Perché avere V-Sync disabilitato aumenta le temperature di CPU e GPU

CPU Ventole
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Mentre ti stavi godendo il tuo videogioco preferito hai notato qualcosa di molto strano: le ventole del computer hanno cominciato a fare un rumore alquanto fastidioso.

Se mastichi un minimo di tecnologia, probabilmente ha aperto un’app per monitorare la temperatura di CPU e GPU, per capire che la stessa risultava a dir poco elevata. Perché, quando sotto sforzo, la tua macchina raggiunge temperature così alte? In qualche modo centra il V-Sync?

In questo articolo cercheremo di fare chiarezza a riguardo.

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Perché la CPU e la GPU della tua macchina si scaldano così tanto?

La CPU e la GPU su un computer moderno sono spesso alquanto sollecitate. Che si tratti di eseguire giochi con una grafica realistica o di eseguire il rendering di video ad alta risoluzione in pochi secondi, non c'è nulla che una macchina odierna non possa fare. Detto questo, proprio come gli esseri umani, un computer ha bisogno di energia per svolgere queste attività, ma a differenza di noi, i computer si affidano all'elettricità per eseguire le operazioni.

Quindi, per eseguire un gioco a 60 FPS (frame al secondo), la CPU e la GPU incanalano l'elettricità attraverso i famosi transistor. Ciò fa sì che gli interruttori interni si accendano o si spengano in base alla frequenza di clock della CPU o della GPU. È questa operazione ripetuta dei transistor nella CPU e nella GPU che dà vita al tuo computer. Detto questo, questa stessa elettricità provoca il riscaldamento del sistema.

Ma perché la cosa che sta alimentando i tuoi giochi fa surriscaldare la tua macchina?

Ebbene, secondo la legge del riscaldamento di Joule, il calore generato in un conduttore è proporzionale al quadrato della corrente che lo attraversa. Pertanto, all'aumentare dell'assorbimento di corrente di un'unità computazionale, aumenta anche il calore che genera.

Perché i giochi fanno impazzire le ventole del computer?

Ora che abbiamo una comprensione di base del motivo per cui il tuo sistema si surriscalda, possiamo vedere perché far funzionare un gioco è un compito così intenso per la tua macchina.

A livello di funzionamento, i videogiochi potrebbero sembrare semplici in superficie, ma la CPU, la GPU e i sistemi di memoria funzionano a pieno regime per offrire quei frame rate elevati tanto ambiti dai gamer. Per capire perché un software videoludico è così impegnativo, diamo un'occhiata a cosa deve fare il tuo sistema per renderizzare un gioco.

Quando apri il gioco, la CPU viene visualizzata e i dati del programma per il gioco vengono spostati nella RAM di sistema dal disco rigido. Successivamente, la CPU elabora i dati e li invia alla VRAM, memoria dedicata per l'elaborazione dei dati di visualizzazione. Successivamente, la GPU elabora i dati, crea la scena in base al tuo gameplay e memorizza le informazioni di rendering nella VRAM. Il display estrae quindi questi dati regolarmente in base alla sua frequenza di aggiornamento.

Potrebbe sembrare banale, ma la GPU deve elaborare i dati 60 volte al secondo e inviarli al display per offrire un'esperienza fluida a 60 FPS. Inoltre, se hai un monitor Full HD, la tua GPU deve elaborare le informazioni di rendering per 2 milioni di pixel. D'altra parte, se hai un display 4k, la GPU deve elaborare i dati per dipingere oltre 8 milioni di pixel.

Pertanto, per riassumere, la tua GPU deve elaborare informazioni su colore, ombre e texture per 8 milioni di punti e inviarle al display ogni 16 millisecondi per offrire un'esperienza di gioco fluida.

Anche se tutti questi numeri enormi ti hanno confuso, capirai bene come le componenti interne sono alquanto “indaffarate” mentre giochi e, di conseguenza, aumentano la loro temperatura.

Spiegazione Frame Rate

Spiegazioni riguardo frame rate, frequenza di aggiornamento e tearing dello schermo

Come spiegato in precedenza, la GPU genera immagini e le archivia nella VRAM. La velocità con cui la GPU può eseguire questa attività è nota come frame rate, che è proporzionale alla complessità della scena.

Pertanto, se stai giocando a un titolo che non è complesso, la GPU può eseguire il rendering delle immagini a velocità più elevate e inviare dati alla VRAM 100 volte al secondo, offrendo un frame rate di 100 FPS. Detto questo, se stai giocando con il ray tracing abilitato, la GPU dovrà elaborare molti più dati, riducendo gli FPS.

La frequenza di aggiornamento del monitor, d'altra parte, si riferisce alla velocità con cui il monitor raccoglie i dati dalla VRAM. Pertanto, se si dispone di un pannello che offre una frequenza di aggiornamento di 60 Hertz, il monitor accederà alle informazioni nella VRAM ogni 16,6 millisecondi (1/60 di secondo).

Quindi, se lo guardi, la frequenza di aggiornamento del tuo monitor è costante, mentre la frequenza dei fotogrammi della GPU è variabile. È questa discrepanza che causa il fenomeno noto come tearing sullo schermo. Cosa significa tutto ciò?

Supponiamo che la tua GPU stia elaborando i dati per creare un'immagine da visualizzare sullo schermo e, poiché questa risulta basilare, crea la scena istantaneamente. Ora, affinché tutto funzioni correttamente, il monitor dovrebbe recuperare l'immagine dalla VRAM e visualizzare l'immagine allo stesso tempo, ma poiché la GPU funziona più velocemente del display, i dati dalla VRAM non vengono recuperati.

Mentre l'immagine sullo schermo non viene aggiornata, la GPU sta elaborando i dati per creare l'immagine successiva visualizzata sul display e scrivendo nella VRAM. A questo punto, il display recupera i dati dalla VRAM.

Per questo motivo, l'immagine sul display appare con uno strappo al centro, poiché le immagini provengono da due fotogrammi diversi. Per risolvere questo problema, abbiamo il V-Sync di cui abbiamo fatto cenno all’inizio dell’articolo.

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Cosa succede quando V-Sync è abilitato?

A nessuno piace lo screen tearing e per risolvere questo problema, l'industria dei giochi ha ideato la tecnologia V-Sync. Abbreviazione di sincronizzazione verticale ****(Vertical Synchronization), V-Sync va a sincronizzare il display e la GPU in modo da annullare qualunque effetto di tearing.

Per fare ciò, V-Sync limita il frame rate della GPU a una velocità costante. Per questo motivo, il display raccoglie i dati dalla VRAM alla stessa velocità con cui la GPU spinge i dati nella VRAM, prevenendo effetti tearing sullo schermo.

Inoltre, quando V-Sync è abilitato, la tua GPU non si spinge al limite poiché elabora i dati dell'immagine in base alla frequenza di aggiornamento del monitor.

Perché le temperature di CPU e GPU aumentano quando V-Sync è disabilitato?

Quando V-Sync è disabilitato, la frequenza di aggiornamento del display e la frequenza fotogrammi della GPU non sono sincronizzate. Quindi la GPU si spinge al limite e invia i dati alla VRAM in base alla complessità della scena. Ciò carica di lavoro la GPU e la CPU poiché è necessario elaborare e gestire più dati.

Questo aumento dei carichi di GPU e CPU fa sì che le unità di calcolo assorbano più corrente, aumentando la temperatura del sistema. La disabilitazione di V-Sync dunque, potrebbe causare il surriscaldamento del sistema, ma potrebbero esserci diversi motivi ulteriori per cui l’hardware presenta temperature elevate. Quindi, se l'abilitazione di V-Sync non raffredda la tua GPU, potresti considerare altri fattori che potrebbero riscaldare il tuo computer.

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