Calculadora de cuello de botella entre CPU y GPU

El tiempo de fotograma es el punto de partida útil

Los fotogramas por segundo son el inverso del tiempo de fotograma. Si el tiempo se mide en milisegundos:

límite de FPS = 1000 / tiempo de fotograma en ms

La etapa medida más lenta fija el límite simplificado de la canalización:

límite estimado = 1000 / máx(tiempo de CPU, tiempo de GPU)

Es una estimación diagnóstica, no una promesa de que el juego presentará exactamente esos FPS. Los límites de frecuencia, la sincronización, las colas, el motor, la carga, el sistema operativo y la presentación pueden cambiar el resultado observado. Microsoft distingue el tiempo de CPU y el de GPU por fotograma porque cualquiera de los dos puede superar el presupuesto disponible.

La conversión 1000 / ms da el límite de la etapa medida. Por ejemplo, 12 ms de CPU equivalen a unos 83,33 FPS y 7 ms de GPU a unos 142,86 FPS. En esa captura, el lado de CPU es más lento y el límite simplificado ronda los 83,33 FPS.

Por qué importa la tolerancia

Unos tiempos cercanos no deben comunicarse con falsa certeza. La calculadora compara la diferencia absoluta con el tiempo más lento:

diferencia relativa = |ms de CPU - ms de GPU| / máx(ms de CPU, ms de GPU) × 100

Si queda dentro de la tolerancia elegida, el resultado está equilibrado o es indeterminado en esa captura. Si la supera, el lado con mayor tiempo de fotograma es el limitante actual.

Este porcentaje describe la separación entre dos mediciones de una carga concreta. No indica qué porcentaje de CPU o GPU se desperdicia ni predice la mejora de cambiar hardware.

Haz que la captura sea reproducible

Una comparación útil mantiene estable la carga. Conserva el mismo:

• juego y versión del motor;
• guardado, repetición, secuencia de prueba o recorrido fijo;
• resolución, escala de renderizado, calidad y API gráfica;
• límite de FPS, VSync y resolución dinámica;
• controlador, modo de energía y carga en segundo plano;
• calentamiento y duración de la captura.

Haz varias ejecuciones y compara estadísticas representativas en vez de confiar en una muestra breve. La guía de rendimiento de CPU de AMD recomienda fijar variables como la escena y la semilla aleatoria. Su guía de Unreal Engine propone cambiar la resolución como diagnóstico: si aumentarla mucho apenas altera el rendimiento, hay indicios de una limitación del lado de CPU en esa carga. Siguen siendo indicios, no un veredicto universal.

La utilización no es una prueba

La utilización aporta contexto, pero no demuestra por sí sola el cuello de botella. El uso total de CPU puede parecer moderado mientras un hilo principal o de renderizado está saturado. Un uso bajo de GPU puede deberse a un límite de FPS, una espera de CPU, sincronización o falta de trabajo enviado. Un uso alto solo dice que la GPU estuvo ocupada; no identifica el pase costoso ni predice una mejora.

Las herramientas de tiempos dan más contexto. Intel PresentMon registra fotogramas y telemetría de GPU; NVIDIA Nsight muestra las duraciones de CPU y GPU y los rangos de trabajo; AMD Radeon GPU Profiler visualiza colas y periodos de inactividad. Incluso sus umbrales son heurísticos: la clasificación limitada por CPU de Radeon GPU Profiler usa un umbral de inactividad de GPU ajustable, no una ley aplicable a todos los motores.

Qué pueden y qué no pueden decir los FPS mínimos del 1 %

El mínimo del 1 % resume la cola lenta de la distribución de tiempos y ayuda a detectar una entrega irregular que la media oculta. No revela si esos fotogramas se debieron a CPU, GPU, carga de recursos, compilación de sombreadores, presión de memoria u otro bloqueo.

Las definiciones también varían. Algunos informes obtienen una frecuencia del percentil 99 del tiempo (1000 / tiempo p99); otros promedian el 1 % más lento de muestras de FPS. NVIDIA Nsight Systems define la longitud de fotograma del percentil 99 como el valor que solo supera el 1 % de los fotogramas. Anota la herramienta y la definición, y no sustituyas los tiempos correspondientes de CPU y GPU por el mínimo del 1 %.

Por qué engañan los porcentajes universales

Un ordenador no tiene una proporción CPU/GPU permanente. El trabajo limitante cambia con el juego, la escena, resolución, ajustes, versión del motor, controlador, límite y frecuencia objetivo. Una ciudad concurrida puede exigir simulación y envío de llamadas de dibujo, mientras otra escena a mayor escala de renderizado puede consumir más GPU.

Las calculadoras basadas en nombres de modelos no observan esas condiciones. Un resultado como «23 % de cuello de botella» sin tiempos de la misma escena carece de significado técnico estable. Usa esta calculadora para describir la captura real, repite la prueba con la carga que te importa y recurre a un perfilador de línea temporal para localizar el trabajo responsable.

Referencias técnicas oficiales

• Microsoft: creación de perfiles de aplicaciones DirectX
• Intel: supervisión de rendimiento con PresentMon
• NVIDIA: estado de fotogramas en Nsight Systems
• NVIDIA: GPU Trace de Nsight Graphics
• AMD GPUOpen: descripción de Radeon GPU Profiler
• AMD GPUOpen: guía de rendimiento de Unreal Engine
• AMD GPUOpen: guía de rendimiento de CPU Ryzen