ترافلاپس چیست و چه تاثیری در توان پردازشی گرافیکی دارد؟

مقدار ترافلاپس یکی از فاکتورهای مهمی است که علاقه‌مندان به بازی‌های ویدیویی در نسل بعدی کنسول‌های خانگی یعنی ایکس ‌باکس سری ایکس و پلی‌استیشن ۵ به آن اهمیت می‌دهند؛ اما معنای ترافلاپس چیست و مقدار آن چه نقشی در عملکرد کنسول بازی دارد؟

چندی پیش دو شرکت بزرگ سازنده کنسول‌های خانگی، مایکروسافت و سونی، اطلاعاتی در مورد سخت‌افزار محصولات نسل بعدی خود یعنی ایکس ‌باکس سری ایکس و پلی‌استیشن ۵ منتشر کردند. یکی از المان‌های مهم برای مقایسه سخت‌افزار دو کنسول نسل بعدی نیز مقدار ترافلاپس آن‌ها بود.

باید گفت اعداد و ارقام انتشار یافته از توان بسیار بالای هردو کنسول ایکس‌باکس سری ایکس و پلی‌استیشن ۵ در اجرای بازی‌های ویدیویی نشان می‌دهند. بااین‌حال رقابت بر سر توان پردازشی گرافیکی که به‌صورت ترافلاپس به نمایش گذاشته می‌شود مبحثی قدیمی میان طرفداران سری کنسول‌‌‌‌‌‌های ایکس‌باکس و پلی‌استیشن است.

با معرفی نسخه‌های بهینه‌شده دو کنسول، ورق برگشت و این بار کنسول پلی‌استیشن ۴ پرو با توان پردازشی گرافیکی ۴/۲ ترافلاپس در برابر کنسول ایکس‌باکس وان ایکس با توان پردازشی ۶ ترافلاپس قرار گرفت. حال در شرایطی هستیم که بار دیگر چنین اتفاقی رخ داده است و با وجود اینکه پلی‌استیشن ۵ توان پردازشی گرافیکی خیره‌کننده ۱۰/۲۸ ترافلاپسی را ارائه می‌دهد؛ اماایکس ‌باکس سری ایکس توانی به مراتب بالاتر یعنی ۱۲ ترافلاپس را دراختیار سازندگان بازی‌های ویدیویی قرار می‌دهد.

پردازنده گرافیکی ایکس‌باکس سری ایکس برپایه معماری RDNA 2 شرکت AMD توسعه داده شده است و توانایی ارائه ۱۲ ترافلاپس پردازش گرافیکی دارد و در طرف دیگر، پلی‌استیشن ۵ نیز از همین معماری برای توسعه پردازنده گرافیکی خود استفاده کرده است؛ اما توان پردازشی گرافیکی آن تنها به ۱۰/۲۸ ترافلاپس می‌رسد.

در هر صورت آنچه تاکنون گفتیم برای کسانی که اطلاعات بسیار کمی از سخت‌افزار کنسول‌های خانگی دارند تنها اعداد و ارقام و اصطلاحات نامفهوم بود. بهتر است توضیح دهیم که ترافلاپس چیست و چرا به این مقدار اهمیت دارد.

قبل از شروع توضیحات، بهتر است کمی کارت‌های گرافیکی موجود در بازار را مقایسه کنیم. درحال‌حاضر کارت گرافیک رادئون RX 5700XT با قیمتی معادل ۴۰۰ دلار از توان پردازشی گرافیکی ۹/۷۵ ترافلاپس بهره می‌برد و کارت گرافیک انویدیا جی‌فورس RTX 2080 Ti نیز با ارائه توان پردازشی گرافیکی ۱۳/۴ ترافلاپس قیمتی بین ۱،۳۰۰ الی ۱،۵۰۰ دلار دارد. در میان کارت‌های گرافیکی می‌توان به انویدیا RTX Titan اشاره کرد که از توان پردازشی گرافیکی خیره‌کننده ۱۶/۳۱ ترافلاپس برخوردار است؛ اما برای استفاده از آن باید بیش از ۲،۰۰۰ دلار هزینه کنید.

بسیاری از کارت‌های گرافیکی اشاره‌شده دردسترس گیمرها نیستند؛ زیرا هزینه برخورداری از کامپیوتری با چنین مشخصاتی بسیار بالا خواهد بود. این موضوع در حالی است که بسیاری به کمتر از هزار دلار بودن قیمت کنسول‌ها معتقد هستند. حال بهتر است کمی به توضیح ترافلاپس بپردازیم.

به بیانی ساده، هر فلاپس را می‌توان عملیاتی اعشاری و واحد بنیادی توان محاسباتی دانست. درواقع FLOPS معادل Floating-point Operation یا ممیز شناور است و روشی برای نمایش اعداد حقیقی در محدوده‌ای وسیع محسوب می‌شود. در این روش، اعداد عموما به‌وسیله تعداد ثابتی رقم معنی‌دار به نمایش گذاشته شده و سپس با استفاده از توان، مقیاس می‌گیرند. پایه توان‌ها نیز عموما ۲، ۱۰ یا ۱۶ است؛ البته در برخی موارد از ۳۲ نیز استفاده می‌شود.

در حقیقت برنامه‌نویسان برای کوچک کردن اعداد بزرگ به حالتی که بتوان به‌راحتی آن‌ها را بیان کرد از ممیز شناور استفاده می‌کنند. در علوم کامپیوتر نیز فلاپس‌ها در فرمت تک‌دقتی یا FP32 بیان می‌شوند؛ به‌عبارتی داده‌ها در این فرمت به‌ حالت ۳۲ بیتی ذخیره می‌شوند.

فرمت ممیز شناور نیمه‌دقتی یا FP16 نیز در نظر گرفته شده است که برخلاف FP32 اطلاعات را به‌صورت ۱۶ بیتی ذخیره می‌کند. با وجود اینکه پردازنده‌های گرافیکی از ممیز شناور تک‌دقتی یا FP32 استفاده می‌کنند؛ پردازنده‌های گرافیکی سری وگای شرکت AMD براساس FP16 توسعه داده شده و معماری RDNA 2 نیز از چنین فرمتی پشتیبانی می‌کند.

در حقیقت استفاده از ممیز شناور کار توسعه‌دهندگان بازی را در طراحی طرح‌های گرافیکی سه‌بعدی آسان‌تر ساخته است. اگر توسعه‌دهندگان از حالت ممیز ثابت استفاده کنند به مشکلات بسیاری برخواهند خورد. چنین حالتی در پلی‌استیشن ۱ استفاده شد؛ اما توسعه‌دهندگان دریافتند که استفاده از حالت ممیز شناور به توسعه روان‌تر بازی کمک بیشتری می‌کند و سرعت اجرای کدها نیز افزایش می‌یابد.

اگر کمی با علوم کامپیتور آشنایی داشته باشید، می‌دانید که همه‌چیز در دنیای کامپیوتر از اعداد و ارقام تشکیل داده شده است؛ حتی تصاویر و ویدیوهایی که مشاهده می‌کنید درواقع مجموعه‌ای وسیع از اعداد هستند که درواقع پیوستن یک سری اعداد به صوت، تصویر، متن و موارد دیگر ختم شده است.

در بازی‌های ویدیویی نیز برای اجرای هر فریم میلیون‌ها محاسبات صورت می‌گیرد؛ بنابراین بهترین روش برای تخمین توان پردازشی پردازنده گرافیکی نیز استفاده از ممیز شناور یا فلاپس است. هرچه اعداد و ارقامی که‌ به‌صورت فلاپس یا ترافلاپس نمایش داده می‌شود بیشتر باشد به‌معنی بیشتر بودن توان پردازشی پردازنده گرافیکی و سرعت بالاتر در محاسبه داده‌ها است.

در مقایسه‌ای ساده، کنسول خانگی سگا دریمکست (محصول سال ۱۹۹۹) توان پردازشی گرافیکی معادل ۱/۴ گیگافلاپس را به سازندگان بازی‌های ویدیویی ارائه می‌داد و این یعنی چنین دستگاهی قادر به پردازش ۱/۴ میلیارد عملیات ممیز شناور در هر ثانیه بود. چند سال بعد کنسول جدیدی به‌نام ایکس‌باکس توسط مایکروسافت در سال ۲۰۰۲ معرفی شد که ۲۰ گیگافلاپس توان پردازشی داشت یا بهتر است بگوییم که توان پردازشی گرافیکی آن به ۲۰ میلیارد فلاپس در هر ثانیه می‌رسید.

پلی‌استیشن ۳ که در سال ۲۰۰۶ معرفی شد، توان پردازشی گرافیکی معادل ۲۳۰/۴ گیگافلاپس را به گیمرها ارائه می‌داد و این یعنی ۱۲ برابر توانمندتر از ایکس‌باکس اورجینال بود. با رونمایی از کنسول‌های جدید شاهد افزایش توان پردازشی گرافیکی آن‌ها بودیم و حال متوجه می‌شوید که کنسول‌های نسل جدید چقدر نسبت به محصولات قدیمی توانمندتر هستند.

درواقع فلاپس‌ها به‌دلیل سادگی بیانشان و راحتی درکشان یعنی توان پردازشی گرافیکی، بهترین روش برای دانستن تفاوت کنسول‌های نسل جدید با نسل‌های قدیمی بودند. ترافلاپس نیز واحدی از فلاپس محسوب می‌شود و هر یک ترافلاپس معادل ۱۰ به توان ۱۲ فلاپس یا ۱ تریلیون فلاپس است.

زمانی‌که در مورد ۱۲ ترافلاپس توان پردازشی گرافیکی ایکس‌باکس سری ایکس صحبت می‌کنیم یعنی پردازنده گرافیکی این کنسول قادر است در هر ثانیه ۱۲ تریلیون محاسبه ممیز شناور انجام دهد و کنسول پلی‌استیشن ۵ نیز قادر به انجام ۱۰/۲۸ تریلیون محاسبه ممیز شناور در هر ثانیه است.

با این حساب اگر تنها معیار ما برای اندازه‌گیزی و مقایسه دو کنسول نسل بعدی سونی و مایکروسافت باشد، ایکس‌باکس سری ایکس با برخورداری از ۱۲ ترافلاپس توان پردازش گرافیکی توانمندتر از پلی‌استیشن ۵ است؛ اما چنین مقایسه‌ای درست نیست و باید به فاکتورهای دیگر نیز توجه کرد. درواقع زمانی می‌توان گفت کدام کنسول بهتر است که اجرای بازی‌های مختلف روی هردو کنسول را مشاهده کرده و با بررسی دقیق، نتیجه بگیریم.

ترافلاپس تا زمانی معیار درستی برای مقایسه است که فاصله توان پردازشی دو کنسول از یکدیگر بسیار زیاد باشد. هردو پردازنده گرافیکی دو کنسول نسل بعدی توسط AMD طراحی‌شده و بر مبنای معماری RDNA 2 ساخته شده‌اند. به‌لطف معماری جدید نیز انتظار می‌رود کنسول‌های ایکس‌باکس سری ایکس و پلی‌استیشن ۵ عملکرد بسیار بهتری نسبت به رایانه‌های شخصی با مشخصات سخت‌افزاری مشابه با کنسول‌ها داشته باشند. در نظر داشته باشید از این معماری هنوز در ساخت کارت‌های گرافیکی برای رایانه‌های شخصی استفاده نشده است.

باید در نظر داشت که مشخصات سخت‌افزاری دیگر دو کنسول تاحدودی با یکدیگر متفاوت است و مانند هر موضوعی در دنیای کامپیوتر و محاسبات داده‌ها، پیاده‌سازی قطعات سخت‌افزاری تفاوت بسیاری روی راندمان کاری آن‌ها ایجاد می‌کند. عواملی مانند پردازنده‌، نوع حافظه ذخیره‌سازی، نوع و میزان حافظه رم و حتی نرم‌افزاری که روی کنسول‌ها پیاده شده است نیز روی عملکردشان تأثیرگذار خواهد بود.

در مقایسه کنسول‌های جدید مایکروسافت و سونی، آنچه حداقل روی کاغذ ارائه‌شده است از نظر عملکردی، بسیاری رایانه‌های شخصی مناسب برای گیمینگ را شکست می‌دهند. هردو کنسول از پردازنده مرکزی هشت هسته‌ای و دارای شانزده ترد استفاده می‌کنند. برای حافظه ذخیره‌سازی نیز از حافظه‌های نوع NVMe SSD در پلی‌استیشن ۵ و ایکس‌باکس سری ایکس استفاده شده است.

شکی وجود ندارد که هردو کنسول بعدی مایکروسافت و سونی توان بسیاری در اجرای بازی‌هایی با گرافیک خیره‌کننده دارند. انتظار می‌رود شاهد عرضه بازی‌هایی باشیم که در 4K و به‌صورت ۶۰ فریم‌بر‌ثانیه اجرا می‌شوند. گفته شده است که مایکروسافت حتی برنامه‌هایی برای اجرای بازی‌های مخصوص eSports در حالت 4K و به‌صورت ۱۲۰ فریم‌بر‌ثانیه دارد.

چنین اقدامی باعث می‌شود که بازی‌ها روان‌تر اجرا شوند و ازآنجاکه سرعت در بازی‌های eSports حرف اول را می‌زند، اجرای بازی‌ها در ۱۲۰ فریم‌بر‌ثانیه می‌تواند لدت تجربه آن‌ها را چندین برابر کند.

تقریبا ارتباط مستقیمی میان راندمان داخل بازی با توان محاسباتی که به‌صورت ترافلاپس اندازه گرفته می‌شود، وجود ندارد و درحالی‌که می‌توان ایده‌ای از راندمان متناظر در تراشه‌ی گرافیکی داشت، این قضیه فقط در مقایسه میان سخت افزارهای گرافیکی متفاوتی که معماری هسته‌های یکسان داشته باشند مصداق دارد.

حتی در چنین حالتی نیز وقتی‌که برای مثال گفته می‌شود پردازنده گرافیکی حدود ۴۰ درصد نسبت به دیگری برتری دارد، به این معنی نیست که به همین میزان، اختلاف نرخ فریم تولید شده میان این دو وجود دارد. قابلیت‌های یک تراشه‌ی گرافیکی به عواملی بیش از توان محاسباتیِ صرف وابسته است و پهنای باند حافظه به‌طور خاص یک عامل تعیین کننده است. درحال‌حاضر تمام نشانه‌ها به تفاوت مشخصات مشابه بین پلی‌استیشن ۵ و ایکس‌باکس سری ایکس دلالت دارند؛ البته این موضوع را که برتری در مشخصات سخت‌افزاری، چقدر به برتری در گیم پلی منتهی می‌شود، تنها باید صبر کرد و دید.