ترافلاپس چيست و چه تاثيري در توان پردازشي گرافيكي دارد؟

مقدار ترافلاپس يكي از فاكتورهاي مهمي است كه علاقه‌مندان به بازي‌هاي ويديويي در نسل بعدي كنسول‌هاي خانگي يعني ايكس ‌باكس سري ايكس و پلي‌استيشن ۵ به آن اهميت مي‌دهند؛ اما معناي ترافلاپس چيست و مقدار آن چه نقشي در عملكرد كنسول بازي دارد؟

چندي پيش دو شركت بزرگ سازنده كنسول‌هاي خانگي، مايكروسافت و سوني، اطلاعاتي در مورد سخت‌افزار محصولات نسل بعدي خود يعني ايكس ‌باكس سري ايكس و پلي‌استيشن ۵ منتشر كردند. يكي از المان‌هاي مهم براي مقايسه سخت‌افزار دو كنسول نسل بعدي نيز مقدار ترافلاپس آن‌ها بود.

بايد گفت اعداد و ارقام انتشار يافته از توان بسيار بالاي هردو كنسول ايكس‌باكس سري ايكس و پلي‌استيشن ۵ در اجراي بازي‌هاي ويديويي نشان مي‌دهند. بااين‌حال رقابت بر سر توان پردازشي گرافيكي كه به‌صورت ترافلاپس به نمايش گذاشته مي‌شود ممباحثهي قديمي ميان طرفداران سري كنسول‌‌‌‌‌‌هاي ايكس‌باكس و پلي‌استيشن است.

با معرفي نسخه‌هاي بهينه‌شده دو كنسول، ورق برگشت و اين بار كنسول پلي‌استيشن ۴ پرو با توان پردازشي گرافيكي ۴/۲ ترافلاپس در برابر كنسول ايكس‌باكس وان ايكس با توان پردازشي ۶ ترافلاپس قرار گرفت. حال در شرايطي هستيم كه بار ديگر چنين اتفاقي رخ داده است و با وجود اينكه پلي‌استيشن ۵ توان پردازشي گرافيكي خيره‌كننده ۱۰/۲۸ ترافلاپسي را ارائه مي‌دهد؛ اماايكس ‌باكس سري ايكس تواني به مراتب بالاتر يعني ۱۲ ترافلاپس را دراختيار سازندگان بازي‌هاي ويديويي قرار مي‌دهد.

پردازنده گرافيكي ايكس‌باكس سري ايكس برپايه معماري RDNA 2 شركت AMD توسعه داده شده است و توانايي ارائه ۱۲ ترافلاپس پردازش گرافيكي دارد و در طرف ديگر، پلي‌استيشن ۵ نيز از همين معماري براي توسعه پردازنده گرافيكي خود استفاده كرده است؛ اما توان پردازشي گرافيكي آن تنها به ۱۰/۲۸ ترافلاپس مي‌رسد.

در هر صورت آنچه تاكنون گفتيم براي كساني كه اطلاعات بسيار كمي از سخت‌افزار كنسول‌هاي خانگي دارند تنها اعداد و ارقام و اصطلاحات نامفهوم بود. بهتر است توضيح دهيم كه ترافلاپس چيست و چرا به اين مقدار اهميت دارد.

قبل از شروع توضيحات، بهتر است كمي كارت‌هاي گرافيكي موجود در بازار را مقايسه كنيم. درحال‌حاضر كارت گرافيك رادئون RX 5700XT با ارزشي معادل ۴۰۰ دلار از توان پردازشي گرافيكي ۹/۷۵ ترافلاپس بهره مي‌برد و كارت گرافيك انويديا جي‌فورس RTX 2080 Ti نيز با ارائه توان پردازشي گرافيكي ۱۳/۴ ترافلاپس ارزشي بين ۱،۳۰۰ الي ۱،۵۰۰ دلار دارد. در ميان كارت‌هاي گرافيكي مي‌توان به انويديا RTX Titan اشاره كرد كه از توان پردازشي گرافيكي خيره‌كننده ۱۶/۳۱ ترافلاپس برخوردار است؛ اما براي استفاده از آن بايد بيش از ۲،۰۰۰ دلار هزينه كنيد.

بسياري از كارت‌هاي گرافيكي اشاره‌شده دردسترس گيمرها نيستند؛ زيرا هزينه برخورداري از كامپيوتري با چنين مشخصاتي بسيار بالا خواهد بود. اين موضوع در حالي است كه بسياري به كمتر از هزار دلار بودن ارزش كنسول‌ها معتقد هستند. حال بهتر است كمي به توضيح ترافلاپس بپردازيم.

به بياني ساده، هر فلاپس را مي‌توان عملياتي اعشاري و واحد بنيادي توان محاسباتي دانست. درواقع FLOPS معادل Floating-point Operation يا مميز شناور است و روشي براي نمايش اعداد حقيقي در محدوده‌اي وسيع محسوب مي‌شود. در اين روش، اعداد عموما به‌وسيله تعداد ثابتي رقم معني‌دار به نمايش گذاشته شده و سپس با استفاده از توان، مقياس مي‌گيرند. پايه توان‌ها نيز عموما ۲، ۱۰ يا ۱۶ است؛ البته در برخي موارد از ۳۲ نيز استفاده مي‌شود.

در حقيقت برنامه‌نويسان براي كوچك كردن اعداد بزرگ به حالتي كه بتوان به‌راحتي آن‌ها را بيان كرد از مميز شناور استفاده مي‌كنند. در علوم كامپيوتر نيز فلاپس‌ها در فرمت تك‌دقتي يا FP32 بيان مي‌شوند؛ به‌عبارتي داده‌ها در اين فرمت به‌ حالت ۳۲ بيتي ذخيره مي‌شوند.

فرمت مميز شناور نيمه‌دقتي يا FP16 نيز در انديشه متخصصين گرفته شده است كه برخلاف FP32 اطلاعات را به‌صورت ۱۶ بيتي ذخيره مي‌كند. با وجود اينكه پردازنده‌هاي گرافيكي از مميز شناور تك‌دقتي يا FP32 استفاده مي‌كنند؛ پردازنده‌هاي گرافيكي سري وگاي شركت AMD براساس FP16 توسعه داده شده و معماري RDNA 2 نيز از چنين فرمتي همراهي مي‌كند.

در حقيقت استفاده از مميز شناور كار توسعه‌دهندگان بازي را در طراحي طرح‌هاي گرافيكي سه‌بعدي آسان‌تر ساخته است. اگر توسعه‌دهندگان از حالت مميز ثابت استفاده كنند به اشكالات بسياري برخواهند خورد. چنين حالتي در پلي‌استيشن ۱ استفاده شد؛ اما توسعه‌دهندگان دريافتند كه استفاده از حالت مميز شناور به توسعه روان‌تر بازي كمك بيشتري مي‌كند و سرعت اجراي كدها نيز افزايش مي‌يابد.

اگر كمي با علوم كامپيتور آشنايي داشته باشيد، مي‌دانيد كه همه‌چيز در دنياي كامپيوتر از اعداد و ارقام تشكيل داده شده است؛ حتي تصاوير و ويديوهايي كه مشاهده مي‌كنيد درواقع مجموعه‌اي وسيع از اعداد هستند كه درواقع پيوستن يك سري اعداد به صوت، تصوير، متن و موارد ديگر ختم شده است.

در بازي‌هاي ويديويي نيز براي اجراي هر فريم ميليون‌ها محاسبات صورت مي‌گيرد؛ بنابراين بهترين روش براي تخمين توان پردازشي پردازنده گرافيكي نيز استفاده از مميز شناور يا فلاپس است. هرچه اعداد و ارقامي كه‌ به‌صورت فلاپس يا ترافلاپس نمايش داده مي‌شود بيشتر باشد به‌معني بيشتر بودن توان پردازشي پردازنده گرافيكي و سرعت بالاتر در محاسبه داده‌ها است.

در مقايسه‌اي ساده، كنسول خانگي سگا دريمكست (محصول سال ۱۹۹۹) توان پردازشي گرافيكي معادل ۱/۴ گيگافلاپس را به سازندگان بازي‌هاي ويديويي ارائه مي‌داد و اين يعني چنين دستگاهي قادر به پردازش ۱/۴ ميليارد عمليات مميز شناور در هر ثانيه بود. چند سال بعد كنسول جديدي به‌نام ايكس‌باكس توسط مايكروسافت در سال ۲۰۰۲ معرفي شد كه ۲۰ گيگافلاپس توان پردازشي داشت يا بهتر است بگوييم كه توان پردازشي گرافيكي آن به ۲۰ ميليارد فلاپس در هر ثانيه مي‌رسيد.

پلي‌استيشن ۳ كه در سال ۲۰۰۶ معرفي شد، توان پردازشي گرافيكي معادل ۲۳۰/۴ گيگافلاپس را به گيمرها ارائه مي‌داد و اين يعني ۱۲ برابر توانمندتر از ايكس‌باكس اورجينال بود. با رونمايي از كنسول‌هاي جديد شاهد افزايش توان پردازشي گرافيكي آن‌ها بوديم و حال متوجه مي‌شويد كه كنسول‌هاي نسل جديد چقدر نسبت به محصولات قديمي توانمندتر هستند.

درواقع فلاپس‌ها به‌دليل سادگي بيانشان و راحتي دركشان يعني توان پردازشي گرافيكي، بهترين روش براي دانستن تفاوت كنسول‌هاي نسل جديد با نسل‌هاي قديمي بودند. ترافلاپس نيز واحدي از فلاپس محسوب مي‌شود و هر يك ترافلاپس معادل ۱۰ به توان ۱۲ فلاپس يا ۱ تريليون فلاپس است.

زماني‌كه در مورد ۱۲ ترافلاپس توان پردازشي گرافيكي ايكس‌باكس سري ايكس صحبت مي‌كنيم يعني پردازنده گرافيكي اين كنسول قادر است در هر ثانيه ۱۲ تريليون محاسبه مميز شناور انجام دهد و كنسول پلي‌استيشن ۵ نيز قادر به انجام ۱۰/۲۸ تريليون محاسبه مميز شناور در هر ثانيه است.

با اين حساب اگر تنها معيار ما براي اندازه‌گيزي و مقايسه دو كنسول نسل بعدي سوني و مايكروسافت باشد، ايكس‌باكس سري ايكس با برخورداري از ۱۲ ترافلاپس توان پردازش گرافيكي توانمندتر از پلي‌استيشن ۵ است؛ اما چنين مقايسه‌اي درست نيست و بايد به فاكتورهاي ديگر نيز توجه كرد. درواقع زماني مي‌توان گفت كدام كنسول بهتر است كه اجراي بازي‌هاي مختلف روي هردو كنسول را مشاهده كرده و با مطالعه دقيق، نتيجه بگيريم.

ترافلاپس تا زماني معيار درستي براي مقايسه است كه فاصله توان پردازشي دو كنسول از يكديگر بسيار زياد باشد. هردو پردازنده گرافيكي دو كنسول نسل بعدي توسط AMD طراحي‌شده و بر مبناي معماري RDNA 2 ساخته شده‌اند. به‌لطف معماري جديد نيز انتظار مي‌رود كنسول‌هاي ايكس‌باكس سري ايكس و پلي‌استيشن ۵ عملكرد بسيار بهتري نسبت به رايانه‌هاي شخصي با مشخصات سخت‌افزاري مشابه با كنسول‌ها داشته باشند. در انديشه متخصصين داشته باشيد از اين معماري هنوز در ساخت كارت‌هاي گرافيكي براي رايانه‌هاي شخصي استفاده نشده است.

بايد در انديشه متخصصين داشت كه مشخصات سخت‌افزاري ديگر دو كنسول تاحدودي با يكديگر متفاوت است و مانند هر موضوعي در دنياي كامپيوتر و محاسبات داده‌ها، پياده‌سازي قطعات سخت‌افزاري تفاوت بسياري روي راندمان كاري آن‌ها ايجاد مي‌كند. عواملي مانند پردازنده‌، نوع حافظه ذخيره‌سازي، نوع و ميزان حافظه رم و حتي نرم‌افزاري كه روي كنسول‌ها پياده شده است نيز روي عملكردشان تأثيرگذار خواهد بود.

در مقايسه كنسول‌هاي جديد مايكروسافت و سوني، آنچه حداقل روي كاغذ ارائه‌شده است از انديشه متخصصين عملكردي، بسياري رايانه‌هاي شخصي مناسب براي گيمينگ را شكست مي‌دهند. هردو كنسول از پردازنده مركزي هشت هسته‌اي و داراي شانزده ترد استفاده مي‌كنند. براي حافظه ذخيره‌سازي نيز از حافظه‌هاي نوع NVMe SSD در پلي‌استيشن ۵ و ايكس‌باكس سري ايكس استفاده شده است.

شكي وجود ندارد كه هردو كنسول بعدي مايكروسافت و سوني توان بسياري در اجراي بازي‌هايي با گرافيك خيره‌كننده دارند. انتظار مي‌رود شاهد عرضه بازي‌هايي باشيم كه در 4K و به‌صورت ۶۰ فريم‌بر‌ثانيه اجرا مي‌شوند. گفته شده است كه مايكروسافت حتي برنامه‌هايي براي اجراي بازي‌هاي مخصوص eSports در حالت 4K و به‌صورت ۱۲۰ فريم‌بر‌ثانيه دارد.

چنين اقدامي باعث مي‌شود كه بازي‌ها روان‌تر اجرا شوند و ازآنجاكه سرعت در بازي‌هاي eSports حرف اول را مي‌زند، اجراي بازي‌ها در ۱۲۰ فريم‌بر‌ثانيه مي‌تواند لدت تجربه آن‌ها را چندين برابر كند.

تقريبا ارتباط مستقيمي ميان راندمان داخل بازي با توان محاسباتي كه به‌صورت ترافلاپس اندازه گرفته مي‌شود، وجود ندارد و درحالي‌كه مي‌توان ايده‌اي از راندمان متناظر در تراشه‌ي گرافيكي داشت، اين قضيه فقط در مقايسه ميان سخت افزارهاي گرافيكي متفاوتي كه معماري هسته‌هاي يكسان داشته باشند مصداق دارد.

حتي در چنين حالتي نيز وقتي‌كه براي مثال گفته مي‌شود پردازنده گرافيكي حدود ۴۰ درصد نسبت به ديگري برتري دارد، به اين معني نيست كه به همين ميزان، اختلاف نرخ فريم توليد شده ميان اين دو وجود دارد. قابليت‌هاي يك تراشه‌ي گرافيكي به عواملي بيش از توان محاسباتيِ صرف وابسته است و پهناي باند حافظه به‌طور خاص يك عامل تعيين كننده است. درحال‌حاضر تمام نشانه‌ها به تفاوت مشخصات مشابه بين پلي‌استيشن ۵ و ايكس‌باكس سري ايكس دلالت دارند؛ البته اين موضوع را كه برتري در مشخصات سخت‌افزاري، چقدر به برتري در گيم پلي منتهي مي‌شود، تنها بايد صبر كرد و ديد.