Je was aan het genieten van je favoriete speltitel toen je iets ongewoons opmerkte: de fans op je systeem maakten meer lawaai dan gewoonlijk.
Om het probleem te begrijpen, opende je je vertrouwde app voor temperatuurbewaking, maar ontdekte je dat de temperatuur van de CPU en GPU niet onder controle was.
Maar waarom waren de rekeneenheden op uw systeem zo warm? Was het omdat je spel je systeem te hard pushte, of had het iets te maken met V-Sync?
Waarom zijn de CPU en GPU op uw machine aan het opwarmen?
De CPU en GPU op een moderne speelautomaat kunnen veel. Of het nu gaat om het spelen van games met levensechte graphics of het renderen van video's met een hoge resolutie in enkele seconden, er is niets dat een moderne computer niet kan. Dat gezegd hebbende, net als mensen heeft een computer energie nodig om deze taken uit te voeren, maar in tegenstelling tot ons vertrouwen computers op elektriciteit om bewerkingen uit te voeren.
Dus om een game met 60 FPS (Frames Per Seconde) te spelen, geleiden de CPU en GPU elektriciteit door
elektronische schakelaars bekend als transistors. Hierdoor worden de schakelaars in- of uitgeschakeld op basis van de klokfrequentie van de CPU of GPU. Het is deze herhaalde werking van transistors in de CPU en GPU die ervoor zorgt dat je computer tot leven komt. Dat gezegd hebbende, juist deze elektriciteit zorgt ervoor dat uw systeem opwarmt.Maar waarom zorgt het ding dat uw games aandrijft ervoor dat uw machine opwarmt?
Zie je, volgens de verwarmingswet van Joules is de warmte die wordt gegenereerd in een geleider evenredig met het kwadraat van de stroom die er doorheen vloeit. Daarom, naarmate de stroomafname van een rekeneenheid toeneemt, neemt ook de warmte die deze genereert toe.
Waarom maken games de fans op uw systeem gek?
Nu we een basiskennis hebben van waarom uw systeem warm wordt, kunnen we kijken waarom gamen zo'n intensieve taak is voor uw machine.
Zie je, gamen ziet er op het eerste gezicht misschien eenvoudig uit, maar de CPU-, GPU- en geheugensystemen draaien op volle toeren om die hoge framesnelheden te leveren. Om te begrijpen waarom gamen zo veeleisend is, gaan we kijken naar wat uw systeem moet doen om games te renderen.
Wanneer je de game opent, komt de CPU in beeld en worden de programmagegevens voor de game vanaf de harde schijf naar het systeem-RAM verplaatst. Daarna verwerkt de CPU de gegevens en stuurt deze naar de VRAM, speciaal geheugen voor het verwerken van weergavegegevens. Vervolgens verwerkt de GPU de gegevens, maakt de scène op basis van je gameplay en slaat de weergave-informatie op in de VRAM. Het display extraheert deze gegevens vervolgens regelmatig op basis van de vernieuwingsfrequentie.
Dit lijkt misschien triviaal, maar de GPU moet 60 keer per seconde gegevens verwerken en naar het scherm sturen om een soepele 60 FPS-ervaring te leveren. Bovendien, als je een Full HD-scherm hebt, moet je GPU rendering-informatie verwerken voor 2 miljoen pixels. Aan de andere kant, als je een 4K-scherm hebt, moet de GPU gegevens verwerken om meer dan 8 miljoen pixels te schilderen.
Kortom, uw GPU moet kleur-, schaduw- en textuurinformatie verwerken voor 8 miljoen punten en levert het elke 16 milliseconden op het scherm om soepel gamen te bieden ervaring.
Dat is een hoop rekenwerk; uw GPU en CPU worden ongetwijfeld warm bij het spelen van veeleisende titels.
Inzicht in framesnelheden, vernieuwingsfrequenties en schermscheuren
Zoals eerder uitgelegd, genereert de GPU afbeeldingen en slaat deze op in het VRAM. De snelheid waarmee de GPU deze taak kan uitvoeren, staat bekend als de framesnelheid, die evenredig is met de complexiteit van de scène.
Als je een game speelt die rekenkundig niet complex is, kan de GPU dus afbeeldingen met hogere snelheden weergeven en 100 keer per seconde gegevens naar de VRAM sturen, wat een framesnelheid van 100 FPS oplevert. Dat gezegd hebbende, als je een game speelt waarbij ray tracing is ingeschakeld, zal de GPU veel meer gegevens moeten verwerken, waardoor de FPS afneemt.
De vernieuwingsfrequentie van de monitor verwijst daarentegen naar de snelheid waarmee de monitor gegevens van de VRAM verzamelt. Als u dus een paneel heeft dat een vernieuwingsfrequentie van 60 Hertz biedt, zal de monitor elke 16,6 milliseconden (1/60 seconde) toegang krijgen tot de informatie in het VRAM.
Dus als je ernaar kijkt, is de verversingssnelheid van je monitor constant, terwijl de framesnelheid van de GPU variabel is. Het is deze discrepantie die het scheuren van het scherm veroorzaakt; hier is hoe.
Stel dat uw GPU gegevens aan het verwerken is om een afbeelding te maken die op het scherm kan worden weergegeven, en aangezien het beeld niet complex is, wordt de scène onmiddellijk gemaakt. Om alles goed te laten werken, zou de monitor het beeld van de VRAM moeten ophalen en de tegelijkertijd beeld, maar omdat de GPU sneller werkt dan het display, zijn de gegevens van de VRAM dat niet gehaald.
Terwijl het beeld op het scherm niet wordt bijgewerkt, verwerkt de GPU gegevens om het volgende beeld te maken dat op het scherm wordt weergegeven en naar de VRAM te schrijven. Op dit moment haalt het display de gegevens op van de VRAM.
Hierdoor verschijnt de afbeelding op uw display met een scheur in het midden, omdat de afbeeldingen uit twee verschillende frames komen. Om dit probleem op te lossen hebben we V-Sync.
Wat gebeurt er als V-Sync is ingeschakeld?
Niemand houdt van schermscheuren, en om dit probleem op te lossen, de game-industrie kwam met V-Sync-technologie. Afkorting van Vertical Synchronization, V-Sync synchroniseert het beeldscherm en de GPU zodat screen tearing niet in beeld komt.
Om dit te doen, beperkt V-Sync de framesnelheid van de GPU tot een constante snelheid. Hierdoor verzamelt het display gegevens van de VRAM met dezelfde snelheid als de GPU gegevens naar de VRAM duwt, waardoor schermscheuren wordt voorkomen.
Bovendien, wanneer V-Sync is ingeschakeld, drijft uw GPU zichzelf niet tot het uiterste, aangezien het beeldgegevens verwerkt op basis van de vernieuwingsfrequentie van de monitor.
Waarom stijgen de CPU- en GPU-temperaturen wanneer V-Sync is uitgeschakeld?
Wanneer V-Sync is uitgeschakeld, zijn de vernieuwingsfrequentie van het beeldscherm en de GPU-framesnelheid niet synchroon. Vandaar dat de GPU zichzelf tot het uiterste drijft en gegevens naar de VRAM stuurt op basis van de complexiteit van de scène. Dit legt een grote belasting op de GPU en CPU omdat er meer gegevens moeten worden verwerkt en beheerd.
Deze toename in GPU- en CPU-belasting zorgt ervoor dat de rekeneenheden meer stroom trekken, waardoor de temperatuur van uw systeem stijgt.
Schakel V-Sync in om uw CPU en GPU te koelen
Als u V-Sync uitschakelt, kan uw systeem opwarmen, maar er kunnen verschillende redenen zijn voor hoge systeemtemperaturen. Dus als het inschakelen van V-Sync uw GPU niet afkoelt, kunt u kijken naar andere factoren die uw systeem kunnen opwarmen.