یکی از مفاهیمی که ممکن است هنگام خرید سخت‌افزار با آن موجه و شاید کمی گیج شوید، Teraflops است. همانطور که احتمالا شما هم می‌دانید، در دنیای سخت‌افزار، همیشه به دنبال مقایسه قدرت پردازنده‌ها و کارت‌های گرافیک هستیم که ترافلاپس یکی از مهم‌ترین معیارها در این زمینه است. در این مقاله به بررسی کامل TFLOPS، مقایسه آن با دیگر معیارهای پردازشی و تأثیر آن بر عملکرد سخت‌افزارهای مدرن می‌پردازیم.

Teraflops چیست؟

Teraflops مخفف “Tera Floating Point Operations Per Second” یک واحد اندازه‌گیری برای قدرت پردازش کامپیوترها و کارت‌های گرافیک است. تِرافلاپس (TFLOPS) یعنی تریلیون عملیات ممیز شناور در ثانیه (یک تریلیون = 1/000/000/000/000). این مقدار نشان می‌دهد که یک پردازنده در هر ثانیه چند محاسبه‌ی پیچیده را می‌تواند انجام دهد. به عنوان مثال اگر یک کنسول بازی ۱۰ ترافلاپس قدرت داشته باشد، یعنی می‌تواند در هر ثانیه ۱۰ تریلیون محاسبه ریاضی انجام دهد. هرچقدر عدد ترافلاپس بیشتر باشد، قدرت پردازش دستگاه هم بیشتر است.

عملیات ممیز شناور بر ثانیه یعنی چه؟

در علوم کامپیوتر از اصطلاح ممیز شناور (floating point) به عنوان روشی برای نمایش اعداد اعشاری به طوری که محدوده‌ای وسیع از مقادیر را بپذیرند، استفاده می‌شود. اصطلاح “ممیز شناور” به این واقعیت اشاره دارد که علامت ممیز اعشار می‌تواند “شناور” باشد. یعنی می‌تواند تعداد متغیری از ارقام، قبل و بعد از علامت ممیز اعشار داشته باشد.

فرمول محاسبه Teraflops

TFLOPS= تعداد هسته‌ها×تعداد عملیات در هر سیکل×فرکانس کاری (GHz)

دلیل اهمیت ترافلاپس

با توجه به اینکه ترافلاپس معیاری برای سنجش توان پردازشی یک پردازنده است، نقش مهمی در بسیاری از حوزه‌های فناوری از جمله گیمینگ، هوش مصنوعی و ماشین برنینگ، طراحی سه بعدی و رندرینگ، شبیه سازی های علمی و مهندسی و ماینینگ و ارزهای دیجیتال دارد. کنسول‌های بازی و کارت‌های گرافیک با مقدار بالاتر ترافلاپس عملکرد بهتری در اجرای بازی‌های سنگین دارند. در حوزه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، پردازنده‌هایی با ترافلاپس بالا می‌توانند حجم عظیمی از داده‌ها را پردازش کنند و مدل‌های پیشرفته را سریع‌تر آموزش دهند. همچنین، در رندرینگ انیمیشن و طراحی سه‌بعدی، توان پردازشی بالا باعث کاهش زمان پردازش و بهبود کیفیت خروجی می‌شود.

تفاوت Teraflops با دیگر واحدهای پردازشی

Teraflops فقط یکی از روش‌های اندازه‌گیری قدرت پردازشی است و با دیگر واحدهای پردازشی مثل GHz، تعداد هسته (Cores) و IPC (دستورالعمل در هر سیکل) تفاوت دارد.

بیشتر بخوانید: اگر بخواهید یک مانیتور بخرید موارد مهم و زیادی هست که باید به آنها توجه کنید و دقیقا اینجاست که به یک راهنمای خرید مانیتور جامع نیاز پیدا میکنید. رزولوشن، نرخ تازه‌سازی، نوع پنل، میزان روشنایی و قابلیت‌های جانبی، همگی از عواملی هستند که در انتخاب یک مانیتور تأثیرگذارند. در مقاله “راهنمای خرید مانیتور“، به بررسی انواع مانیتورها، ویژگی‌های فنی کلیدی، برندهای مطرح و راهکارهای انتخاب یک مدل مناسب بر اساس نیاز و بودجه خواهیم پرداخت.

Teraflops و GHz

• GHz نشان می‌دهد که پردازنده با چه سرعتی (تعداد سیکل در ثانیه) کار می‌کند.
• TFLOPS میزان محاسبات انجام‌شده در ثانیه را مشخص می‌کند.
• ممکن است یک پردازنده GHz بالایی داشته باشد؛ اما اگر معماری آن ضعیف باشد، قدرت محاسباتی آن کم باشد.

Teraflops و تعداد هسته (Cores)

• هسته‌ها مثل کارگران یک کارخانه هستند. هرچه تعداد آن‌ها بیشتر باشد، پردازنده می‌تواند چندین کار را هم‌زمان انجام دهد.
• TFLOPS نشان می‌دهد که این هسته‌ها در پردازش محاسبات ریاضی چقدر سریع هستند.
• داشتن هسته‌های زیاد لزوماً به معنای عملکرد بهتر نیست، بلکه نحوه استفاده از آن‌ها هم مهم است.

Teraflops و IPC (دستورالعمل در هر سیکل)

• IPC نشان می‌دهد که در هر چرخه‌ی پردازشی، چند دستورالعمل انجام می‌شود.
• TFLOPS بیشتر به قدرت خام محاسباتی مربوط است و تأثیر IPC را در نظر نمی‌گیرد.
• پردازنده‌ای با IPC بالاتر می‌تواند با GHz کمتر، عملکرد بهتری داشته باشد.

Teraflops در سخت‌افزارها

Teraflops در سخت‌افزارهای مختلف مثل کارت گرافیک، کنسول‌های بازی و ابررایانه‌ها وجود دارد. در این بخش به بررسی کاربرد Teraflops در هر یک از این سخت‌افزارها میپردازیم.

کارت‌های گرافیک (GPU) و Teraflops

کارت‌های گرافیک (مثلاً NVIDIA و AMD) برای پردازش‌های گرافیکی و محاسبات سنگین از هزاران هسته پردازشی استفاده می‌کنند که میزان TFLOPS آن‌ها را بسیار بالا می‌برد. البته باید توجه داشته باشید که عدد TFLOPS بالا به ‌تنهایی تضمین‌کننده عملکرد بهتر نیست؛ عوامل دیگر مثل معماری، پهنای باند حافظه و بهینه‌سازی نرم‌افزاری هم تأثیر زیادی دارند.

کنسول‌های بازی و Teraflops

در دنیای کنسول‌ها، TFLOPS یکی از معیارهای مقایسه قدرت گرافیکی است.

مثال:

• Xbox Series X: حدود 12 TFLOPS
• PlayStation 5 (PS5): حدود 10.28 TFLOPS
• Xbox Series S: حدود 4 TFLOPS
• PS4 Pro: حدود 4.2 TFLOPS

نکته: با اینکه Xbox Series X از PS5 TFLOPS بیشتری دارد، اما عملکرد بازی‌ها بهینه‌سازی نرم‌افزاری و سرعت حافظه SSD هم وابسته است.

بیشتر بخوانید: CPU و GPU، نقش کلیدی در تجربه‌ روان و لذت‌بخش بازی دارد؛ اما همانطور که میدانید دمای زیاد باعث آسیب رسیدن به قطعات سیستم میشود. در مقاله “بررسی دمای مناسب CPU و GPU حین اجرا بازی“، به بررسی دمای مناسب CPU و GPU هنگام اجرای بازی‌ها می‌پردازیم و نکات مهمی را برای حفظ سلامت و عملکرد بهینه سخت‌افزار ارائه می‌دهیم.

ابررایانه‌ها و Teraflops

ابررایانه‌ها برای محاسبات علمی، شبیه‌سازی‌های فیزیکی، پیش‌بینی هواشناسی و هوش مصنوعی استفاده می‌شوند و قدرت پردازشی آن‌ها در Petaflops (PFLOPS) یا حتی Exaflops (EFLOPS) اندازه‌گیری می‌شود.

مثال:

• Frontier (سریع‌ترین ابررایانه جهان در 2024): بیش از 1,100 PFLOPS (یعنی 1.1 Exaflops!)
• Summit (ابررایانه قدیمی‌تر): حدود 200 PFLOPS

آیا ترافلاپس بیشتر همیشه بهتر است؟

ترافلاپس بیشتر یعنی توان پردازشی بیشتر؛ اما این تنها عامل برای عملکرد بهتر نیست. فقط ترافلاپس را در نظر گرفتن، مثل این است که بخواهیم سرعت یک ماشین را فقط با تعداد اسب بخارش بسنجیم، در حالی که وزن، آیرودینامیک و نوع گیربکس هم مهم هستند. برخی از عواملی که از ترافلاپس مهم‌تر هستند شامل معماری پردازنده یا کارت گرافیک، بهینه سازی نرم‌افزار، سرعت و پهنای باند حافظه، تعداد و نوع هسته‌ها و نوع پردازش و استفاده واقعی میشود. برای انتخاب سخت‌افزار بهتر است به این موارد بیشتر توجه کنید.

سخن پایانی

در این مقاله با ترافلاپس آشنا شدید و کابردهای آن را شناختید. Teraflops (TFLOPS) واحدی برای اندازه‌گیری توان محاسباتی خام پردازنده‌ها و کارت‌های گرافیک است. هرچقدر این عدد بیشتر باشد، پردازش‌های عددی بیشتری در ثانیه انجام می‌شود. این معیار در GPUها، کنسول‌های بازی و ابررایانه‌ها اهمیت دارد؛ اما به‌تنهایی نشان‌دهنده عملکرد واقعی نیست.