Qu’est-ce que le CPU Limited ?

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On en parle souvent, mais on ne sait que vaguement ce que c’est : on parlera aujourd’hui du CPU Limited. Qu’est-ce que c’est et surtout comment cela se manifeste ?

Difficulté : Avancé

CPU Processeur

Définition :

Le CPU Limited est le terme utilisé pour définir un goulot d’étranglement situé au niveau du CPU, qui empêche le PC de calculer quelque chose plus vite. Dis autrement, cela veut dire que la puissance du processeur limite ses performances. Ça c’est la définition, et elle n’est pas compliquée.

Par contre, comme vous le constaterez par la suite, la question pourtant habituelle « Avec le processeur X et la carte graphique Y, est-ce que je suis CPU Limited ? » n’a absolument aucun sens. En effet, c’est une question binaire, à laquelle on peut répondre par oui ou par non, uniquement. Ce qui ne correspond pas du tout avec la complexité du CPU Limited. La bonne question serait « A quel point je suis CPU Limited avec le processeur X, la carte graphique Y dans la situation Z ? » Car ici, entre en jeu la notion de « partiellement CPU Limited » et aussi la notion de contexte.

Middle Earth Shadow of Mordor

Le contexte/usage :

Nous commencerons par le contexte. Le contexte ce n’est pas très compliqué, c’est « pour quel usage ? ». En effet, un PC ne se comporte pas de la même manière si on joue à Shadow of Mordor, si on lance un bench Super Pi ou si on lance un calcul Blender en CUDA. Et c’est là qu’une grande notion intervient : on peut être grandement CPU Limited avec un Core i7 5960X et une GT 720, ou l’être très faiblement avec un Core i3 accompagné d’une GTX 980 Ti. Comment est-ce possible ?

Reprenons notre exemple de Super Pi, benchmark qui permet de mesurer les performances monocore d’un processeur. Dans ce bench, la carte graphique n’intervient pas du tout. Ainsi, ce qui limitera votre score sur ce bench sera votre processeur, et aussi un petit peu la RAM, et ce même si vous avez un Core i7 5960X.

A l’inverse, dans un usage utilisant principalement le GPU, comme, par exemple, un calcul CUDA, vous constaterez que le CPU n’influe en rien sur les performances. Augmenter sa puissance n’améliorera pas (ou très peu) votre temps de calcul, et la réduire ne l’impactera pas non plus. De ce fait, même avec un petit processeur et une carte graphique gigantesque, vous ne serez pas CPU Limited, puisque ce dernier n’influe pas.

Ces exemples volontairement extrêmes montrent que l’on peut parler de CPU Limited que dans une situation donnée, c’est à dire quel logiciel, quel jeu, et même plus, avec quelle utilisation de ce jeu on prend en compte. Car Starcraft 2 par exemple ne se comporte pas du tout de la même manière en 1v1 quand tout le monde est dans sa base qu’en pleine bataille 4v4 à 200 de population. Ou sinon, on n’est pas CPU Limited de la même manière en 1080p qu’en 2160p. Ainsi, pour résumer, vous pouvez être CPU Limited dans une situation et pas dans l’autre.

Starcraft 2

Partiellement CPU Limited :

Maintenant, on va aborder la partie la plus important de ce Quicky, la notion de partiellement CPU Limited. Déjà, il faut comprendre, que hormis des cas extrêmes, comme par exemple ceux dont j’ai parlé plus haut, votre config n’est jamais « pas du tout CPU Limited » ou « complètement CPU Limited », la majeure partie du temps, elle n’est CPU Limited que partiellement.

Et comment cela se mesure ce fameux partiellement ? Reprenons rapidement la base : être totalement CPU Limited implique qu’en augmentant de 10 % la puissance du processeur (overclocking de 10 % par exemple), la performance que vous voulez mesurer (score de bench, FPS dans les jeux …) augmente de 10 %. Si vous êtes pas du tout CPU Limited, l’overclocking de 10 % vous apportera 0 % de performances. Comme vous pouvez l’imaginer, être partiellement CPU Limited implique d’être quelque part entre ces 0% et 10 %.

Nous rappelons ici que l’on parle de théorie, donc on va oublier tout ce qui est Turbo Boost et les imprécisions de mesure.

Dans une première approximation, on peut dire que si vous n’avez augmenté vos performances que de 4 % pour un OC du CPU de 10 %, cela veut dire que vous n’êtes CPU Limited « qu’à 40 % » (4/10 = 0,40 = 40%). Si elles ont augmenté de 8 %, cela veut dire que vous n’êtes CPU Limited qu’à 80 %. Pour donner un exemple plus factuel, imaginez une configuration composée d’un Core i5 4690K et d’une GTX 960 dans un jeu quelconque. Un overclocking de 10 % sur le processeur peut par exemple vous amener 2 % de performance. Remplacez la GTX 960 par un crossfire de R9 Fury X, et le même overclocking CPU de 10 % peut vous amener cette fois-ci 8 % de performances. On constate alors que la deuxième configuration est bien plus CPU Limited que la première dans cette situation-ci.

AMD Fury X quad Crossfire

La raison est simple, dans le premier cas, la carte graphique semblait être l’élément limitant (GPU Limited partiel mais important), dans le deuxième, la partie graphique énorme était beaucoup moins limitante, déplaçant donc une grande partie du goulet d’étranglement sur le processeur. Le principe inverse est également valable avec les réolsutions. Un jeu en 1080p peut être assez CPU Limited, tandis que le même en 2160p peut l’être beaucoup moins, à cause de la charge graphique supérieure entrainant un GPU Limited important.

Et voici un point théorique important (que la pratique peut parfois contredire) : si on prenait tous les élément impactant sur les performances et qu’on augmentait tous leur puissance de 10 %, on obtiendrait alors un gain de performance de 10 %. Maintenant si on prend séparément ces éléments et qu’on augmente à tour de rôle leur puissance de 10 %, la somme de tous ces gains devrait faire à peu près 10 % (sauf dans des cas pratiques de limite au niveau du moteur du logiciel). Exemple :

  • Vous overclockez la carte graphique de 10 %, vous obtenez 7 % de gains
  • Vous overclocker le processeur de 10 %, vous obtenez 2.5 % de gains
  • Vous overclockez la RAM de 10 %, vous obtenez 0.5 % de gains
  • Vous overclockez les 3 de 10 %, vous obtenez 10 % de gains.

GPU

On peut alors dire que dans le contexte de votre mesure, vous êtes GPU Limited à 70 %, CPU Limited à 25 % et RAM Limited à 5 %. Si vous changez la carte graphique pour une plus puissante, on peut par exemple tomber à une GPU Limited de 50 %, un CPU Limited de 44 % et un RAM Limited de 6 %. Ainsi, on constate que la performance actuelle de votre config, dans ce contexte là, est limité quoi qu’il arrive par quelque chose. Ce quelque chose est très souvent la carte graphique et/ou le processeur. Dans tous les cas vous n’y échapperez pas. A trop vouloir vous éloigner de la situation CPU Limited, vous tombez forcément dans une situation GPU Limited (pour les Gamer).

Notez que cette notion de goulot d’étranglement peut aussi fonctionner dans un composant. Par exemple, dans une application où le goulot d’étranglement de la carte graphique est de 60 %, vous comprenez maintenant que si on augmente la puissance de la carte de 10% (+10 % sur la fréquence GPU et +10 % sur la fréquence VRAM), les performances augmenteront de 6 % (car 60% de 10% fait 6% : 0.60 x 0.10 = 0.06 = 6 %). Maintenant, si vous augmentez de 10 % uniquement le GPU et que vous tombez sur 2 % de gain, et que si vous augmentez la fréquence de la VRAM de 10 % et que vous avez 4 % de gain, vous pouvez alors dire : « Dans ma carte graphique, dans ce contexte, mon GPU limite à 33 % et ma bande passante limite à 66 % » (2%/6% = 0.33 = 33% pour le GPU et 4%/6% = 0.66 = 66 % pour la VRAM).

Que répondre ?

point dinterrogation

Donc maintenant, si vous trouvez quelqu’un qui vous demande « Avec cette config Gaming, je suis CPU Limited ? », vous lui répondrez que :

  1. Ca dépend dans quel cas
  2. Il le sera toujours un peu, quoi qu’il arrive, dans un jeu
  3. Plus il grossit son CPU pour éviter le CPU Limited, plus il tombe dans une situation GPU Limited

Voilà vous savez maintenant quoi répondre à ce genre de question. A la prochaine !

PS : Nous avons testé les situations de CPU Limited en jeux avec une GTX 1080 ici.

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alexis
Invité
alexis

un grand merci a ce petit topo pour bien comprendre le cpu/gpu limited .

une configuration équilibré ? très simple c’est entre un pc qui te donne satisfaction et les pc ultra perf qu’on ne peut voir le résultat a l’oeil nu

damsworld
Membre
damsworld

J’arrive 1 an après mais ce billet est intemporel. Merci Geekosa pour ce post. Tu expliques simplement et efficacement ce concept chimérique pour beaucoup de monde. Je voudrais juste ajouter qu’il ne faut pas pour autant se ruer sur des gros proc. J’ai l’impression qu’on se dit que parce qu’on a un cpu qui limite nos perf ingame, il faut l’oc ou le changer pour un plus gros. Etre limiter par son CPU mais afficher quand même un jeu à 60 fps, ça suffit à pas mal de monde. Vous changerez le cpu plus tard, un coup sur 2 avec… Lire la suite »

Jeremy
Invité
Jeremy

Impossible donc d’avoir une config équilibré CPU-GPU pour tous les genres de jeux?

karnage
Membre
karnage

Détrompe toi, une config équilibré est totalement possible :) Vu qu’une configuration équilibré est une configuration qui fonctionne parfaitement sans avoir le CPU ou GPU à 10% alors que l’autre est à 100% pour une utilisation donnée. Dans ce cas-là, une configuration pourra donc être équilibrée pour du Gaming Full HD 60 FPS mini en Ultra ou alors du minage de crypto-monnaie. Les configuration seront totalement différente et pourtant totalement équilibrée. Par exemple, la config Gaming pourrait tournée avec un I5 6600K et RX 480 (pour ne reprendre que c’est 2 composants) alors qu’une configuration pour le minage n’aura qu’un… Lire la suite »

Zakaria
Invité
Zakaria

Merci ça m’a vraiment aidé

Fezer2910
Membre
Fezer2910

En fait je pense qu’il serait plus pertinent de parler de limitation lorsqu’on joue en dessous d’un seuile de FPS par exemple (60 FPS ou 50 FPS), car ce terme peut causer des confusions dans les têtes : avec la définition actuelle qui est faite, on peut parler de « CPU limited » alors qu’on joue à plus de 120 FPS, ce qui dans le monde réel n’a pas beaucoup de sens. Voilà pourquoi je pense qu’un seuil devrait être mis en place pour ne pas prêter à confusion.

atom
Invité
atom

sur planetside 2 lorsque je suis cpu limited (ca vient d’un coup, surtout sur mon pc portable) mes perfs’ descendent enormément, du coup je prefere etre tout le temps en gpu limited

Nic007
Membre
Nic007

Super article, merci :)

dark-hitoshi
Membre
dark-hitoshi

Très bon article =D

Alex
Membre
Alex

Super article, merci :D

Fezer2910
Membre
Fezer2910

Super article ! Est-ce qu'on pourrait pas résumer en disant que l'exploitation optimale de chaque composant est impossible en raison des différences de performances de chacun d'eux ?

YoGo
Invité
YoGo

Encore une fois ca me rappelle la tristesse d'être cpu limited sur Starcraft 2. Toujours pas de proc existant pour le faire tourner parfaitement. Infame les jeux "thread limited".

bloodymary
Membre
bloodymary

Article très intéressant, j'espère que vous continuerez dans la même veine

Syu63
Invité
Syu63

Dans une première approximation, on peut dire que si vous n’avez augmenté vos performances que de 4 % pour un OC du CPU de 10 %, cela veut dire que vous n’êtes CPU Limited « qu’à 40 % » (4/10 = 0,40 = 40%). Si elles ont augmenté de 8 %, cela veut dire que vous n’êtes CPU Limited qu’à 80 %. Je trouve pas cette phrase bien tournée, on dirait qu'on est PLUS CPU Limited dans le second cas (alors que non ?). Et sinon, coquille dans le paragraphe d'après, "réolsutions". Sinon, d'accord avec tout le monde, c'est intéressant… Lire la suite »

Netskil
Invité

C'est drôlement cool ce genre d'articles, continuez comme ça :)

fONfON
Invité
fONfON

Super intéressant, merci à toi !

Fabien Bourgeais
Invité
Fabien Bourgeais

Super intéressant! Du coup, je vais essayer de me faire des profils d'overclocking selon mes utilisations… Merci de ces précisions en tout cas.

Gungar
Membre
Gungar

J'aime bien le principe de ce post^^

Mais au final, quand tu parles de CPU limited ou GPU limited, c'est surtout de faire en sorte d'avoir une configuration équilibrée parce qu'on finit toujours par être limité par l'un ou l'autre selon le type de jeu.

Athilas91Elity
Invité

Fiou, a oui quand même !

Y devait bien fumé de la tête le rédacteur après ca xD

J'ai pas tout compris au passage !
Mais j'ai compris l'essentiel ^^