در اين بخش شما ميتوانيد درباره سخت افزار كامپيوتر به بحث و تبادل نظر بپردازيد
Super Moderator

Super Moderator



نماد کاربر
پست ها

1166

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 14 مرتبه
تاريخ عضويت

سه شنبه 3 مرداد 1385 11:49

آرشيو سپاس: 3168 مرتبه در 620 پست

بررسي عملکرد پهناي باند و مقدار حافظه در عملکرد کارت‌ گرافيک

توسط SHAHRAM » دوشنبه 18 مرداد 1389 21:58












مقدمه
دربين کنسول‌هاي مختلف بازي‌، شمار زيادي از افراد، از کامپيوترهاي شخصيبراي اين منظور استفاده مي‌کنند. چنين کامپيوتر‌هايي براي اجراي بازي‌هايکامپيوتري مدرن در بهترين حالت، بايد داراي  پردازنده‌هاي قدرتمند،حافظهاصلي با سرعت و حجم مناسب و از همه مهم تر کارت گرافيک به روز و سريعباشند.
آمار و تجربه در بين فروشندگان قطعات سخت افزاري کامپيوترهايشخصي، نشان مي‌دهد بيشتر افرادي که از کامپيوترهاي شخصي خود براي اجرايبازي‌هاي کامپيوتري نيز استفاده مي‌کنند، هزینه ای بين 90 الي 150 هزارتومان را براي خريد کارت گرافيک کنار مي‌گذارند.
حال جالب استبدانيد، بيشترين تنوع در بين کارت‌هاي گرافيک با مدل‌هاي يکسان از نظرسرعت و حجم حافظه و ... در اين محدوده قيمت وجود دارد. لذا همواره در بينخريداران نوعي دو دلي وجود دارد که انتخاب نهايي را مشکل مي‌سازد.
در اين مقاله قصد داريم با اتکا به تست‌هاي استاندارد و مختلف انتخاب را براي شما آسان‌تر سازيم.

معرفي
قبلاز شروع هر گونه توضيح ابتدا لازم است، بخش‌هاي مختلف و عواملي که درافزايش توانايي و سرعت کارت‌هاي گرافيک نقش مهمي‌ايفا مي‌کنند را نامببريم.

GPU :
پردازندهگرافيکي که به اصطلاح لاتين Graphic Processing Unit ناميده مي‌شود نوعيپردازنده است که بر اساس پردازش موازي کار مي‌کنند و بر خلاف CPU که ازدستورالعمل‌هاي(Single Instruction Multiple Data)SIMD  براي پرداش برداراستفاده مي‌کنند، از دستورالعمل‌هاي  (Single Instruction MultipleThread)SIMTبراي اين منظور استفاده مي‌کنند.
عوامل زيادي در افزايشتواناييGPU  موثرند، از اين موارد مي‌توان به تعداد پردازنده‌هايجرياني(Stream Processors)‌ به کار رفته در آن، فرکانس هسته و فرکانسپردازنده‌هاي سایه زن  (Shader Clock)و در نهايت کيفيت و بازدهي معماري بهکار رفته در GPU اشاره کرد.


شکل 1: نمايي از چيپ کارت گرافيک

Video Memory
اينحافظه که به اصطلاح Local Video Memory ناميده مي‌شود و بر روي بورد کارتگرافيک مستقر است به طور مستقيم با پردازنده گرافيکي (GPU) و به واسطه MCHيا چيپ کنترلر حافظه مادربورد، با پردازنده مرکزي (CPU) و در نهايت  حافظهاصلي سيستم(RAM) در ارتباط است.
Interface يا اصطلاحا درگاهي که اينارتباط را بين حافظه VGA و مادربورد مرتبط مي‌سازد، در کامپيوترهاي امروزيPCI-Express نام دارد که در نسخه 1.0 ، سرعت تبادل اطلاعات حداکثر 8GB/S ودر نسخه 2.0 اين مقدار، حداکثر به 16GB/S مي‌رسد.
آنچه در نگاه اولاز نرخ تبادل اطلاعات، بين حافظه کارت‌هاي گرافيک و حافظه اصلي سيستماستنتاج مي‌شود، اين است که تراکنش اطلاعات بين اين دو، به اندازه سرعتتبادل اطلاعات بين GPU و حافظه محلي موجود در کارت گرافيک به مراتب اهميتکمتري دارد. اين موضوع دو دليل عمده دارد:
پهنايباند حافظه اصلي سيستم در پلتفرم‌هاي کنوني و رايج کمپاني‌هاي Intel و AMDحتي با استفاده از بهترين و پرسرعت‌ترين حافظه‌هاي موجود به ندرت از مقدارحداکثر 16GB/S عبور مي‌کند ( البته با وجود پلتفرم جديد Corei7 کمپانياينتل اين موضوع کمي‌اهميت بيشتري پيدا خواهد کرد). همچنين پهناي باندارتباط GPU با حافظه Local در مدل‌هاي‌ قدرتمند کارت‌هاي گرافيک موجود دربازار چيزي بيشتر از 100GB/S است که اختلاف فاحش بين اين دو، به وضوح اينمسئله را ثابت مي‌کند.
معمولاموتور‌هاي گرافيکي به کار رفته در بازي‌هاي کامپيوتري و بسياري از نرمافزار‌هاي ويرايش تصاوير 3D به گونه‌اي کد نويسي و در نهايت بهينه سازيمي‌شوند که ارتباط بين اين دو حافظه، حداقل در رزوليشن‌ها و تکنيک‌هايهموار کردن ناصافي‌ها (Anti-Aliasing) متعارف به کمترين مقدار خود برسد.


شکل 2: حافظه کارت گرافيک به طور مستقيم با GPU، CPU و حافظه اصلي سيستم در ارتباط است.

ازآن گذشته، هدف اصلي ما در اين مقاله بررسي نتايج به دست آمده در ماحصلتغييرات حجم و پهناي باند حافظه موجود بر روي بورد کارت گرافيک مي‌باشد کههمانطور که قبلا اشاره کرديم به صورت مستقيم با GPU در ارتباط است.

حجم حافظه ( Memory Size ) :
کارت‌هايگرافيکي مدرن و امروزي معمولا بيش از256MB  حافظه بر روي برد خود دارند.همچنين تجربه و نتايج به دست آمده در تست‌هاي مختلف نرم افزار‌ها وبرايشتصاوير 3 بعدي و بازي‌هاي کامپيوتري مدرن نشان داده است که در رزوليشن‌هايمتعارف که کاربردهاي عمومي‌بيشتري دارند (رزوليشني که مونيتورهاي ال‌سي‌ديحداکثر 20 اينچ موجود در بازار پشتيباني مي‌کنند) و همينطور مقدار جزئياتقابل پردازش به نحو قابل قبول توسط کارت‌هاي گرافيک رده متوسط، 512MB حافظه Local به خوبي جوابگوي نياز‌هاي کنوني و حتي آينده نزديک است.

پهناي باند حافظه ( Memory Bandwidth )
2 عامل مهم، در شکل گيري پهناي باند بين GPU و حافظه Local ، نقش مهمي ‌دارند :

width Memory Bus :
درواقع واسط حافظه ناميده مي‌شود. اين واسط در کارت‌هاي گرافيک مدرن امروزيبيش از 256Bit مي‌باشد. کمپاني‌هاي سازنده، با توجه به  Controller به کاررفته در GPU و محاسبه قيمت تمام شده کارت‌هاي گرافيک، اين مقدار را تعيينمي‌کنند. لازم به ذکر است که يکي از مهم ترين عواملي که قيمت تمام شده يککارت گرافيک را در نهايت تعيين مي‌کند همين عامل مي‌باشد.

Memory Clock :
فرکانسکاري حافظه  نيز عامل ديگر است که در شکل گيري پهناي باند حافظه موثرمي‌باشد، اين عامل خود در وحله اول به تکنولوژي ساخت حافظه وابسته است. هريک از تکنولوژي‌هاي DDR ،DDR2 ،DDR3 ، GDDR4 وGDDR5 محدوه فرکانس خاص خودرا دارند. براي مثال حافظه‌هاي DDR2، در استاندارد JEDEC و با توجه بهمدل، در محدوده فرکانسي 1066MHz - 800MHz - 667MHz - 533MHz - 400MHz کارمي‌کنند و داراي ولتاژ کاري1.8v  هستند. همچنين مدل‌هاي GDDR2 اينحافظه‌ها که از استاندارد‌هاي JEDEC تبعيت نمي‌کنند در  Cycle time‌هايکمتر و با ولتاژي حدود 2.0v کار مي‌کنند. حافظه‌هاي DDR3 نيز تحت هماناستاندارد JEDEC در محدوده فرکانسي
800MHz - 1066MHz - 1333MHz -1600MHz و با ولتاژ کاري حدودا 1.5v کار مي‌کنند. همچنين مدل‌هاي GDDR3نيز با Cycle time‌ هاي کمتر و ولتاژي حدودا تا 1.9v نيز در محدودهفرکانسي 1600MHz - 1800MHz - 2000MHz کار مي‌کنند.

براي درک بيشتر تاثير دو عامل بالا مي‌توانيم اين طور مثال بزنيم:
کارت گرافيکي با واسط حافظه  128 Bitو فرکانس کاري2000MHz  GDDR3 - داراي پهناي باند حافظه برابر با حداکثر 32GB/S  مي‌باشد.
حال همان کارت گرافيک با واسط حافظه 256 Bit و فرکانس کاري GDDR2 -1000MHz نيز داراي همان پهناي باند حداکثر 32GB/S مي‌باشد.
در واقع مشاهده کرديد که اين دو عامل در واقع مکمل يکديگر مي‌باشد.

تست و بررسي و تحليل نتايج
براياين منظور از يکي از مدل‌هاي پرفروش بازار، يعني nvidia Geforce 9500GTاستفاده کرديم. انواع و اقسام مختلف از اين مدل در بازار موجود هستند.
مشخصاتفني چيپ گرافيکي G96 کمپاني nVidia که در اين مدل به کار رفته و همچنينمدل حافظه‌هاي توصيه شده توسط کمپاني سازنده چيپ مطابق شکل 3 است:


شکل 3 : مشخصات فني چيپ گرافيکي G96

همانطورکه در جدول فوق مشخص است، کمپاني سازنده، حجم حافظه از نوع DDR3 1600MHzرا 256MB تعيين کرده است، همچنين براي مدل DDR2 استفاده از حافظه با حجم512MB و فرکانس کاري 1000MHz را کافي دانسته است. در واقع سياست‌هايکمپاني سازنده  براي کنترل قيمت تمام شده مدل مورد نظر، در زماني اعمالشده بود که قيمت جهاني حافظه‌ها بالا بوده، در حال حاضر که قيمت جهانيحافظه‌هاي ياد شده به مقدار قابل توجهي کاهش يافته، حتي کمپاني‌هاي معتبرنيز اقدام به استفاده از حافظه‌هاي مختلف با حجم‌هاي دو برابر مقدار يادشده کرده‌اند. لازم به ذکر است که تقريبا تمام کمپاني‌هاي تولید کنندهکارت‌هاي گرافيک که از مدل 1GB حافظه DDR2 براي اين مدل استفاده نموده‌انداز نوع DDR2-800MHz در اين استفاده کرده¬اند. اين تغيير، بدون شک جهتکنترل قيمت تمام شده محصول بوده است.

لابراتوار رايانه خبر براي اين مقاله دو مدل زير را تهيه کرده‌ است :
Model : SPARKLE Nvidia Geforce 9500GT
Memory Type : GDDR3 1600MHz
Memory Size : 512MB
Memory Width : 128Bit


شکل 4 : مشخصات کارت انتخابي 1

Model : SPARKLE Nvidia Geforce 9500GT
Memory Type : DDR2  800MHz
Memory Size : 1024MB  
Memory Width : 128Bit


شکل 5 : مشخصات کارت انتخابي 2

در حال حاضر اين دو مدل با قيمت مشابه حدود 90 هزار تومان در بازار ايران ( با گارانتي شرکت فاره ) موجود هستند.
همانطورکه از مشخصات مدل‌هاي بالا نمايان است، ما دو مدل را انتخاب کرديم، به اينصورت که پهناي باند حافظه در مدل DDR3 دو برابر و از سوي ديگر حجم حافظهدر مدل DDR2  2 برابر مدل DDR3 است.
در واقع هدف اصلي ما از اينمقاله، بررسي و تست شرايط بالا بود تا تاثيرات حجم و پهناي باند حافظه رادر کارت‌هاي گرافيک با GPU‌هاي يکسان مشاهده کنيم.  

شرايط تست :
براي تست کارت‌هاي گرافيک ياد شده از سيستم پلتفرم اينتل لابراتوار رايانه خبر استفاده نموديم.

جدول 1: جدول مشخصات سيستم تست
ازآنجا که تقريبا تمام بازي‌هاي کامپيوتري مدرن بر پايه DirectX 10.0 پايهريزي مي‌شوند، ما هم در تست‌ها به غير از تست 3DMARK 06 تماما از بازي‌هايکامپيوتري و نرم افزار معتبر بر پايه Direct X 10 بهره برديم.
همچنيناين پيش‌بيني را نيز کرديم که چون حافظه Local فقط زماني به خوبي محکمي‌خورد که تست‌ها در رزوليشن‌هاي بالا و تنظيمات جزييات بازي بالا انجامشود، به همين دليل تست ها تماما با حداکثر رزوليشن قابل پشتيباني توسط يکمونيتور ال‌سي‌دي 20 اينچ رايج (1680 x 1050) و جزييات گرافيکي بالا انجامشده است. همچنين اگر FPS در حين تست قابل قبول بود از Anti-Aliasing نيزدر تست استفاده کرديم.

تست(3DMARK 06 (DX 9.0
تستمزبور همواره يکي از بهترين تست ها جهت محک زنی کارت‌هاي گرفيک بوده، ايننرم افزار با استفاده از تست‌هاي مجزا، تکنيک‌هاي سايه‌زني رنگ  ShaderModel 2.0 و Shader Model 3.0 کارت‌هاي گرافيک را با تست‌هاي نسبتا سنگينارزيابی می کند.


شکل 6

آنچه از نگاه اول از نتيجه اين تست بدست مي‌آيد اين است که برتري 30% درصدي مدل 512MB DDR3 به روشني نمايان است.

تست(3DMARK Vantage (DX 10.0
اينتست بدون شک يکي از سنگين‌ترين و در عين حال معتبرترين تست‌هاي Direct X10.0 محسوب مي‌شود. اين تست به شدت در رزولوشن‌هاي بالا، حافظه Localموجود بر روي بورد کارت گرافيک را اشغال مي‌کند و از زواياي مختلف نظيراستفاده از آخرين تکنولوژي‌هاي سايه زني رنگ (Shader model 4.0) و نورپردازي، GPU را مورد آزمايش قرار  مي‌دهد. همچنين اگر کمي ‌موشکافانه درحين تست اين نرم افزار CPU Usage را مشاهده کرده باشيد، متوجه مي‌شويد کهتست‌هاي GPU اين نرم افزار به شدت نسبت به پردازنده ايزوله هستند، به بيانديگر پردازنده در تست ياد شده خود را دخالت نمي‌دهد يا اينکه تاثير بسيارکمي دارد و فقط کارت گرافيک است که مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. اين خصيصه،نرم افزار ياد شده را در زمره نرم افزار‌هاي کاملا تخصصي تست کارت‌هايگرافيک قرار مي‌دهد.


شکل 7

در اين تست نيز برتري 40% درصدي، با مدل 512MB DDR3 است.

تست(Call of Juarez (DX 10.0
اينبازي يکي از بازي‌هاي پرفروش و در عين حال مدرن که در بسياري از منابعمعتبر تست و بررسي سخت افزار، مرجع معتبري براي تست کارت‌هاي گرافيک است.


شکل 8

در اينتست نسبتا سنگين نيز برتري 42% درصدي مدل 512MB DDR3 مشهود است. در واقعنتيجه به دست آمده براي هر دو مدل به دليل کم بودن FPS مناسب نيست، وليهدف اصلي ما از اين تست تحت فشار قرار دادن هر دو مدل بود که به خوبي محققشده است.

تست(Crysis warhead (DX 10.0
بدونشک، شاهکار کمپاني Crytek با بهره گيري از موتور گرافيکي قدرتمند CryEngine تا به امروز، بهترين بازي از لحاظ گرافيکي است، در اين بازيکامپيوتري از آخرين تکنولوژي‌هاي سايه پردازي، سايه زني رنگ‌ها و همين طورجلوه‌هاي واقع گرايانه تصوير براي داشتن طبيعي‌ترين صحنه‌ها، استفاده شدهاست.


شکل 9

در اين تست نيز مدل 512MB DDR3 با اختلاف 33% درصدي، عملکرد بهتري نسبت به مدل 1GB DDR2 داشت.

تست(DEVIL MAY CRY 4 (DX 10.0
اينتست نيز، به دليل استفاده از جلوه‌هاي واقع گرايانه بسيار مهيج و طرفدارانکثير اين بازي، در بسياري از منابع تست و بررسي قطعات سخت افزاري مورداستفاده قرار مي‌گيرد.


شکل 10

در اين تست نيز، باوجود برتري  35% درصدي مدل 512MB DDR3، جايي براي بحث باقي نمي‌ماند.

تست(Far Cry 2 (DX 10.0
FarCry 2 نيز با بهره بردن از موتور گرافيکي Cry Engine از آخرين تکنولوژهايگرافيکي به کار رفته در بازي‌هاي کامپيوتري مدرن، پشتيباني مي‌کند، در اينبازي کامپيوتري شما مي‌توانيد دورنمايي چند کيلومتري از جنگل‌هاي آفريقارا به همراه نور پردازي مثال زدني، مشاهده کنيد.


شکل 11

در آخرين تست اين مقاله نيز، کماکان مدل 512MB DDR3 حدودا 25% عملکرد بهتري نسبت به مدل   1GB DDR2 داشت.

نتيجه نهايي
همانطورکه  نتايج تست‌ها نشان مي‌دهد، به طور ميانگين مدل 512MB DDR3 حدودا 34%از مدل 1GB DDR2  نتايجي بهتري کسب کرده است. در واقع حجم حافظه بيشتر حتيدر رزوليشن‌هاي بالا نتوانست به هيچ وجه، ضعف پهناي باند حافظه را جبرانکند. از سوي ديگر اگر نتايج را به صورت موشکافانه بررسي کرده باشيد، واحيانا از طرفداران بازي‌هاي کامپيوتري باشيد، متوجه خواهيد شد که مقدارفريم در ثانيه (FPS) در اکثر تست‌ها کمتر از مقدار قابل قبول براي داشتنحداقل کيفيت مطلوب براي اجراي بازي‌هاي مورد نظر است ( اگر آستانه کيفيتمطلوب را 20FPS در نظر بگيريم ). در نتيجه، حتي براي داشتن کيفيتيمطلوب‌تر، بايد رزوليشن و جزئيات کمتري را براي اجراي قابل قبول بازي‌هايکامپيوتري نام برده، به کار بگيريم.
در واقع اينطور مي‌تواننتيجه‌گيري کرد که در کاربردهاي معمولي، نظير بازي‌هاي کامپيوتري،نرم‌افزار‌هاي فني مهندسي رايج و... حجم بيشتر حافظه گرافيکي Local،  نسبتبه مقدار استاندارد تعيين شده توسط کمپاني سازنده پردازنده گرافيکي، درکارت‌هاي گرافيک رده متوسط و رده ضعيف، به هيچ وجه راهکار مناسبي برايافزايش کارايي نهايي نيست. از طرفي ديگر همانطور که قبلا اشاره کرديم،کمپاني‌هاي تولید کننده کارت‌هاي گرافيکي براي کنترل قيمت تمام شدهمدل‌هاي ياد شده، با افزايش حجم حافظه گرافيکي، از حافظه‌هايي با سرعتکمتر استفاده مي‌کنند که در نهايت کاهش پهناي باند حافظه را به دنبالدارد. اين امر نيز همانطور که در اين تست و بررسي ديديم، نتيجه خوبي را بهدنبال ندارد.
و سرانجام، در سخن پاياني مي‌توان به اين نکته اشارهکرد که در کارت‌هاي گرافيکي امروزي که پردازنده‌هاي گرافيکي نقش بسياربيشتري نسبت به پردازنده مرکزي در اجراي جلوه‌هاي سه بعدي دارند ، حجمحافظه گرافيکي بيشتر نمي‌تواند عاملي براي برتري باشد، بلکه پهناي باندحافظه است که نقش محوري تري در اين امر دارد.

منبع:کامپیوتر نیوز
"هرکس از راه رسید نانش دهید و از ایمانش مپرسید . چه ، آنکس که به درگاه باریتعالی به جان ارزد ، قطعا بر سفره بوالحسن به نان ارزد "
( شیخ ابوالحسن خرقانی )

کاربران زیر از شما کاربر محترم جناب SHAHRAM تشکر کرده اند:
sinaset, SAMAN, hamed_713, arashtabaie, Ass@ss!N, Mahdi1944

 


  • موضوعات مشابه
    پاسخ ها
    بازديدها
    آخرين پست

چه کسي حاضر است ؟

کاربران حاضر در اين انجمن: بدون كاربران آنلاين و 3 مهمان