CPU和GPU占用率的一些误区

噬血代码二周目通关了，又开始游戏荒了，很无聊。所以写一篇专栏吧。这次是关于CPU和GPU占用率的。

经常可以在网上看到一些问题，比如 我的显卡占用率这么低，游戏帧数好低，求教怎么提高显卡占用率。

提高显卡占用率不难，但是顺便提高游戏帧数就很难了。除非换硬件。

首先说一下我们在任务管理器，MSI afterburner，AIDA64等软件里看到的占用率是什么。简单来说，CPU占用率是 一段时间内，CPU干活的时间与总时间的比值，GPU同理。想了解更多可以知乎搜索相关问题，这里不多讲。

这意味着，CPU占用率与CPU内部哪些电路在工作是没有关系的。同样是100%占用率，有些活比较简单，用到的电路少，通过CPU的电流就低，功耗和温度也低，反之同理。

如下图。

两张图都是视频编码过程。预处理用的都是vapoursynth，上面用的是X264编码，下面用的是X265，参数不同，不能对比速度，这里只用于举例说明上述问题。可以看到同样是100%的CPU占用率，X265的电流，功耗，温度，都远高于X264。很大一部分原因是X265用AVX2指令集用的多。活重，用到的电路多，电流就高，没什么好说的。

说一些跑题的。X264编码的过程，可以看到没有撞PPT/TDC/EDC/温度墙，为什么不继续提频呢？继续提升频率，提升电压，让温度或功耗刚好撞墙，性能不是更高么？假设可以这样做，并且最终撞了142w功耗墙，与X265状态相同，那么不同的是频率和电压。那为什么AMD不这样做呢？是不是说同样的温度下，高频高电压更容易出现不稳定，或者对CPU寿命有影响呢？我并不能给出准确回答。（熟悉我的人应该知道我又在diss手动超频）

GPU也是同样道理。同样是GPU瓶颈的游戏，即绝大部分时间GPU是99-100%占用，可以看到GPU的功耗是不一样的。以我的VEGA64为例，玩一些3A大作时的功耗在200W左右，玩守望先锋可以到240W，极端一点，跑甜甜圈0AA可以直接顶到360W的功耗墙。

对于GPU，我发现几个规律，不能确定一定成立。

1 MSAA等计算量高的抗锯齿降帧效果显著，降功耗效果也很显著。甜甜圈0AA和8AA功耗差距巨大。各种游戏也是一样。

2 高帧率往往比低帧率的功耗更高。

总结一下，占用率只是表示芯片干活时间与不干活时间的比例关系；同样占用率，电流和功耗与电路的利用率有关，或者说干的活轻重。

可以看到GPU占用率76%，频率1237MHz没有跑满（我的卡跑满应该有1550MHz以上），而CPU全核心占用率仅仅18%。CPU和GPU都没满载，此时帧率只有87fps，那么有些人是不是要问了：帧率太低了，我该怎样提高GPU占用率呢？然后有些人就会回复：CPU瓶颈了，换U。以及：amd的cpu打游戏不行，换9600K（9700K/9900K）就不会这样了。

对于这种情况，换了OC 5G的这三个U，GPU占用率会提高，帧率也会提高，但肯定还是跑不满的状态。ryzen打游戏弱于intel那一票OC 5G的U没毛病，但差距没有想象中那么大。

对于CPU和GPU占用率都跑不满的情况，一般有如下可能的原因。

1 CPU单核性能瓶颈 2 CPU多个核心性能瓶颈 3 程序的多线程并行化限制 4 CPU的IO部分瓶颈（core之间，core与内存之间等数据传输） 5 PCIE带宽瓶颈 6 显存带宽瓶颈

其中5和6一般情况不会发生。这里解释一下4。比如CPU算一帧指令可以利用0123这三个核心，其中开始的部分0123可以并行计算，但是后面的任务3需要利用0123之前算出的结果，这意味着2算的快了，它只能歇着等0和1算完，3算完了也得等012都算完。

那么图上那种情况是咋回事呢？因为噬血代码白血教堂这个图比较开阔，是个立体的结构，但是贴图比较简单。人物在一个地方的时候，附近很多地方都需要CPU来计算长什么样，敌人该怎样行动等等，而GPU渲染就很容易了。所以结果是CPU瓶颈。至于是哪种类型的，应该是134都有。可以看到有个线程占用率达到94%，所以1的权重更大一些。

所以这种情况换单核性能更强，core之间交互能力更强，内存性能更强的intel平台，当然可以提高GPU占用率，提高帧率了，但是提升不了多少，根本原因是这张地图就这样，计算任务就是这种类型的。类似的，吃鸡，csgo有些场景就是吃不满GPU，完全没有办法。

一个观点：游戏优化越好，相同的画质设置，相同的配置，GPU满载时的功耗越高（不撞墙的情况下）。因为游戏对GPU流处理器的利用率更高。

突然想到的，怕之后忘了说，不多解释。

之前说了提高GPU占用率容易，提升帧率难，为什么？这句话有个条件，就是不换硬件。

对于CPU瓶颈的游戏，只需要把画质提高，帧率一般不会下降太多甚至不变，GPU占用率会提高。如果已经是最高画质了，可以动驱动里的选项，或者使用nvidia dsr和amd vsr这些超分辨率来提升显卡计算量。只是这么折腾都不可能提高帧数罢了。但是这样操作可以提高画面质量，让你看到GPU占用率高了，性能没有浪费。。

需要注意的是，一个游戏的场景有很多，可能有些场景是CPU瓶颈，有些是GPU瓶颈。提高画质之后，后者的场景会显著降帧。

换句话说，你的软硬件环境都确定不变了，如果严格GPU不满载，几乎是没有方法提升帧率的。有些游戏的一些选项是影响CPU的，动一动可能有用。

U就是这么一个U，卡就是这么一张卡，它们合作的性能表现就是你看到的，GPU没满载很正常啊，你给的这个工作条件，GPU确实不需要全力干活。

话说当问这种问题的人看到GPU满载了，CPU占用率不到10%，为什么不问我的CPU占用率这么低，怎么提高？花4000买个9900k，花了好几天研究，超到了全核5G，一看游戏时利用率那么低，咋不觉得CPU浪费了呢？

此时我也能给出方法让你的CPU利用率提高，只是完全没有任何收益。那就是降低画质。降低画质，GPU单位时间内算出的帧多了，CPU也得跟上，算的帧也多了，计算量大了，自然占用率就提高了。。但是何苦呢？

一个观点：本篇专栏全程默认系统使用win10官方最新版，系统后台纯净，没有垃圾软件，所有驱动正确安装，驱动正确配置。

一个观点：同一个（即同IPC）芯片单位时间干活总量和两个因素有关，一个是占用率，一个是频率。说这个的原因是显卡占用不满时，往往会降频，因为 低频率高占用 比 高频率低占用 更省电。一旦需求的计算量暴涨，GPU就要切换P-state，即切到高频，这需要时间，这也是卡顿的原因之一。

并没有 GPU满载就是好的，CPU满载（可能是单核满载）就是不好的 这种说法。

首先前面说过了，单单100%占用并不是说明GPU的所有电路都利用到了，这些人此时应该问，为什么我显卡功耗这么低，如何提高？我甚至也能给出回答，保证显卡满载的情况下降低抗锯齿。

其次是你给的计算任务，它对CPU和GPU的利用形势就是那样的，并没有哪个吃的多就是好的说法。以噬血代码为例，应该只有白血教堂这个图会出现GPU不满载的情况， 你能因为白血教堂就说3800x游戏性能垃圾？换成9900ks还是不能跑满GPU的时候你咋说？

所以，在买硬件之前，一定要做功课，去了解你主玩的游戏（类型）更多吃什么硬件。是CPU（单核还是多核，还是core间传输），内存，还是显卡（GPU性能还是显存容量）。

一般来说高画质低帧率的游戏是严重的GPU瓶颈。但过度D加密的育碧游戏是个例外。

低画质高帧率的FPS游戏一般是CPU和内存瓶颈，GPU吃的少一些。CSGO就是这种。也有例外，比如OW的优化极好，大部分情况都是GPU瓶颈。

这篇真是我想到哪写到哪了。。。能看完不太容易。。。