ترافلاپ چیست و چرا دانستن آن اهمیت دارد؟

احتمالا یکی از پر کاربرترین اصطلاحاتی که در زمان خواندن خبرهای جدید سخت افزاری، به خصوص درباره توان پردازش گرافیکی قطعات، با آن مواجه خواهید شد “ترافلاپ” یا TFLOP است. همین چند روز قبل بود که گزارش هایی درباره پروژه اسکورپیوی مایکروسافت به توان 6 ترافلاپی آن اشاره داشتند و موارد شبیه به آن را در بنچمارک های منتشر شده از پردازنده های گرافیکی AMD و انویدیا نیز مشاهده کرده اید. اما ترافلاپ چیست و چرا دانستن آن اهمیت دارد؟

TFLOP همان طور که اشاره شد خلاصه شده عبارت طولانی تر teraflop یا ترافلاپ است که می توان آن را راهی برای اندازه گیری توان یک رایانه در نظر گرفت. استفاده از ترافلاپ نشان می دهد تمرکز اصلی به جای فرکانس به صورت گیگاهرتز، بر توان محاسباتی قرار داشته است. در نتیجه یک ترافلاپ نشان دهنده توانایی یک پردازشگر برای محاسبه یک تریلیون عملیات floating point در هر ثانیه می باشد. برای مثال زمانی که عنوان می شود پروژه اسکورپیو دارای 6 ترافلاپ است یعنی ساختار پردازشی آن قادر است به صورت میانگین 6 تریلیون محاسبه floating point را در هر ثانیه انجام دهد.

اما محاسبات floating point دقیقا چه موجوداتی هستند؟ این محاسبات در واقع راهی برای سنجیدن توان محاسباتی یک رایانه به حساب می آیند. Floating point (همان ممیز در ریاضی) یا اعداد حقیقی مجموعه ای از عددها شامل اعداد صحیح، اعداد دارای اعشار، اعداد اصم (مانند عدد پی) و شبیه به آنها هستند. از نقطه نظر محاسباتی، یک محاسبه floating point هر محاسبه متناهی است که از اعداد دارای اعشار استفاده می کند. استفاده از این عددها به جای عددهای صحیح و بدون ممیز به این دلیل کاربردی تر است که عملیاتی که رایانه ها عموما با آنها سروکار دارند شامل اعدادی با اعشار متناهی بوده و در دنیای واقعی نیز همین قوانین برقرارند. پس FLOP می تواند تعداد معادلات شامل اعداد اعشاری را که یک پردازنده در هر ثانیه حل می کند نشان می دهد. هر دستگاه به FLOP مشخصی نیاز دارد. برای مثال یک ماشین حساب ساده برای عملکرد بهینه تنها به چیزی در حدود 10 فلاپ نیاز دارد. در نتیجه زمانی که درباره مگافلاپ (یک میلیون محاسبه floating point)، گیگافلاپ (یک میلیارد محاسبه) و ترافلاپ (یک تریلیون محاسبه) صحبت می کنیم می توانید حدس بزنید داستان از چه قرار است.

تولید کنندگان برای آنکه نشان دهند دستگاه های ساخته شده توسط آنها در مقایسه ای صحیح با سایر دستگاه ها چه عملکردی دارند از FLOP استفاده می کنند. اما اگر شما بخواهید فلاپ یک دستگاه دلخواه را حساب کنید می توانید از رابطه زیر کمک بگیرید:

فلاپ = سوکت ها x (هسته ها / سوکت) x کلاک x (عددFLOP / چرخه)

همین ماجرا برای کارت های گرافیکی نیز صحیح است. آنچه ما به عنوان گرافیک رایانه ای میبینیم در واقع اشکال هندسی عظیمی هستند که در حال رندر شدن بوده و در موقعیت های مختلفی روی نمایشگر قرار می گیرند. اما پردازنده ها برای نمایش دادن این شکل های هندسی نقاشی نمیکشند و به جای این کار از ریاضیات استفاده می کنند. برای مثال می توانید زاویه و موقعیت قرار گیری هر شکل هندسی بسیار کوچک را به عنوان یک محاسبه floating point در نظر بگیرید.

حالا وقت آن رسیده که به یک سوال مهم پاسخ دهیم: آیا ترافلاپ بیشتر به معنی دستگاه های سریعتر و گرافیک بهتر است؟ در اکثر موارد بله اما همیشه خیر. در واقع گاهی اوقات پردازشگرهای گرافیکی ساخته می شوند که دارای عدد ترافلاپ بیشتری هستند اما عملکرد آنها در مقایسه با کارت هایی با ترافلاپ کمتر، ضعیف تر است. باید این نکته را در نظر داشت که عملکرد دستگاه ها در دنیای واقعی وابسته به پارامترهای مختلفی مانند ساختار پردازنده، بافر فریم، سرعت هسته و موارد مهم دیگر است و تنها ترافلاپ نمی تواند نشان دهنده قدرت یک کارت باشد. اما باید به یک نکته دیگر نیز اشاره کرد. تا همین چند سال قبل پردازشگرهای گرافیکی حتی توانایی نزدیک شدن به سطح یک ترافلاپ را هم نداشتند اما حالا با پیشرفت های عظیم در ساخت چیپ ها، دسترسی به توان بین 6 تا 11 ترافلاپ هم عادی به نظر می رسد. در حال حاضر محققان در حال کار بر روی ابر رایانه هایی با توان بیش از 100 ترافلاپ هستند و حتی اولین نشانه ها از ورود به عصر پتافلاپ (هر پتافلاپ معادل هزار ترافلاپ است) نیز ظاهر شده اند.