آیا ترافلاپس معیار خوبی برای مقایسه عملکرد GPU در کنسول‌ها است؟

این روزها معیار سنجش و مقایسه پردازنده‌های گرافیکی و GPU ها در بین عموم، نقطه اوج توان گرافیکی یا فلاپ (ترافلاپس) است و مردم تنها با حفظ کردن یک عدد، خیلی راحت دو GPU مختلف را با هم مقایسه می‌کنند اما واقعا ترافلاپس معیار خوب و دقیقی برای عملکرد GPU، مخصوصا درون کنسول ها به حساب می‌آید؟ برای گرفتن پاسخ این سوال با وب‌سایت گیمشات همراه باشید.

در چند سال اخیر، یکی از مشکلات همیشگی من در زمینه سخت افزار و نقد و بررسی کارت‌های گرافیک، واکنش رسانه‌ها یا طرفداران نسبت به آن بوده است. افراد زیادی برای مقایسه دو کارت گرافیک یا به طور کلی، مقایسه دو چیپ پردازنده گرافیکی، از معیار ترافلاپ استفاده می‌کنند و تنها با گفتن یک عدد، کار خود را برای مقایسه محصول A و B راحت می‌سازند. این قضیه حتی زمانی بدتر شد که شرکت انویدیا، نسل جدیدی از کارت های گرافیک خود را با نام RTX 2000 معرفی کرد و حالا با این کارت‌های گرافیک که ساختار و مهندسی کاملا جدید و نوینی دارند و هدف از عرضه آن‌ها، چیزی جز نشان دادن یک سیستم فوق‌العاده گران قیمت در بازار و سرعت بالاتر نسبت به پاسکال به بازی‌بازان و افراد مختلف نیست، بازار مقایسه‌ها و بررسی ها باز هم داغ می‌شوند. اما پیش از این که انویدیا با نسل جدید کارت‌های گرافیک خود بخواهد تمام توجه‌ها را به سمت خودش جلب کند، مردم عادت داشتند تا توان و خوب یا بد بودن یک GPU را با معیاری به نام ترافلاپ اندازه گیری کنند.

اول از همه بگذارید توضیح دهیم که فلاپ یا ترافلاپ، در حقیقت چیست؟ در واقع کلمه FLOPS، مخفف عبارت Floating Point Operation per Second به معنای عملیات ممیز شناور بر ثانیه است و یکی از راه‌هایی است که با آن، مقدار ظرفیت پردازشی یک GPU را محسابه می‌کنند. حالا بیایید ببینیم که این عدد ترافلاپس یا مگافلاپس، چگونه محاسبه می‌شود. محاسبه میزان فلاپس در یک GPU به راحتی و با یک محاسبه ساده انجام می‌پذیرد؛ ابتدا تعداد هسته‌های Shader یک GPU را با سرعت هسته‌های پردازشی آن ضرب کرده و پاسخ را در عدد ۲ ضرب می‌کنیم. این چنین میزان فلاپس یک کارت گرافیک یا یک پردازنده گرافیکی به دست می‌آید و دلیل این که پاسخ را در ۲ ضرب می‌کنیم، این است که یک چیپ گرافیکی، می تواند دو کار بالا، یعنی بخش Shader ها و هسته های پردازشی را با هم و به صورت همزمان انجام دهد (ساختار بر کلاک). به عنوان مثال، زمانی که بخواهیم میزان فلاپس کنسول پلی‌استیشن ۴ را به دست آوریم، به این صورت عمل می‌کنیم: می‌دانیم که پردازنده گرافیکی کنسول پلی‌استیشن ۴، میزان ۱۱۵۲ واحد Shader داشته و همچنین حداکثر سرعت کلاک آن، به ۸۰۰ مگاهرتز می‌رسد. با ضرب کردن این دو عدد در یکدیگر و در آخر، ضرب کردن آن در عدد ۲، به عدد ۱.۸۴۳.۲۰۰ می‌رسیم که به صورت مرتب شده و استاندارد، به آن ۱.۸۴ ترافلاپس می‌گوییم که توان گرافیکی کنسول نسل هشتمی سونی را نشان می‌دهد.

در واقع شروع بر زبان افتادن همین اصطلاح ترافلاپس، از شروع کار همین کنسول‌های نسل هشتمی و در سال ۲۰۱۳ آغاز شد. زمانی که مشخصات جزئی سخت افزار دو کنسول ایکس‌باکس وان و پلی‌استیشن ۴ لو رفتند، همه مشاهده کردند که در انتهای این مشخصات، برای پلی‌استیشن ۴، میزان ۱.۸۴ ترافلاپس و برای ایکس‌باکس وان، میزان ۱.۱۸ ترافلاپس ثبت شده است. افرادی که در این میان بازار گرمی کرده و در مبحث بازاریابی فعالیت دارند، هیچ چیزی را بیش از یک عدد سرراست با نامی زیبا و شیک برای مقایسه و تاثیر گذاشتن برروی افکار بازی‌بازان و افراد معمولی، دوست ندارند. این موضوع کار را به جایی می‌رساند که فن بوی‌ها و افرادی که شناختی در زمینه سخت افزار ندارند، با گفتن واژه ترافلاپس، به تحلیلگر سخت افزاری تبدیل شده و قضیه‌ای بسیار پیچیده را با ذکر عددی بسیار ساده، نادیده بگیرند. از همان زمان، رسانه ها نیز به وفور از ترافلاپ استفاده کردند و خبرهای خود را داغ تر ساختند؛ به عنوان مثال، ایکس‌باکس وان ایکس ۶ ترافلاپسی یا چیپ گرافیکی Tegra X1 مخصوص موبایل که ۱ ترافلاپس توان پردازشی دارد، به تیتر اول خبرگذاری ها تبدیل شده و می‌شوند.

حالا با اطلاعاتی که از پردازنده گرافیکی دو کنسول نسل هشتمی دارید، برای خود میزان ترافلاپس آن‌ها را محاسبه کنید.

در زمینه کنسول‌ها، تا پیش از کنسول‌های نسل هشتمی و البته برادران میان نسلی آن‌ها، هیچ کس عادت نداشت تا میزان واحد محاسبه گر‌ ‌آن‌ها را به دست آورده و با کنسول دیگر مقایسه نماید که همین موضوع به بحث‌های بیهوده و کاملا غیر تخصصی منجر می‌شود. اما واقعا چرا مقایسه‌ کارت‌های گرافیک و چیپ‌های پردازنده گرافیکی تنها با استفاده از فلاپس، خوب نیست و نتیجه بدی به ما می‌دهد؟ برای فهم بیشتر این قضیه، باید خیلی ساده مقایسه کنیم که چرا یک GPU خاص، بازی‌ها را با عملکرد بهتر یا بدتری اجرا می‌کند و تنها واحد اندازه گیری ما در اینجا، واحد اندازه گیری درست و خالص «نرخ فریم» است.

یک کارت گرافیک، تنها از واحد محاسباتی یا همان فلاپ، تشکیل نشده است. هر پردازنده گرافیکی، مقادیر متنوع و پر شماری مانند ویدیو مموری (video memory)، واحدهای بافت‌ (texture units) و ROP و… دارد و هر کدام از این مقادیر، در جهت‌های مختلفی مورد استفاده می‌گیرند و بازی‌های ویدیویی مختلف نیز، هر کدام به نحوی خاص از این مقادیر بهره برده و استفاده می‌کنند؛ برای مثال، MSAA (نوعی Anti Aliasing) بار زیادی را برروی پنهای باند یا Bandwidth کارت گرافیک قرار می‌دهد. یک کارت گرافیک مانند GTX 1050 سه گیگابایتی (مدل جدیدی که گیگابایت روانه بازار کرده است)، میزان واحد محاسبه گر یا ترافلاپ بیشتری نسبت به کارت گرافیک GTX 1050 دو گیگابایتی دارد اما همان کارت ۳ گیگابایتی، پهنای باند مموری کمتری دارد و همین موضوع باعث می‌شود تا در برخی از عناوین که به جای Video RAM، بیشتر برروی پهنای باند تاکید دارند، عملکرد کارتِ «به ظاهر» قوی تر، در رده پایین تری نسبت به عملکرد کارت «به ظاهر» ضعیف تر قرار بگیرد (در بررسی‌های منبع تحلیلی دیجیتال فاندری این موضوع تایید شد و کارت ۳ گیگابایتی عناوینی مانند Battlefield 1 را که ویدیو مموری بالاتری را طلب می‌کند، بهتر اجرا کرده و کارت دو گیگابایتی، عناوینی مانند Far Cry یا Crysis را که پهنای باند بیشتری را طلب می‌کنند، بهتر اجرا کرده است). اگر بخواهیم مثالی دیگر بزنیم، می‌توانیم به کارت‌های گرافیک R9 Fury یا Fury X اشاره کنیم که پهنای باند ۵۱۲ گیگابایت بر ثانیه آن، کمک خاصی به این کارت گرافیک نمی‌کند زیرا ROP کمی دارد و تعداد بالای واحدهای Shader نیز با آن در تضاد است. اگر به اطلاعات جزئی همین دو کارت گرافیک نگاه کنیم، مشاهده می‌شود که R9 Fury مقدار ۱۲.۵ درصد، واحد محاسبه گر یا فلاپ کمتری نسبت به مدل X دارد اما در عمل، هیچگاه ۱۲.۵ درصد بدتر از  X کار نمی‌کند و دلیل آن به وضوح در بالا توضیح داده شد.

تعداد بسیار زیاد موارد و مقادیر برای یک کارت گرافیک موجود است و هر کدام از آن‌ها کار خاصی را انجام می‌دهند اما امروزه در جامعه، تنها از یک عامل، یعنی ترافلاپس سخن می‌گویند که کاملا اشتباه است.

در بحث کنسول‌ها، وضعیت مقداری پیچیده تر می‌شود زیرا در این جا دیگر با یک کارت گرافیک کاملا جداگانه و با مشخصات معلوم و مشخص طرف نیستیم بلکه یک سخت افزار مجتمع را در اختیار داریم که امکان بزرگنمایی روی پردازنده گرافیکی را سخت می‌سازد و به جای آن، باید روی CPU توجه ویژه‌ای داشته باشیم. مثال بی نقصی که در این مورد می‌توان زد، بازی Fallout 4 است. همان طور که پیش از این مشاهده کردیم، توان GPU کنسول پلی‌استیشن ۴ در مجموع بالاتر از کنسول ایکس‌باکس وان است اما عنوانی مانند همین Fallout 4، برروی ایکس‌ باکس وان سریع تر و با نرخ فریم بیشتری اجرا می‌شود یا عنوان Hitman در محیط‌‌‌های پر تراکم و پر از NPC، نتیجه بهتری روی کنسول ایکس‌ باکس وان دارد زیرا در این مواقع بار زیادی برروی CPU می‌افتد و واضح است که CPU سریع تر، نتیجه بهتری ارایه می‌دهد و تنها دلیل آن نیز برتری سرعت هسته‌های CPU کنسول مایکروسافت است. این جا است که مشخص می‌شود در یک مجموعه سخت افزاری (سیستم)، نه تنها عوامل مختلف درون یک پردازنده گرفیکی نقش متفاوتی را ایفا کرده و نتایج گوناگونی را به دنبال دارند، بلکه عنصری مانند CPU نیز از گرد راه می‌رسد و تاثیر عمیقی برروی عملکرد نهایی می‌گذارد.

در مورد کنسول‌های میان نسلی پلی‌استیشن ۴ پرو و ایکس‌باکس وان ایکس، قضیه مقداری متفاوت می‌شود. همین بازی Falout 4 برروی کنسول میان نسلی سونی، با رزولوشن ۱۴۴۰p و برروی کنسول میان نسلی مایکروسافت، با رزولوشن ۴K کامل اجرا می‌شود و کیفیت تصویر نسخه وان ایکس قطعا از نسخه دیگر بهتر و بالاتر است اما از آن جایی که پیشرفت در CPU این کنسول میان نسلی، به اندازه پیشرفت در GPU نبوده، این کنسول در ثابت نگه داشتن نرخ فریم بازی نام برده شده، مقداری مشکل دارد در صورتی که این مشکل در پلی‌استیشن ۴ پرو دیده نمی‌شود. حال، تصور کنید که اگر فقط دانش خود را به ترافلاپ محدود کنیم، چگونه می‌توان برای رخ دادن چنین اتفاقی، دلیل مناسب آورد؟

حتی اگر از مسائل سخت افزاری و تمام جزئیات آن‌ها هم عبور کنیم، به مسائل نرم افزاری مانند موتور گرافیکی بازی ها و تکنیک‌های مورد استفاده‌ی سازندگان می‌رسیم. تکنیک‌های فنی و گرافیکی بسیاری وجود دارند که خیلی از آن‌ها در بازی‌های مختلف استفاده نمی‌شوند؛ به عنوان مثال، ثابت شده که کارت‌های شرکت AMD، تکنیک tessellation را ضعیف تر از رقبای خود از شرکت انویدیا، به نمایش درمی‌آورند و تکنیک‌های سنگین و پرتقاضایی مانند Hairworks یا Tress Effect، کمر کارت‌های گرافیک AMD را نسبت به کارت‌های انویدیا، بیشتر خم می‌کنند. با این حال، با بررسی‌های انجام شده برروی عنوانی مانند The Witcher 3، مشخص شده که اگر تکنیک tessellation غیر فعال شود، عملکرد سخت افزار AMD حتی می‌تواند از رقیب خود بهتر شود که در این مورد می‌توان به مقایسه بین دو کارت گرافیک R9 380 (از AMD) و GTX 960 (از انویدیا) پرداخت.

همان طور که مشاهده می‌کنید، عملکرد باز‌ی‌های ویدیویی، نه تنها به سخت افزارهای متفاوت و جزئیات بی شمار آن‌ها مربوط است و تنها به نقطه اوج یا فلاپس خلاصه نمی‌شود، بلکه به انواع و اقسام تکنیک‌های نرم افزاری نیز مرتبط است. این در حالی است که ما حتی در مورد دنیای عجیب درایورهای کارت گرافیک AMD و انویدیا صحبت نکردیم که چگونه می‌توان با آن ها عملکرد را بالا و پایین برد و طریقه استفاده از GPU را تغییر داد.

در آخر و به عنوان نتیجه گیری می‌توان گفت که واحد محاسباتی یا فلاپس، هیچگاه نمی‌تواند اطلاعات دقیق و کاملی در مورد پردازنده گرافیکی به شما بدهد و عددی که در مشخصات پردازنده گرافیکی به عنوان فلاپس مشاهده می‌کنید، شاید مقداری باشد که پردازنده به دلایل مختلف مانند کاهش توان (برق) یا داغ شدن بیش از حد، هیچوقت نتواند به آن برسد. این مورد، چیزی است که در چیپ‌های گرافیکی گوشی‌های هوشمند به وضوح مشاهده می‌کنیم و حتی گوشی‌های هوشمند با GPU های‌اند و قدرتمند نیز برای کاهش بار دما و گرمای بیش از حد، سرعت هسته‌های پردازشی را پایین می‌آورند و این چیپ ممکن است هیچگاه به نقطه اوج توان محاسباتی خود نرسد. حتی در کارت‌های گرافیک بزرگ نیز هیچگاه توان حداکثری محاسباتی به صورت ثابت در نقطه اوج قرار ندارد و ممکن است فقط چند بار در طول یک دوره گیمینگ به آن جا برسد. در زمینه کنسول‌ها نیز عملکرد حداکثری کمتر به عنوان یک فاکتور در نظر گرفته می‌شود چرا که کنسول‌ها برای این که به محدودیت‌های توانی (Power) و به هم خوردن کلی عملکرد نرسند، با سرعت معمولا کمتری نسبت به نقطه اوج در حال کار هستند.

پس از خواندن این مطلب، حتما به این نتیجه رسیده‌اید که ترافلاپس، واحد اندازه گیری مفید و دقیقی برای معیار بندی سخت افزارهای گرافیکی نیست. شاید ترافلاپس برای کسانی که اطلاعات چندانی از سخت افزار زیر دستشان ندارند، بتواند مفید جلوه کند اما وقتی که وارد دنیای بزرگ و بی انتهای سخت افزار و نرم افزار می‌شویم، درمی‌یابیم که متغیرها و فاکتورهای بی شماری وجود دارند که ممکن است عملکرد یک بازی ویدیویی برروی یک سخت افزار را تحت تاثیر قرار دهند.

امیدوار هستم از این مقاله، نهایت استفاده و لذت را برده باشید و به دانش شما افزوده شده باشد. حتما نظرات و بازخوردهای خود را نسبت به این مقاله یا مسائل دیگر سخت افزاری در زمینه بازی‌های ویدیویی، با ما در میان بگذارید تا با هم در مورد آن‌ها صحبت کنیم.