelare tänker tillräckligt mycket på. Åtminstone tycks det vara AMD: s tänkande på senare tid.

Med utgivningen av 3D V-cache på Ryzen 7 5800X3D, men AMD bevisade bara sin egen poäng. 5800X3D är den kraftfullaste spel-CPU du kan köpa, och 3D V-Cache är att tacka. Men en fråga skymtar: Varför?

Cache har alltid varit viktigt, men AMD bestämde sig inte för att använda sin 3D Hybrid Bond-förpackning för att cache på bara en aning. Efter att ha avslutat min Ryzen 7 5800X3D recensionsatte jag mig ner med Robert Hallock, chef för teknisk marknadsföring på AMD, för att förstå vad cache är göra i spel, varför det är viktigt och varför spel var det perfekta designmålet för 2022:s mest unika processor.

Vad är cachen?

Innan vi pratar om något annat måste vi prata om cache - i synnerhet vad i hela världen CPU-cachen gör när du spelar spel. En cache är enkel nog: Det är en supersnabb bit minne på din CPU som kan hålla instruktioner. Hallock förklarade vikten av cache så här: "Ju fler instruktioner du kan hålla lokalt till CPU, desto mindre tid behöver du lägga på att hämta dem någon annanstans ifrån."

Tid (eller mer exakt, latens) är vad Hallock kallar "den store prestationsguvernören." Din genomsnittliga bildfrekvens är bara en abstraktion av latens, en stenografi som är lättare att förstå än hur lång tid det tar för varje bildruta att framställa. Det är poängen.

Det är hårdvaruindustrins "stora strävan", enligt Hallock, att antingen dölja eller ta bort latens för att förbättra prestandan.

CPU-cachen innehåller instruktioner som styr vad dina andra komponenter gör, och i spel kan dessa instruktioner förändras mycket. Slumpmässighet är det som orsakar latens, eftersom din CPU behöver pusha ut instruktioner för GPU: n för att hämta en textur eller karaktärsmodell (bland dussintals andra saker).

Mer cache betyder att CPU: n inte behöver hämta data från ditt system Bagge, vilket kan öka latensen med 10 gånger eller mer.

Det betyder inte att mer cache i sig är bättre för spel. Det beror till stor del på spelet, men ännu viktigare, när spelet skapades.

Tre hinkar

När det gäller att definiera designmålen för en processor som Ryzen 7 5800X3D, säger Hallock att spel delas upp i tre huvudhinkar:

• Frekvenskänslig - League of Legends, Civilization VI
• Latenskänslig - Fortnite, Forza Horizon 4
• GPU känslig — Dying Light 2, Red Dead Redemption 2

Spel är mycket krävande idag, så hinkarna ovan är inte perfekta. Ett spel som Assassin's Creed Valhalla handlar om GPU, latens och frekvens, men det är mer begränsat av kraften i din GPU, så det kommer inte att dra lika mycket nytta av 3D V-Cache. Du kan se det från några av mina tester i tabellen nedan.

Hallock var noga med att inte göra några svepande uttalanden eftersom det ett spel är känsligt för "inte riktigt går längs genrelinjer." Den viktigaste indikatorn är spelets ålder. Hallock pekade på äldre titlar som Counter-Strike: Global Offensiv och Grand Theft Auto V som exempel på äldre spel som vanligtvis är mer känsliga för frekvens. Nyare spel som Far Cry 6 och Halo oändlig kommer vanligtvis att se en större fördel av mer cache.

Du kan se det i diagrammet nedan, med Ryzen 7 5800X3D som erbjuder en betydande prestandavinst jämfört med till och med Ryzen 9 5950X i Far Cry 6.

Spelets applikationsprogrammeringsgränssnitt (API) är också en stor influencer. DirectX 9-erans spel är vanligtvis mer frekvenskänsliga, medan nyare DirectX 11 och DirectX 12-spel bättre drar fördel av cachen. Och API: er som Vulkan kan göra en enorm skillnad. Hallock pekade på Dota 2 som ett exempel: "Som ett resultat av dess API-ändring till Vulkan, [Dota 2] påverkas enormt av cacheprestanda.”

I slutändan beror dock fördelen med något som 3D V-Cache till stor del på den typ av spel som är populära idag. Nyare API: er är bättre rustade för att dra nytta av saker som 3D V-Cache, men det är spelarens slumpmässighet som driver fördelen. Multiplayer-titlar som Apex Legends är ett bra exempel här, där du kan ha "ett slumpmässigt möte med en fiende eller flytta från en plats till nästa eftersom en eldstrid precis bröt ut."

"Det här är den sortens spelarbeteende som tvingar en dator att ändra sig", säger Hallock. När slumpmässighet blir djupare inbäddad i spelen vi spelar, är cachens roll att flytta instruktioner till rätt plats för att hålla latensen så låg som möjligt.

Det är inte heller en idé utanför vänsterfältet. Om man tittar på Ryzen 5000-processorer har till och med Ryzen 5 5600X 2 MB mer L3-cache än Intels Core i9-12900K. Olika arkitekturer hanterar cache, ja, olika, men det är tydligt att AMD har haft denna spec i åtanke. Tänk på att Ryzen 5 5600X för $300 kommer nära Intels flaggskepp inom spel trots att den är mindre än halva priset och har 10 färre kärnor.

Post-frekvens

Det finns en stor elefant i rummet med Ryzen 7 5800X3D: Frequency. Den är 200MHz långsammare än Ryzen 7 5800X, och du kan inte överklocka den utan några allvarliga lösningar. Men Hallock säger att vi går in i en tid där frekvensen är mindre viktig, åtminstone under tiden.

"Hela branschen har typ svävat runt 5GHz-aktigt ett tag. Och det inser vi. Den här idén om att utforska intressanta förpackningstekniker är ett försök att få slut på det dödläget.”

Frekvens är viktigt, och Hallock säger att det sitter vid sidan av förpackning och process som ett kraftfullt verktyg i verktygslådan. Ändå är det sant att vi ser mindre fördelar av ökad frekvens. Titta på Core i9-12900KS som ett utmärkt exempel, där även en 300MHz boost ger liten eller ingen fördel i spel.

Överklockning är en annan sak, ett fall av kompromiss med tanke på att många moderna titlar inte skalas med frekvens på det sätt som äldre spel gör. Det handlar om spänning och termik, med delarna som inte erbjuder tillräckligt med utrymme för säker, enkel överklockning. Hallock säger att AMD "kände att det skulle vara fel att inte göra det" ändå.

Det är en avvägning som Hallock erkänner, och med tiden säger han att AMD "kommer att fortsätta driva på det envelope", och att företaget avser att ge fördelar som överklockning till 3D-staplade chips med framtida släpper.

Ser fram emot

Ryzen 7 5800X3D är ett anmärkningsvärt chip, designat från grunden för de spel vi spelar idag istället för den ändlösa IPC-jakten (instruktioner per klocka) som har pågått i 30 år. Och 3D V-Cache är bara den första tillämpningen av AMD: s 3D Hybrid Bond-teknologi, som gör att AMD kan utforska hur olika moduler ska placeras på samma chip.

Det är en intressant produkt, men det är också en läsning på pulsen om vad som är viktigt för PC-spel idag. Hallock säger att det kan hjälpa människor att pausa och titta på vilken högpresterande prestation spel PC ser ut som i framtiden, för baserat på prestandan hos Ryzen 7 5800X3D börjar det se ganska annorlunda ut.

Denna artikel är en del av ReSpec – en pågående kolumn varannan vecka som innehåller diskussioner, råd och djupgående rapportering om tekniken bakom PC-spel.

Redaktörens rekommendationer

• AMD: s senaste V-Cache-chip visar sig vara billigt, snabbt och perfekt för spel
• AMD: s kommande Ryzen 5 5600X3D kan helt avsätta Intel i budgetbyggen
• Konsoler har fortfarande en stor fördel, och det skadar PC-spel
• Vissa Ryzen-processorer brinner upp. Här är vad du kan göra för att spara din
• Spelbärbara datorer ljuger fortfarande för oss, och det blir ännu mer komplicerat