Acht CPU-Kerne in Spielen - Chancen und Probleme in Game Engines

CPUs mit mehr als sechs Kernen bringen in Spielen aktuell praktisch keine Vorteile gegenüber Sechskernern.

Prozessoren mit acht Kernen sind seit AMDs Ryzen-CPUs wie dem Ryzen 7 1700, die vor etwa einem Jahr erschienen, im Mainstream-Markt angekommen – für Spieler bringt das aber bislang praktisch keine Vorteile, aktuelle Game Engines nutzen maximal sechs Kerne aus, oft auch nur vier Cores.

Wie ComputerBase berichtet, sprach Intel zusammen mit den Entwicklern von Total War: Warhammer 2 und Conqueror's Blade in einem Vortrag auf der Game Developers Conferende 2018 über die Probleme und Chancen für CPUs mit mehr als sechs Kernen in Spielen. Dabei ging man auch auf aktuelle Limitierungen von mehr als sechs CPU-Kernen in derzeitigen Game Engines ein.

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Rendering als Flaschenhals

Grundsätzlich, so die Aussage der Entwickler, orientiere man sich bei der Programmierung eines Spiels an der Grafikkarte – das Ziel bestehe darin, deren Limit auszureizen. Dort ließe sich am meisten herausholen, denn Grafikkarten haben die vergangenen Jahre deutlich größere Leistungssteigerungen erfahren als CPUs, wo der Maximaltakt (und auch die Leistung pro Takt) seit langem nur relativ geringfügig steigt. Stattdessen steigt die Anzahl der CPU-Kerne und für mehr Performance müssen Game Engines die Aufgaben für die CPU stärker parallelisieren.

Insbesondere das Rendering eines Spiels gilt als Flaschenhals: Dabei müssen Berechnungen gemäß dem aktuellen Spielgeschehen in einer bestimmten Reihenfolge erfolgen und lassen sich deshalb nur schwer auf mehrere parallele CPU-Threads verteilen, um letztendlich schneller zu erfolgen. Andere CPU-Aufgaben lassen sich dagegen einfacher parallelisieren und bieten daher mehr Optimierungs-Potenzial für Prozessoren mit sechs und mehr Kernen.

Allerdings wird laut dem Vortrag auch klar, dass sich manche Genres wie aufwändige Echtzeit-Schlachten mit vielen Einheiten auf großen Maps besser für die Parallelisierung der CPU-Aufgaben eignen, sodass sich der Aufwand für die Entwickler auch lohne. Andere Genres würden davon aber weitaus weniger profitieren und dürften in absehbarer Zukunft daher auch weniger entsprechende Optimierungen erfahren, sodass CPUs mit acht Kernen in vielen Spielen noch länger keinen Vorteil bringen dürften.

SMT/HT kann Performance bremsen

Intels Hyper-Threading bzw AMDs SMT (virtuelle Kernverdoppelung für zwei parallele Threads pro CPU-Core) auf der anderen Seite kann sowohl zu Leistungsgewinnen als auch Verlusten führen: Greifen beide Aufgaben, die aktuell auf den zwei Threads eines phyikalischen Kerns laufen auf die gleichen Ressourcen innerhalb des Kerns zu, kann es zu Wartezeiten und damit verringerter Leistung (gegenüber der gleichen CPU mit deaktiviertem HT/SMT) kommen. Sprechen die beiden Aufgaben dagegen unterschiedliche Komponenten (etwa Cache und ALUs) des gleichen Kerns an, kann die Performance durch HT/SMT steigen.

Einen ausführlicheren Bericht über den GDC-Vortrag gibt es bei Computerbase.