ゲーミングPCのCPUを無視するのはもうやめよう

PCゲーマーの心を震え上がらせるものが一つあります。それはCPUボトルネックです。ゲームをプレイする際に、GPUのパワーをフルに発揮できないなんて想像もできません。GPUはPCゲームで最も高価なコンポーネントであることが多いからです。CPUボトルネックとは何か、そしてそれを回避する方法についての知識は広く普及していますが、2024年はボトルネックの新たな時代です。

ゲーミングPCにおけるCPUの役割を再検証する時が来ました。マシンのパフォーマンスを最大限に引き出すためだけでなく、ここ数年、プロセッサがゲーミングの話題から消えてしまった理由を理解するためにも、CPUの役割を再検証しましょう。大容量のグラフィックカードにばかり注目しがちですが、CPUを無視するとパフォーマンスに大きな代償を払うことになります。

常識

まず、大まかな定義から始めましょう。CPUボトルネックとは、プロセッサがパフォーマンスの制限要因になったときに発生します。ゲームをプレイする際、CPUとGPUは連携して最終的なフレームをレンダリングします。CPUはオーディオ処理などの細かいタスクも処理しますが、主にGPUに渡す処理を準備します。GPUはそれらの処理を実行し、CPUから新しいバッチを受け取ります。GPUがさらなる処理を待機する状態になった場合、CPUボトルネックが発生しています。

解決策は、GPUへの負荷を増やすことです。高いグラフィック設定で実行したり、高解像度でプレイしたりすると、GPUが各フレームのレンダリングに時間がかかるようになり、多くの場合、CPUの作業を待つ必要がなくなります。 下のサイバーパンク2077 でその様子をご覧ください。Ryzen 9 7950Xは1080pでRyzen 5 7600Xよりも7%高速ですが、GPUが4Kに必要な膨大なピクセル数をレンダリングしなければならない場合、パフォーマンスの差はわずか2%しかなく、無視できるほどです。

注： この記事では、説明のためにグラフ全体でパーセンテージを使用しています。詳細なパフォーマンス結果は、ページの下の表をご覧ください。 

会話は大抵そこで終わりますが、知識の応用方法について誤解を招く可能性があります。例えば、4Kでゲームをプレイするつもりなら、それほど高性能なプロセッサは必要ないと考えるかもしれません。結局のところ、200ドルのRyzen 5 7600Xで4Kでほぼ同等のパフォーマンスが得られるのに、なぜRyzen 9 7950Xに550ドルも費やす必要があるのでしょうか？

CPUボトルネックの根底にある考え方は昔から変わっていませんが、実際の適用はすぐに複雑になります。最近のゲームでは、出力解像度でレンダリングされないことが多く、プロセッサへの負担がはるかに大きい広大なオープンワールドを扱わなければなりません。CPUボトルネックに関する何十年も前の教訓を現代のゲームに当てはめても、通用しません。

現状に挑戦する

サイバーパンク2077 から始めようと思ったの は、グラフィックカードへの負荷が非常に高いからです。このゲームで使用されているRed EngineはCPUに非常に最適化されており、Ryzen 5 7600Xのような6コア、Ryzen 9 7950Xのような16コアまで簡単にスケールダウンできます。ほぼすべての状況でゲームはGPUの限界に達しますが、これはまさに最高のフレームレートを実現したい場合に最適な状況です。

裏側を見てみましょう。 スパイダーマン：マイルズ・モラレス はCPUに非常に負荷をかけるので、Ryzen 9 7950Xで1080p解像度で36%もパフォーマンスが向上するのは当然と言えるでしょう。しかし、4K解像度でも17%の性能向上が見られます。これはRyzen 9 7950Xに350ドル追加で支払う価値があるほどの性能向上と言えるでしょう。

スパイダーマン：マイルズ・モラレス だけではありませ ん。 サイバーパンク2077では、 Ultra RTプリセットをオンにし、DLSSをパフォーマンスモード（実際にゲームをプレイするのと同じ方法）に設定すると、1080pと1440pの両方で約26%のパフォーマンス差が現れます。4Kではこの差は小さくなりますが、ネイティブ解像度と比べるとその差は歴然としています。

2024年に高負荷のゲームをプレイする場合、ネイティブ解像度でプレイすることはほとんどないでしょう。GPUが対応できる最高のグラフィック設定をオンにし、DLSSまたはAMDのFSRによるアップスケーリングをオンにするでしょう。その結果、CPUへの負担が増大します。ゲームを低解像度でレンダリングし、アップスケーリングすることで、グラフィックカードはフレーム生成速度を速めることができます。そしてその過程で、CPUからより多くの処理を待たされることになります。

これは非常に奇妙な状況を引き起こす可能性があり、  『サイバーパンク2077』 ではすでにその兆候が見られます。1080pと1440pではパフォーマンスの差はほぼ同じですが、4Kでは完全に消えます。  『スパイダーマン：マイルズ・モラレス』 では、 DLSSとレイトレーシングのスライダーをすべて最大にしても、パフォーマンスの差は一定のままです。

1080pから4Kまで、Ryzen 9 7950XはRyzen 5 7600Xよりも約25%高速です。この状況では、ゲームが対応可能な最も要求の厳しいグラフィック設定で4Kまで完全にCPUの制約を受けます。もしこれでCPUがゲームパフォーマンスにとって重要であることが納得できないなら、何が納得できるのか分かりません。

バランスを取る行為

CPUボトルネックの背後にある考え方は今日でも有効ですが、アップスケーリングなどのツールの登場により、PCゲーマーはCPUがゲームパフォーマンスに果たす役割について、より批判的に考えるようになりました。システムもゲームもそれぞれ異なりますが、システムのパフォーマンスをより深く掘り下げることで、様々なゲームに対するCPUの反応を理解することができます。

まず、GPUとCPUのライフサイクルを見てみましょう。どちらかのコンポーネントがもう一方のコンポーネントを待っていると考えるのではなく、それぞれが一定のパフォーマンス能力を持つPCの個々の部品として考えてみましょう。CPUとGPUはどちらも一定のフレームレートに対応している、あるいはどちらも作業を完了するのに一定の時間がかかる、といった具合です。

このようにボトルネックについて考えると、システム内のボトルネックを特定するのに役立ちます。上記の完全な結果を見ればその理由が分かります。DLSS をオンにしたスパイダーマン：マイルズ・モラレス では、Ryzen 5 7600Xは約85フレーム/秒（fps）しか出ないのに対し、Ryzen 9 7950Xは約105fps出ています。1080pから4Kまでパフォーマンスにほとんど変化が見られないため、パフォーマンスはこれらのパーツによるものだと自信を持って言えます。

レイトレーシングとDLSSを搭載したサイバーパンク2077は 、さらに明確な例を示しています。Ryzen 5 7600Xは約100fps、Ryzen 9 7950Xは約127fpsの性能です。どちらの場合も、GPUはCPUよりも多くのフレームをレンダリングできます。GPUの性能がCPUの性能を下回るのは4K解像度時のみで、CPUのボトルネックは解消されます。

自分のゲームのパフォーマンスを監視するのに、大量の予備ハードウェアやスプレッドシートは必要ありません。私はSpecial Kを使って、CPUとGPUの相互作用やフレームレートを確認するのが好きです。以前記事を書いたこのアプリには、ゲームをプレイ中に画面上に表示されるレイテンシウィジェットが搭載されています。このウィジェットは、CPUとGPUがフレームをレンダリングするのにかかるレイテンシ（時間）をリアルタイムで表示します。CPUの限界に達しているかどうかを示す線も表示されます。

新しいゲームをプレイするときはいつもウィジェットをオンにするようにしています。いずれオフにするつもりですが、自分のハードウェアでゲームがどのように動作するかを理解するのに非常に役立ちます。この知識は、設定を微調整する際に大いに役立ちます。 例えば、 『スパイダーマン：マイルズ・モラレス』 のようなゲームでは、4KでDLSSをパフォーマンスモードに切り替えてもフレームレートはほとんど向上しないことがすぐにわかります。そのため、アップスケーリングをオフにするか、より高画質のモードを選択する必要があるでしょう。

『スパイダーマン：マイルズ・モラレス』 や 『ドラゴンズドグマ2』 といったCPUに負荷のかかるゲーム 、アップスケーリング機能、そしてより幅広いレイトレーシングサポートなどを考えると、CPUがパフォーマンスに実際にどのような役割を果たしているかを検証することが重要です。十分に高い解像度でプレイする場合、古くて性能の低いCPUでも全く問題ないケースは数多くあります。しかし、特に2024年のほとんどのゲームのプレイ方法を考えると、その逆の場合も同じくらい多くあります。