راهنمایی قبل از خرید: نگاهی به اصطلاحات مورد استفاده در کارت گرافیک

کارت گرافیک برای کاربران و به خصوص گیمرها آنقدر جذاب است که حساسیت بسیار زیادی برای انتخاب آن به خرج می‌دهند. حتی درصد قابل توجهی از بودجه خود را به این قطعه اختصاص می‌دهند تا بهترین کارآیی را دریافت کنند. انتخاب کارت گرافیک به دلیل پارامترهای فراوانی که وجود دارد بسیار دشوار است. زمانی که دو یا چند کارت را با یکدیگر مقایسه می‌کنید، به طور حتم مشخصات فراوانی برای مقایسه مشاهده می‌شود که هر کدام از آنها نقش قابل توجهی در کارآیی و عملکرد کارت گرافیک ایفا می‌کند. در نظر عموم کاربران، حجم حافظه گرافیکی تنها ملاک برای انتخاب کارت گرافیک شناخته می‌شود اما با مطالعه این مطلب می‌توانید با پارامترهای مختلف و اساسی آشنا شوید.

 تصویر 1: معماری ریز پردازنده Maxwell و مشخصات پردازنده گرافیکی GM204 انویدیا

معماری پردازنده گرافیکی (GPU Architecture)

پردازنده گرافیکی که به اختصار GPU نامیده می‌شود، اصلی‌ترین قطعه و مهم‌ترین بخش یک کارت گرافیک به شمار می‌رود. در حال حاضر پردازنده‌های گرافیکی Maxwell انویدیا و Fiji کمپانی AMD به عنوان آخرین نسل از پردازنده‌های گرافیکی به شمار می‌روند و هر دو کمپانی در حال آماده سازی پردازنده‌های گرافیکی جدید هستند. معماری Maxwell انویدیا تشکیل دهنده کارت گرافیک‌های سری 900 این کمپانی به شمار می‌رود و محصولات مختلفی مانند GTX 950 و GTX 980 Ti توسط این معماری تولید شده اند. معماری Fiji در کارت گرافیک‌های سری Fury کمپانی AMD مورد استفاده قرار گرفته و حضور چیپ ست‌های حافظه موسوم به HBM به میزان بسیار زیادی این محصولات را از کمپانی رقیب متمایز کرده است. در هر نسل جدید، دو کمپانی فعال سعی در ارائه کارآیی بهتر به ازای توان مصرفی کمتر دارند و از این رو بهینه سازی فناوری ساخت را در دستور کار خود قرار می‌دهند. هر چند Nvidia و AMD به خوبی نشان دادند که برای ارائه کارآیی بهتر همواره نباید به فناوری ساخت جدیدتر فکر کرد و با بهینه سازی معماری فعلی نیز می توان به خواسته‌های خود دست پیدا کرد. نسل آینده پردازنده‌های گرافیکی انویدیا با نام Pascal شناخته می‌شوند و کمپانی رقیب نیز معماری Arctic Islands را تدارک دیده است.

 تصویر 2: لیتوگرافی 14 نانومتری برای کارت گرافیک‌های سال 2016 کمپانی AMD

فناوری ساخت (Lithography)

فناوری ساخت مانند پردازنده مرکزی برای پردازنده گرافیکی نیز اهمیت فراوانی دارد و امکانات جدید به واسطه فناوری ساخت در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. در حال حاضر هر دو کمپانی انویدیا و ای ام دی از فناوری ساخت 28 نانومتری بهره می‌برند و در سال 2016 شاهد بهینه سازی قابل توجهی در این بخش خواهیم بود. در حال حاضر لیتوگرافی 14 نانومتری Global Foundries برای نسل آینده پردازنده‌های گرافیکی AMD تایید شده ولی خبری رسمی در خصوص انویدیا منتشر نشده است. پیش از این انویدیا و سامسونگ به دلیل عدم توافق مالی از خیر فناوری ساخت 14 نانومتری گذشتند و هم اکنون پردازنده‌های نسل آینده این شرکت در هاله ای از ابهام قرار دارند. به نظر می‌رسد انویدیا روی فناوری 16 نانومتری یکی از تولیدکنندگان نیمه هادی حساب باز کند. لیتوگرافی 16 نانومتری TSMC نزدیک‌ترین گزینه انویدیا در حال حاضر به شمار می‌رود و انویدیا تمام تلاش خود را برای رقابت با AMD انجام خواهد داد.

تصویر 3: تفاوت در چینش چیپ ست‌های حافظه GDDR5 و HBM

نوع حافظه گرافیکی (Memory Type)

در سال 2015 کمپانی AMD از نسل جدید حافظه‌های گرافیک موسوم به HBM در کارت‌های سری Fury استفاده کرد که نتیجه آن با آنچه که مورد انتظار کاربران بود، تفاوت عجیبی داشت. با این حال ساختارشکنی و ارائه فناوری‌های جدید توسط AMD آغاز راهی متفاوت برای کارت گرافیک‌ها به شمار می‌رود. حافظه HBM برای اولین بار در سال 2010 و طی یک پروژه مشترک بین AMD و Hynix پایه گذاری شد و این استاندارد در سال 2013 مورد تایید JEDEC قرار گرفت. ایده پردازی تا به تولید رسیدن یک کارت گرافیک با استفاده از HBM در حدود 5 سال به درازا کشید و با این شرایط باید در سال‌های آینده نیز محصولاتی با این نوع از حافظه را در بازار مشاهده کنیم. در هر دو نسل HBM تنها می توان 4 چیپ ست را در دو سمت پردازنده گرافیکی نصب کرد و در نسل دوم، حجم قابل پشتیبانی توسط هر چیپ ست افزایش یافته است. عدم بهره گیری انویدیا از HBM و وفادار ماندن به چیپ ست‌های GDDR5 برای دوستداران این برند نگران کننده بود اما نتایج تست و مقایسه کارت گرافیکی مانند GTX 980 Ti با R9 Fury X آنها را به آینده امیدوار کرد. نکته بسیار مهم در خصوص چیپ ست‌های حافظه HBM قیمت بالای آنهاست که در قیمت نهایی کارت گرافیک تاثیرگذار است و به همین دلیل فناوری جدیدی بر پایه GDDR5 شکل گرفت. چیپ ست حافظه GDDR5X به عنوان نسل جدید حافظه‌های گرافیکی برای محصولات ارزان تر و به نوعی میان رده در نظر گرفته شده است اما با این وجود بهینه سازی های قابل قبولی روی آن صورت گرفته است. افزایش سرعت انتقال داده، افزایش پهنای باند و حجم حافظه بیشتر از تفاوت‌های اصلی چیپ ست‌های GDDR5X به شمار می‌رود.

تصویر 4: حضور چهار چیپ ست حافظه HBM در دو سمت پردازنده گرافیکی Fiji

حجم حافظه گرافیکی (Memory Size)

به طور کلی می توان گفت که درصد قابل توجهی از کاربران به حجم حافظه گرافیکی بیش از حد توجه می‌کنند و این پارامتر برای آنها اهمیت فراوانی دارد اما در حقیقت، حجم حافظه گرافیکی همه چیز نیست و این مقوله تنها یکی از ویژگی‌های کار گرافیک به شمار می‌رود. در حال حاضر حداقل حجم حافظه در کارت‌های سطح پایین و ارزان قیمت موجود در بازار، یک گیگابایت از نوع GDDR3 است و کارت گرافیک‌های مناسب برای گیم به حافظه GDDR5 مجهزند که حجم حافظه متفاوتی از یک تا 12 گیگابایت را شامل می‌شود. کارت‌های مجهز به چیپ ست حافظه HBM نیز در اولین نسخه خود به 4 گیگابایت حافظه مجهز است و طبق اعلام AMD و Nvidia این میزان در نسل دوم به 8 گیگابایت افزایش خواهد یافت. در حال حاضر بخش قابل توجهی از توان مورد نیاز برای عملکرد بهتر سیستم در اجرای بازی‌های جدید توسط کارت گرافیک تامین می شود و حجم حافظه نیز در این کاربرد بسیار تاثیرگذار است. حجم حافظه زمانی تاثیر گذار است که پردازنده گرافیکی قدرت کافی برای به کارگیری از آن را داشته باشد و به طور حتم حضور چند گیگابایت حافظه برای یک کارت ارزان قیمت نمی‌تواند تاثیری روی عملکرد آن اعمال کند.

تصویر 5: افزایش فرکانس هسته و حافظه گرافیکی با استفاده از نرم افزار تحت ویندوز

فرکانس هسته و حافظه گرافیکی (GPU/Memory Frequency)

فرکانس هسته و حافظه گرافیکی نقش تعیین کننده ای در عملکرد کارت گرافیک ایفا می‌کند اما افزایش این دو پارامتر با محدودیت‌هایی مواجه است. چیپ ست پردازنده و چیپ ست حافظه گرافیکی بر اساس فرکانس به فعالیت می‌پردازند که به صورت مگاهرتز (و همین طور گیگاهرتز) معرفی می‌شود. در سال‌های نه چندان دور دستیابی به فرکانس یک گیگاهرتز برای فرکانس هسته یا حافظه گرافیکی غیر قابل باور بوده اما هم اکنون عبور از فرکانس 2 گیگاهرتز نیز غیر طبیعی به شمار نمی‌رود. هر چند فرکانس 2 گیگاهرتز با استفاده از کارت گرافیک‌های فعلی تنها به واسطه اورکلاک قابل دستیابی است اما با بهینه سازی فناوری ساخت و معماری ریزپردازنده می توان به چنین فرکانسی در نسل‌های آینده امیدوار بود. فرکانس هسته اکثر کارت‌های نسل جدید بالاتر از 1000 مگاهرتز است و سایر محصولات که فرکانس کمتری دارند با اورکلاک بسیار ساده می‌توانند در محدوده یک گیگاهرتز و حتی بیشتر از آن فعالیت کنند. فرکانس چیپ ست‌های حافظه به دو صورت بیان می‌شود که شامل فرکانس کاری و فرکانس موثر می‌شود. برخی از شرکت‌های تولید کننده کارت گرافیک، تنها به فرکانس موثر حافظه اشاره می‌کنند و این سوال برای بسیاری از کاربران مطرح می‌شود که چگونه فرکانس موثر را به فرکانس پایه تبدیل کنیم. در چیپ ست‌های حافظه GDDR3 باید میزان حافظه موثر را تقسیم بر 2 کنیم و به این صورت اگر فرکانس موثر حافظه گرافیکی شما 1600 مگاهرتز اعلام شده، در حقیقت فرکانس پایه آن 800 مگاهرتز است و این مورد را به همراه سایر مشخصات توسط نرم افزار GPU-Z بررسی کنید اما در حافظه‌های GDDR5 باید فرکانس حافظه موثر را تقسیم بر 4 کنید که در این صورت فرکانس موثر 7000 مگاهرتز به 1750 مگاهرتز در عمل تبدیل می‌شود.

تصویر 6: مقایسه مشخصات چیپ ست‌های حافظه GDDR3، GDDR5 و HBM

پهنای باند (Memory Bandwidth)

پهنای باند حافظه نشان دهنده مجموع حجم قابل تبادل میان GPU و چیپ ست‌های حافظه است و نقش مهمی در عملکرد کارت گرافیک بازی می‌کند. به دلیل ارتباط مستقیم GPU و Memory، باید نسبت متعادلی برای پارامترهای پردازنده گرافیکی و مشخصات چیپ ست‌های حافظه در نظر گرفته شود. در صورتی که پردازنده گرافیکی در سطح بالاتری نسبت به حافظه قرار گیرد یا پهنای باند در سطح بالاتری نسبت به پردازنده گرافیکی باشد، به اصطلاح سبب ایجاد گلوگاه می‌شود و کارآیی مورد انتظار به دست نمی‌آید. پهنای باند با استفاده از اورکلاک چیپ ست حافظه افزایش می‌یابد و روی عملکرد کارت گرافیک تاثیرگذار است. پهنای باند حافظه (Memory Bandwidth) براساس معیار گیگابایت در ثانیه (GB/s) ارزیابی می-شود و بالاتر بودن این میزان نشان دهنده قدرت بیشتر کارت گرافیک است. سه پارامتر مهم در بخش حافظه می‌تواند روی پهنای باند، موثر واقع شود که شامل حجم، فرکانس و رابط حافظه می‌شود.

رابط حافظه (Memory Bus Width)

رابط حافظه که با واحد بیت ارزیابی می‌شود. در حال حاضر چیپ ست‌های حافظه HBM با 4096 بیت، بالاترین میزان رابط حافظه را در اختیار کاربران قرار می‌دهد. چیپ ست‌های حافظه GDDR5 نیز در بالاترین سطح خود می‌توانند به ازای هر هسته پردازشی، رابط 512 بیت را ارائه دهند. رابط حافظه در کارت‌های ارزان قیمت مجهز به چیپ ست GDDR3 برابر با 64 بیت بوده و این میزان در کارت‌های میان رده به 128 و 256 بیت برای چیپ ست‌های GDDR5 افزایش می‌یابد. هر چند کارت‌های مجهز به چیپ ست GDDR3 به طور حتم رابط 64 بیتی در اختیار شما قرار نمی‌دهند و در محصولاتی که سال‌ها پیش تولید می‌ شدند، رابط بالاتری برای این نوع از چیپ ست‌ها وجود داشت.

تصویر 7: دو کانکتور 8 پین PCI کارت گرافیک EVGA GTX 980 Ti FTW

توان مصرفی و کانکتور توان PCI

توان مصرفی به شما نشان می‌دهد که کارت گرافیک چند وات از توان پاور را صرف راه اندازی خود می کند. فناوری ساخت و معماری ریز پردازنده در توان مصرفی یک کارت گرافیک بسیار تاثیر گذار است و در هر نسل، نسبت کارآیی به توان مورد نیاز بهینه تر از گذشته می‌شود اما نحوه انتقال توان مورد نیاز، یک پارامتر مهم به شمار می‌رود که باید توجه خود روی آن متمرکز کنید. کارت‌های ارزان قیمت به طور معمول توان مورد نیاز خود را از طریق اسلات PCI مادربرد تامین می‌کنند اما کارت‌های میان رده و حرفه ای به کانکتور اختصاصی پاور نیاز دارند که شامل دو نوع 6 و 8 پین می‌ شوند. در برخی از پاورها ممکن است کانکتور ها به صورت ترکیبی 2+6 ارائه شوند، به این صورت که کانکتور در بخش انتهایی قابل جداسازی بوده و در حالت اتصال کامل به شکل 8 پین و در صورت جداسازی بخش انتهایی می‌تواند به عنوان کانکتور 6 پین مورد استفاده قرارگیرد. چنین ترکیبی برای کانکتور PCI به شرکت‌های سازنده اجازه می‌دهد تا با تعداد کانکتور کمتر، کاربران را به خواسته خود برسانند. در این شرایط نیازی به قرار دادن اتصال 6 پین و 8 پین به صورت جداگانه وجود ندارد که این مورد برای پاورهای غیر ماژولار بسیار موثر است. برای اطلاع از پاور مناسب با کارت گرافیک انتخابی روش‌های متعددی وجود دارد که یکی از آنها مراجعه به سایت شرکت سازنده گرافیک است. شرکت‌های تولیدکننده کارت گرافیک به طور معمول در سایت خود نسبت به توان مورد نیاز برای راه اندازی کارت گرافیک و سیستم مناسب با آن اطلاع رسانی می‌کنند. همچنین تعداد و نوع کانکتور مورد نیاز در وب سایت تولیدکننده مشاهده می‌شود تا بتوانید پاور مورد نیاز را خریداری کنید. در صورتی که تنها قصد ارتقا یا خریداری کارت جدید را دارید، می‌توانید به این شکل از کافی بودن قدرت پاور برای راه اندازی گرافیک مطمئن شوید. روش دیگری که بسیار دقیق تر عمل می‌کند، استفاده از محاسبه گر توان است که بسیاری از شرکت‌های تولید پاور، یک نرم افزار به این منظور طراحی و به دو صورت آنلاین و آفلاین در اختیار کاربران قرار می‌دهند. در هر دو نسخه می‌توانید قطعات سیستم خود را انتخاب و در نهایت توان مورد نیاز و حتی مدل پاور مناسب را مشاهده کنید.

تصویر 8: تفاوت نرخ فریم دو کارت گرافیک AMD با استفاده از DX 11 و DX 12

رابط نرم افزاری DirectX

رابط نرم افزاری اپلیکیشن به سیستم عامل امکان می‌دهد تا از سخت افزار بهترین عملکرد را دریافت کند. رابط نرم افزاری می‌تواند پس از شناخت سخت افزار، پارامترهای نرم افزار را بر این اساس تنظیم می‌کند. اولین نسخه از DirectX در سال 1994 و همزمان با آماده سازی سیستم عامل ویندوز 95 پایه گذاری شد و در نهایت یک سال بعد در اختیار کاربران قرار گرفت. سیستم عامل ویندوز XP در آخرین نسخه خود از DX 9.0 بهره برده و سیستم عامل‌های ویندوز 8.1,8,7 می‌توانند از DX 11 پشتیبانی کنند. آخرین نسخه این رابط در سیستم عامل ویندوز 10 با مدل DX 12 ارائه شد که پیشرفت‌های قابل توجهی در آن مشاهده شده که علاوه بر افزایش کارآیی سخت افزار کامپیوتر، عملکرد بهتری در بازی‌ها ارائه می‌کند. مقایسه صورت گرفته بین DX 11 و DX 12 نشان می‌دهد که رابط نرم افزار جدیدتر می‌تواند روی نرخ فریم کارت گرافیک در بازی‌ها موثر واقع شود و این تاثیرگذاری پس از ارائه بازی‌های مبتنی برای DirectX 12 در سال 2016 میلادی بسیار بیشتر خواهد بود.