Nghẽn cổ chai: Tiền mất tật mang khi nâng cấp PC (Phần 1)

Đây là một hiện tượng tiêu cực làm suy giảm hiệu năng, gây hoang mang cho không ít người dùng khi có nhu cầu nâng cấp hoặc mua mới máy tính. Nếu không xây dựng hợp lý, cả hệ thống chơi game đắt tiền vẫn có thể… chậm như rùa.
Đầu tiên, xin cám ơn công ty máy tính Ha Noi Computer địa chỉ 43 Thái Hà – Đống Đa – Hà Nội đã hỗ trợ phần cứng cho bài viết này.


Không rõ từ lúc nào, và chẳng biết do ai khởi xướng, “nghẽn cổ chai” đã trở thành một chủ đề được nhắc tới rất rất nhiều trên các diễn đàn công nghệ cả trong và ngoài nước. Thoạt đầu, đây là một vấn đề tích cực, được các tín đồ công nghệ nhiệt liệt hưởng ứng và bàn tán sôi nổi. Tuy nhiên, thời gian dần qua, các câu hỏi đại loại như “cấu hình này của em có bị nghẽn cổ chai không ạ”, “em muốn nâng cấp nhưng sợ bị nghẽn”, “muốn tránh nghẽn thì phải làm sao đây”… xuất hiện tràn lan lặp đi lặp lại, khiến cho những người tư vấn đôi lúc cũng cảm thấy "nóng mắt". Đặc biệt có nhiều trường hợp buồn cười như card đồ họa vô cùng yếu nhưng vẫn sợ nghẽn, máy quá yếu chạy game thấy tụt frame rate cũng nghĩ do nghẽn…


Như vậy, chính bản thân nhiều người đi hỏi cũng chẳng biết “nghẽn cổ chai” nó là cái gì, mặt mũi thế nào nhưng vẫn bị nỗi sợ mơ hồ thúc giục. Vậy thì nghẽn cổ chai là gì và hậu quả của nó ra sao?

Nghẽn cổ chai là gì?


Nghẽn cổ chai (bottle-neck) là thuật ngữ chỉ việc một thành phần trong hệ thống hoạt động không theo kịp các thành phần khác, gây kéo lùi hiệu năng cả hệ thống chậm theo nó. Tuy nhiên hiện nay, thuật ngữ này chủ yếu ám chỉ sự cọc cạch khi CPU yếu đi với VGA mạnh bởi đây là 2 thành phần đắt tiền hơn cả và giữ vai trò quyết định tới hiệu năng chơi game.


Nghẽn cổ chai giữa CPU và GPU là hiện tượng CPU không đủ sức tận dụng hết khả năng của GPU tại một hay nhiều thời điểm nhất định, gây sụt giảm khung hình. Nếu khả năng của CPU chỉ dựng được đến 20 khung hình/s, trong khi GPU vẽ được tới 60 khung hình/s thì khi đó hiện tượng nghẽn cổ chai đã xảy ra.

Muốn chơi game, chỉ VGA mạnh thôi chưa đủ.

Chẳng có gì phải bàn cãi về hậu quả mà nghẽn cổ chai để lại: giảm hiệu năng hệ thống, lãng phí tiền bạc.

Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp dù xảy ra, nghẽn cổ chai cũng không gây ảnh hưởng đến người chơi. Đó là khi CPU của bạn đủ sức dựng được số lượng khung hình đủ để game luôn chạy mượt. Vả lại, cũng tùy vào game “ngốn” CPU hay VGA mà hiện tượng nghẽn cổ chai mới xảy ra. Nhiều khi mong muốn cầu toàn, tránh triệt để hiện tượng này lại lợi bất cập hại. Chúng ta sẽ cùng làm rõ hơn qua một loạt các phép thử ở phần sau bài viết.

CPU không chạy hết công suất nhưng… vẫn nghẽn


Đây là hiện tượng cả CPU và GPU đều không hoạt động hết công suất. Sự chây lười này dẫn đến việc tụt khung hình. Các nguyên nhân của hiện tượng này:

- Game lập trình kém.
- Game không tận dụng tốt đa nhân của CPU.
- Lỗi phần mềm, driver hoặc do crack game.


Trừ nguyên nhân thứ 3 có thể khắc phục bằng phần mềm, còn nếu gặp phải 2 nguyên nhân trên, chỉ còn cách nâng cấp lên CPU có hiệu năng từng nhân thật cao (như i3-2100 chẳng hạn).

Thiết lập phép thử - Cấu hình test


Phần đông người tiêu dùng hiện nay đang sử dụng PC được trang bị bộ xử lý Core 2 Duo hay Dual Core mua từ vài năm trước. Một số ít hơn dùng Core 2 Quad. Nếu có nhu cầu mua mới, Core i3 và i5 Sandy Bridge là lựa chọn hàng đầu. Theo thực tế đó, tôi quyết định sử dụng các cấu hình test như sau:

Trái tim của toàn hệ thống là bộ nguồn 550W Antec VP550P. Bộ nguồn này tuy có 2 rail 12V nhưng công suất mỗi rail tới 30A, hoàn toàn đáp ứng tốt nhu cầu phần cứng mà không lo quá tải. Đặc biệt sản phẩm đạt chứng nhận 80Plus có giá chỉ 1.250.000 VNĐ (theo báo giá của Ha Noi Computer) – quá rẻ so với các bộ nguồn 550W single rail trên thị trường.

Các bộ xử lý socket 775 hiện nay hầu như đã bị clear hoàn toàn, do vậy tôi chỉ có thể test với Pentium E6600 và Core 2 Quad Q8200. Do Q8200 có xung mặc định quá thấp chỉ 2.33GHz nên sẽ được ép xung lên 2.8GHz.


Các game đều được bench ở độ phân giải 1920 x 1080, thiết lập game ở mức cao nhất có thể mà card đồ họa GTX 560 Ti “cân” được. Do ảnh hưởng lớn nhất của nghẽn cổ chai là làm tụt khung hình gây giật lag nên ngoài khung hình thấp nhất và nhỏ nhất, tôi sẽ thống kê thêm tỉ lệ khung hình “xấu”:



- Game bắn súng góc nhìn thứ nhất và game đua xe: thời điểm có FPS < 35.
- Game hành động, nhập vai góc nhìn thứ ba: thời điểm có FPS < 30.
- Game chiến thuật: thời điểm có FPS < 20.


Nếu khung hình/s luôn duy trì trên các mức này, thì dù có nghẽn cũng không ảnh hưởng tới trải nghiệm game.

Phép thử lý thuyết:
3DMark Vantage – 3DMark 11

Nhiều người cho rằng muốn biết VGA có bị nghẽn hay không, chỉ cần so sánh điểm GPU và tổng điểm trong 3DMark Vantage. Nếu như tổng điểm nhỏ hơn điểm GPU thì tức là nghẽn nặng. Bản thân tôi không có đánh giá gì, bởi nếu vậy thì ngay cả i5-2500K – CPU chơi game thuộc loại đỉnh nhất hiện nay cũng vẫn gây nghẽn GTX 560 Ti hay sao? Hai phép thử này chỉ nên dùng để tham khảo tổng quan mà thôi.

Chúng ta có thể thấy rõ ràng là điểm GPU thấp dần khi cặp với CPU yếu hơn. Mặt khác tuy 3DMark Vantage đánh giá Q8200 @2.8 GHz và i3-2100 ngang nhau (cùng điểm CPU) nhưng về điểm GPU và tổng điểm thì i3-2100 lại hơn hẳn.

Game bắn súng góc nhìn thứ nhất:


BattleField: Bad Compay 2 (DX11) – Crysis Warhead (DX10) – Crysis 2 (DX9) – Metro 2033 (DX11)

Ngay từ phép thử game đầu tiên là BBC2, kết quả nhận được đã chẳng khả quan chút nào. Tuy là game bắn súng nhưng BBC2 lại “ngốn” CPU khá kinh, tận dụng được tốt cả 4 nhân. Có lẽ nguyên nhân bởi game có khung cảnh khá lớn,nhiều vật thể, đặc biệt tôi lại bench màn game có rất nhiều hiệu ứng sương tuyết. 2 nhân socket 775 đời cũ hoàn toàn lê lết. Q8200 dù bị nghẽn nhưng chẳng hề nhận ra được bằng mắt thường.

Kết quả trong Crysis Warhead thì có vẻ kì lạ. Game này chỉ tận dụng được 2 nhân xử lý. Lẽ ra E6600 3.06GHz phải cho kết quả mĩ mãn hơn Q8200 @2.8GHz mới phải. Tôi thử kiểm tra lại thì phát hiện ra đối với Q8200, CPU-load duy trì trên dưới 50% (tức vắt đủ 2 nhân), còn E6600 thì chỉ khoảng 70%! Thử đi thử lại vài lần kết quả cũng vẫn vậy. Game lập trình kém chăng? Dù sao thì Crysis Warhead ra đời từ tận thời mà Core 2 Duo vẫn còn là “hàng khủng” ít ai có.

Crysis 2 khá khẩm hơn 2 game trên rất nhiều. Chỉ cần bộ xử lý 2 nhân xung nhịp 3.06GHz, bạn đã có thể không phải lo lắng về vấn đề CPU (VGA của bạn có theo kịp không lại là chuyện khác). Crysis 2 cũng là game tận dụng tốt các bộ xử lý 4 nhân.

Metro 2033 xứng đáng được phong là vua sát thủ phần cứng hiện nay. Game này chủ yếu sát VGA nên dù với các bộ xử lý Dual Core hay Core 2 Duo xung thấp cũng vẫn có thể tạm chơi.

Như vậy, qua nhóm 4 game bắn súng góc nhìn thứ nhất, có thể thấy là các game này đều ngốn VGA, còn CPU thì có game nhiều game ít, nhưng nhìn chung bộ xử Core 2 Quad hay i3-2100 là quá tốt cho những game này. Nếu là fan của dòng game này, bạn sẽ cần phải ưu tiên VGA hơn CPU.

Game đua xe:
Dirt 3 (DX11)

Nhìn vào biểu đồ, có thể thấy đây là game phụ thuộc nhiều vào CPU. Dù có thể nghẽn nặng nhưng chỉ cần bộ xử lý 2 nhân socket 775 xung nhịp cao là đủ đáp ứng nhu cầu dựng kịch bản của game.

Game hành động bắn súng góc nhìn thứ 3:
Just Cause 2 (DX10) - Lost Planet 2 (DX11) – Mafia II (DX9)

Biểu đồ nói lên tất cả: trong cả 3 game này, vai trò của CPU có vẻ ít quan trọng khi chúng đáp ứng đủ nhu cầu dựng kịch bản của game. Đừng nhìn vào khung hình nhỏ nhất để đánh giá về nghẽn mà hãy chú ý đến thống kê về lượng khung hình gây giật lag.

Game nhập vai:
The Witcher 2: Assassins of Kings (DX9)

Dòng game nhập vai thường đòi hỏi khắt khe cả CPU lẫn VGA. Chúng đều có điểm chung là nhiều hiệu ứng skill bắt mắt, bối cảnh cực kì rộng lớn và nhiều trận chiến đông đảo unit. Bởi thế, nếu là fan của dòng game này, bạn sẽ cần phải tốn kém cho cả 2 nếu muốn tận hưởng các hiệu ứng lộng lẫy.

Game chiến thuật:
StarCraft II (DX9) – Total War: Shogun 2 (DX11)

Do không có điều kiện chiến online StarCraft II (phải cần đến 2 tài khoản và 2 nhân sự để test!), tôi đành bench màn All In – màn chơi cuối cùng của chiến dịch với số lượng unit cũng khá là khủng khiếp. Trường hợp này cũng giống Crysis Warhead: game tận dụng được 2 nhân, load đủ 50% các CPU 4 nhân (kể cả i3-2100 có Hyper Thread), nhưng chỉ tầm 80% với E6600. Do vậy dù xung nhịp cao hơn nhưng E6600 vẫn chịu lép nhiều trước Q8200 @2.8GHz.

Đối với i5-2500K và i3-2100, lý ra chúng phải không chênh lệch nhau là bao nhưng i5-2500K vẫn trội hơn kha khá. Khác biệt này có lẽ đến từ dung lượng bộ nhớ Cache của i5-2500K gấp đôi i3-2100. Với game vừa sát CPU lại vừa tận dụng đa nhân kém thế này, chắc VGA nào cũng gặp nghẽn nặng.

Tôi bench Shogun 2 bằng một trận chiến lớn có sẵn trong mục Historical Battle. Đây là một trong những game chiến thuật thuộc loại khủng nhất hiện nay cả về quy mô trận chiến lẫn đồ họa. Q8200, i3-2100 và i5-2500K đều chiến tốt game này, chỉ bị tụt khung hình khi zoom lại thật gần, GPU-load thường xuyên duy trì trên 90%. Tuy i5-2500K không cho khung hình trung bình vượt xa i3-2100, nhưng chất lượng khung hình thì “ngon” hơn hẳn: luôn duy trì ở mức 30 khung hình/s trở lên chứ không trồi lên sụt xuống như i3-2100.

Kết luận


Như vậy, sau một loạt các phép thử chúng ta đã có thể rút ra một số kết luận sau:



- Nghẽn cổ chai là một hiện tượng có thực cần phải lưu tâm khi nâng cấp hoặc mua mới máy tính, tuy nhiên không phải lúc nào cũng đáng sợ. Nếu đang sở hữu bộ xử lý 4 nhân Core 2 Quad, Athlon, Phenom xung nhịp cỡ 3.0GHz hay Core i3 Sandy Bridge 2 nhân, hãy yên tâm nâng cấp VGA thoải mái. Có thể đối với các game “sát” CPU, hiện tượng nghẽn vẫn xảy ra nhưng khó nhận biết bằng mắt thường, trong khi đó VGA mạnh sẽ phát huy tác dụng trong các game “sát” GPU.


- Các game hành động, bắn súng thường yêu cầu cao về VGA hơn CPU, tất nhiên cũng có trường hợp ngoại lệ như BBC2. Trong khi đó các game chiến thuật đòi hỏi CPU mạnh, còn game nhập vai thì yêu cầu cả 2.



- Trong bối cảnh game ngày càng đòi hỏi và hỗ trợ tốt đa nhân như hiện nay, các bộ xử lý Core 2 Duo hay Dual Core rất có khả năng sẽ gặp khó khăn khi chiến game, dù với VGA mạnh cỡ nào chăng nữa. Đặc biệt nếu bạn là fan nghiền game chiến thuật hay nhập vai, hãy đầu tư thỏa đáng cho CPU.



- i3-2100 có hiệu năng/giá thành cực tốt cho game. Hiện nay với 4.000.000 VNĐ, bạn đã có thể sở hữu combo Main H61 + CPU i3-2100 hoặc 6.500.000 VNĐ cho một bộ case Core i3-2100 (chưa kể card đồ họa) – rẻ hơn rất rất nhiều so với i5 mà hiệu năng quá đủ cho mọi game.


- Dù không được kiểm chứng trong bài viết nhưng gián tiếp qua các kết quả đối với VGA cao cấp GTX 560 Ti, có thể tạm kết luận các card đồ họa cỡ HD 5770, GTS 450 trở xuống cũng tạm xứng đôi vừa lứa với các bộ xử lý Core 2 Duo hay Dual Core.

Chúng ta đã kết luận các bộ xử lý Core 2 Duo hay Dual Core đời cũ khá chật vật đối với nhu cầu chơi game hiện nay. Nếu muốn nâng cấp lên các card đồ họa tầm trung như HD 5770 hay GTS 450 trở xuống, có lẽ game thủ không cần phải lăn tăn lắm. Còn nếu có ý định cao hơn hoặc đầu tư mua mới thì sao? Cắn răng chịu nghẽn hay nâng CPU, giảm VGA – phương án nào có hiệu quả tốt hơn? Người dùng sẽ phải ứng xử thế nào cho đúng? Ở phần sau của loạt bài viết, chúng ta sẽ cùng khảo sát kĩ điều này.

genk