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Sie haben Ihren Lieblingsspieltitel genossen, als Ihnen etwas Ungewöhnliches aufgefallen ist – die Lüfter Ihres Systems machten mehr Lärm als gewöhnlich.
Um das vorliegende Problem zu verstehen, haben Sie Ihre vertrauenswürdige Temperaturüberwachungs-App geöffnet, nur um festzustellen, dass die Temperatur von CPU und GPU außer Kontrolle geraten ist.
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Aber warum waren die Recheneinheiten auf Ihrem System so warm? Lag es daran, dass Ihr Spiel Ihr System zu stark belastete, oder hatte es etwas mit V-Sync zu tun?
Warum heizen sich die CPU und die GPU Ihres Computers auf?
Die CPU und GPU auf einem modernen Gaming-Rechner können viel leisten. Sei es das Ausführen von Spielen mit lebensechter Grafik oder das Rendern von hochauflösenden Videos in Sekundenschnelle, es gibt nichts, was ein moderner Computer nicht kann. Genau wie Menschen benötigt ein Computer Energie, um diese Aufgaben auszuführen, aber im Gegensatz zu uns sind Computer auf Elektrizität angewiesen, um Operationen auszuführen.
Um also ein Spiel mit 60 FPS (Frames Per Second) auszuführen, leiten CPU und GPU Strom durch elektronische Schalter, sogenannte Transistoren . Dies bewirkt, dass die Schalter basierend auf der Taktfrequenz der CPU oder GPU ein- oder ausgeschaltet werden. Es ist dieser wiederholte Betrieb von Transistoren in CPU und GPU, der Ihren Computer zum Leben erweckt. Allerdings führt genau dieser Strom dazu, dass sich Ihr System aufheizt.
Aber warum heizt das Ding, das Ihre Spiele antreibt, Ihre Maschine auf?
Nun, sehen Sie, nach dem Jouleschen Heizgesetz ist die in einem Leiter erzeugte Wärme proportional zum Quadrat des Stroms, der durch ihn fließt. Daher steigt mit zunehmender Stromaufnahme einer Recheneinheit auch die von ihr erzeugte Wärme.
Warum machen Spiele die Fans auf Ihrem System verrückt?
Nachdem wir nun ein grundlegendes Verständnis dafür haben, warum sich Ihr System aufheizt, können wir uns ansehen, warum das Spielen eine so intensive Aufgabe für Ihr Gerät ist.
Sie sehen, Gaming mag oberflächlich betrachtet einfach aussehen, aber die CPU-, GPU- und Speichersysteme laufen auf Hochtouren, um diese hohen Bildraten zu liefern. Um zu verstehen, warum Spiele so anspruchsvoll sind, schauen wir uns an, was Ihr System zum Rendern von Spielen leisten muss.
Wenn Sie das Spiel öffnen, kommt die CPU ins Spiel, und die Programmdaten für das Spiel werden von der Festplatte in den System-RAM verschoben. Danach verarbeitet die CPU die Daten und sendet sie an das VRAM, dedizierter Speicher zum Verarbeiten von Anzeigedaten . Als nächstes verarbeitet die GPU die Daten, erstellt die Szene gemäß Ihrem Gameplay und speichert die Rendering-Informationen im VRAM. Das Display extrahiert diese Daten dann regelmäßig basierend auf seiner Aktualisierungsrate.
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Das mag trivial erscheinen, aber die GPU muss Daten 60 Mal pro Sekunde verarbeiten und an das Display senden, um ein flüssiges 60-FPS-Erlebnis zu liefern. Wenn Sie über ein Full-HD-Display verfügen, muss Ihre GPU außerdem Rendering-Informationen für 2 Millionen Pixel verarbeiten. Wenn Sie andererseits ein 4k-Display haben, muss die GPU Daten zum Malen von über 8 Millionen Pixeln verarbeiten.
Zusammenfassend muss Ihre GPU also Farb-, Schatten- und Texturinformationen für 8 Millionen Punkte verarbeiten und alle 16 Millisekunden an das Display liefern, um ein reibungsloses Spielerlebnis zu bieten.
Nun, das ist eine Menge Zahlenknirschen; Zweifellos erhitzen sich Ihre GPU und CPU, wenn Sie anspruchsvolle Titel spielen.
Grundlegendes zu Bildraten, Bildwiederholraten und Screen Tearing
Wie bereits erläutert, generiert die GPU Bilder und speichert sie im VRAM. Die Rate, mit der die GPU diese Aufgabe ausführen kann, wird als Framerate bezeichnet, die proportional zur Komplexität der Szene ist.
Wenn Sie also ein Spiel spielen, das nicht rechnerisch komplex ist, kann die GPU Bilder schneller rendern und 100 Mal pro Sekunde Daten an den VRAM senden, was eine Bildrate von 100 FPS bietet. Wenn Sie jedoch ein Spiel mit aktiviertem Raytracing spielen, muss die GPU viel mehr Daten verarbeiten, wodurch die FPS reduziert werden.
Die Aktualisierungsrate des Monitors hingegen bezieht sich auf die Rate, mit der der Monitor Daten aus dem VRAM sammelt. Wenn Sie also ein Panel haben, das eine Bildwiederholfrequenz von 60 Hertz bietet, greift der Monitor alle 16,6 Millisekunden (1/60 Sekunden) auf die Informationen im VRAM zu.
Wenn Sie es sich also ansehen, ist die Bildwiederholfrequenz Ihres Monitors konstant, während die Bildfrequenz der GPU variabel ist. Es ist diese Diskrepanz, die zu Bildschirmrissen führt; hier ist, wie.
Angenommen, Ihre GPU verarbeitet Daten, um ein Bild zu erstellen, das auf dem Bildschirm angezeigt werden soll, und da das Bild nicht komplex ist, erstellt es die Szene sofort. Damit alles richtig funktioniert, sollte der Monitor das Bild aus dem VRAM abrufen und gleichzeitig das Bild anzeigen, aber da die GPU schneller arbeitet als das Display, werden die Daten nicht aus dem VRAM abgerufen.
Während das Bild auf dem Bildschirm nicht aktualisiert wird, verarbeitet die GPU Daten, um das nächste auf dem Display angezeigte Bild zu erstellen und in den VRAM zu schreiben. Zu diesem Zeitpunkt holt die Anzeige die Daten aus dem VRAM.
Aus diesem Grund erscheint das Bild auf Ihrem Display mit einem Riss in der Mitte, da die Bilder aus zwei verschiedenen Frames stammen. Um dieses Problem zu lösen, haben wir V-Sync.
Was passiert, wenn V-Sync aktiviert ist?
Niemand mag Bildschirmrisse, und um dieses Problem zu lösen, sucht die Spieleindustrie kam mit V-Sync-Technologie . V-Sync, kurz für Vertical Synchronization, synchronisiert Display und GPU, sodass Screen Tearing nicht ins Bild kommt.
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Dazu begrenzt V-Sync die Framerate der GPU auf eine konstante Rate. Aus diesem Grund sammelt das Display Daten aus dem VRAM mit der gleichen Rate, mit der die GPU Daten in das VRAM überträgt, wodurch ein Tearing des Bildschirms verhindert wird.
Wenn V-Sync aktiviert ist, geht Ihre GPU außerdem nicht an ihre Grenzen, da sie Bilddaten basierend auf der Aktualisierungsrate des Monitors verarbeitet.
Warum steigen die CPU- und GPU-Temperaturen, wenn V-Sync deaktiviert ist?
Wenn V-Sync deaktiviert ist, sind die Aktualisierungsrate des Displays und die GPU-Framerate nicht synchron. Daher geht die GPU an ihre Grenzen und sendet Daten basierend auf der Komplexität der Szene an das VRAM. Dadurch werden GPU und CPU stark belastet, da mehr Daten verarbeitet und verwaltet werden müssen.
Diese Erhöhung der GPU- und CPU-Last führt dazu, dass die Recheneinheiten mehr Strom ziehen, was die Temperatur Ihres Systems erhöht.
Aktivieren Sie V-Sync, um Ihre CPU und GPU zu kühlen
Das Deaktivieren von V-Sync kann dazu führen, dass sich Ihr System erwärmt, aber es kann mehrere Gründe für hohe Systemtemperaturen geben. Wenn also die Aktivierung von V-Sync Ihre GPU nicht kühlt, können Sie sich andere Faktoren ansehen, die Ihr System aufheizen könnten.