انتخاب کارت گرافیک و تفاوت های مدل های مختلف آن

یکی از مواردی که هر روزه با آن روبرو هستم، سردرگمی خریداران در زمان انتخاب کارت گرافیک می باشد. امروز مفاهیم اولیه کارت های گرافیک را بر اساس ساختار شرکت Nvidia بررسی خواهیم کردسپس به سراغ کارت های گرافیک این شرکت رفته و در مقاله های آینده کارت های گرافیک شرکت AMD را بررسی میکنیم.

واقعاً Quadro یا GTX ؟ این سؤالی است که هر روز از من پرسیده می شود. آیا واقعاً خرید یک کارت کوادرو گران قیمت واجب است؟ آیا یک کارت GTX میتواند همان کار را انجام دهد و هزینه بسیار پایین‌تری را نسبت به یک کارت Quadro در بر خواهد داشت.
در این بین کاربران چند دسته می شوند. کسانی که به جز کارت های Workstation به کارت دیگری فکر نمی‌کنند ، کاربرانی که قسم خورده سری Desktop هستند و دسته سوم هم همیشه در حال جستجو در اینترنت و مطالب سخت افزاری به منظور پیدا کردن تفاوت و برتری هر کدام از کارت ها هستند. با ما همراه باشید تا کمی در مورد این دو سری از کارت ها با یکدیگر صحبت کنیم.
همانطور که میدانید ما دو شرکت اصلی در زمینه ساخت پردازنده مرکزی کارت گرافیک داریم. یکی شرکت ATI که شرکت AMD چند سال پیش آن را به تصاحب خود درآورد و از آن پس به کارت های تولید شده این شرکت به نام AMD عرضه می شود، و دیگری شرکت Nvidia. امروز در مورد محصولات شرکت Nvidia صحبت خواهیم کرد و در مطلب بعدی به بررسی کارت های شرکت AMD خواهیم پرداخت.
هر دوی این شرکت ها کارت های متنوعی را برای مصارف متفاوتی عرض کرده اند. ما در این مطلب فقط به دو نوع از تولیدات این شرکت ها اشاره میکنیم زیرا تنوع کارت های گرافیک خیلی بیشتر از تصور ما از کاربرد آن‌ها می باشد. هر دو شرکت دارای دو سری کارت از طبقه Workstation و طبقه Desktop هستند. کارتهای Quadro از سری Workstation و کارت های Geforce GTX/GT از سری Desktop که در ادامه مطلب برای راحتی به آن‌ها GTX می گوییم.

خوب برای روشن شدن مطلب باید چند تعریف بسیار مهم را با یکدیگر مرور کنیم. به پردازنده مرکزی CPU میگویند که همه معنی آنرا میدانید. به پردازنده گرافیکی نیز GPU یا Graphic Processing Unit یا واحد پردازش گرافیکی گفته می شود. نکته بسیار مهم در اینجاست که در یک کارت گرافیک این GPU است که اهمیت داره و نوع کارت رو مشخص میکنه نه میزان RAM آن.

بسیاری از خریدارن سیستم‌ها که به مازستا مراجعه میکنند از من در مورد RAM کارت گرافیک سؤال میکنند. در بازار کامپیوتر هم عرف شده است که کارت های گرافیک را با میزان Ram به مشتریان کم اطلاع میفروشند. مثلاً میگوند فلان کارت 4 گیگ است یا … . این موضوع که Ram کارت گرافیک زیاد باشد خیلی مهم و اساسی است اما نه همه جا و نه همیشه. مهمترین مشخصه های کارت گرافیک، اول نوع پردازنده ، دوم میزان رم و در مرحله بعد قابلیت‌های جانبی آن می باشد. اما این موضوع هم در کاربردهای حرفه‌ای همیشه صادق نیست. اجازه دهید کلمه حرفه‌ای را بیشتر مرور کنیم. منظور ما از کلمه حرفه‌ای ، این نیست که کاربران از نظر مهارتی به درجه جرفه ای رسیده باشند، بلکه نوع فعالیت آن‌ها مد نظر است. به عنوان مثال فعالیت‌های اداری مانند استفاده از نرم افزارهای آفیس و کاربردهای اینترنت و … در رده فعالیت‌های حرفه‌ای قلمداد نمی‌شوند حتی اگر کاربر آن بتواند در هر ثانیه 100 کلمه را تایپ کند و یا اینکه زیر و روی اینترنت را به خوبی بشناسد. در اینجا کلمه حرفه‌ای یعنی فعالیتی که مربوط به یک حرفه یا دانش خاص باشید. مثلاً طراحی صنعتی، معماری، ساخت جلوه‌های ویژه و … به این دلیل که به حرفه‌ای خاص اشاره دارند، به آن‌ها فعالیت‌های حرفه‌ای گفته می شود. 

از همین رو دو ساختار کلی برای سیستم‌های کامپیوتری در نظر گرفته شده است. به یک دسته که برای کارهای همه منظوره مانند بازی، اینترنت گردی، آفیس، چند رسانه ای و امثال این‌ها می‌باشد سری Desktop گفته می شود. مشخصاً بازی کردن نیز جز این دسته است پس اگر شما یک سیستم Gaming در اختیار داشته باشید این سیستم از زیر گروه Desktop به شمار می آید. دسته دوم کامپیوترها، همان سیستم‌های هستند که از آن‌ها برای منظور خاصی استفاده می‌شود که به Workstation های معروف هستند. این دسته از کامپیوترها وظیفه خاصی را به خوبی انجام میدهند و ممکن است در انجام برخی کارها به خوبی عمل نکنند. به عنوان مثال ممکن است شما یک سیستم Workstation داشته باشید که هزینه بسیار زیادی هم برای آن کرده باشید اما نتوانید به راحتی با آن بازی کنید،اما قدرت آن‌ها در پردازش و محاسبات و فعالیت‌های گرافیک بسیار بسیار بالاتر از سیستم‌های Desktop می باشد، زیرا سیستم‌های Workstation برای کار خاصی طراحی شده‌اند و در همان کار بی‌نظیر عمل میکنند.

به عنوان مثال،سری W از محصولات مازستا سیستم‌های Workstation می باشند. این سیستم‌ها دارای CPU , RAM , MainBoard , VGA و … از نوع Workstation هستند که به در پردازش ، رندرینگ و محاسبات گرافیکی بسیار قدرتمند عمل میکنند.
دسته های دیگر کامیپیوتر های Server ها وdataStorage ها و … هستند که وظیفه سرویس دادن به تعداد زیادی درخواست یا کاربر را دارند و برای پردازش های گرافیکی ، رندرینگ تصاویر و متحرک سازی مناسب نیستند. بسیاری از دوستان متأسفانه به دلیل عدم آگاهی از این موضوع از شرکت هایی که در زمینه گرافیک فعالیت نمیکنند سیستم خریداری میکنند و عموما فروشندگان سیستم‌های Server را برای ایشان درنظر میگیرند که متأسفانه کارایی بسیار متفاوتی با سیستم‌های Workstation دارند. اجازه بدهید این موضوع را دقیق‌تر بررسی کنیم. اگر شما یک CPU را بروی یک مادربورد از نوع Workstaion و یک مادربورد از نوع Server و یک مادربورد از نوع Desktop قرار دهید، با توجه به اینکه CPU در هر سه مورد یکسان است اما کاربری و سرعت پردازش اطلاعات در هر کدام تفاوت چشمگیری خواهد داشت. به عنوان مثال سیستم‌های Server برای این موضوع طراحی شده‌اند که منابع سیستم و توان پردازنده را در اختیار تعداد زیادی از کاربران قرار دهند.
حال شما به عنوان کاربرانی که از سیستم‌های رایانه ای به عنوان سیستم‌های طراحی و رندرینگ استفاده میکنید، اگر از یک مادربورد Server استفاده نمایید، هیچ گاه نمیتوانید از تمام توان CPU به خوبی استفاده کنید. زیرا مادربوردهای Server همانطور که عرض شد برای این طراحی شده‌اند که به صدها و هزارن کاربر یا سرویس خدمات دهند نه فقط به یک نرم‌افزار یا یک سرویس مشخص. به همین دلیل است که در شبکه‌ها از این نوع کامپیوتر های استفاده می‌شود تا بتوانند به طرز درستی به همه کاربران شبکه خدمات رسانی کنند وگرنه یک کاربر میتواند به راحتی تمام توان پردازشی یک سیستم را برای خودش مصرف کند و دیگر کاربران نمیتواند در آن لحظه از خدمات سرور استفاده نمایند.

امیدوارم با این مثال متوجه مفاهیم متنوع کامپیوترهای شده باشید. دسته بندیهای متنوع دیگری برای کامپیوترها وجود دارد که به رشته کاری ما مرتبط نمی‌شود و از بیان آن‌ها خودداری خواهیم کرد. در مورد Server ها هم بحث نخواهیم کرد و فراموش نکنید که مادربوردی که از نوع Server باشد به هیچ عنوان مناسب کار شما نخواهد بود. در این خصوص مقاله جداگانه ای را برای شما آماده خواهم کرد.
پس در رشته ما دو دسته مهم از کامپیوترها وجود دارد ، Desktop و Workstation . کارت های گرافیک هم از این قوانین طبعیت میکنند و آن‌ها هم به دو دسته Workstation و Desktop تقسیم‌بندی میشوند. کارت های گرافیک ( VGA ) اگر همه منظوره و یا از نوع Gaming باشند به دسته Desktop ها متعلق خواهند بود و اگر از نوع کاربری خاص و حرفه‌ای ( به همان معنی که عرض شد) باشند از نوع Workstation که به آن Professional Series نیز میگویند، به حساب می آیند. با توجه به اینکه امروز در مورد شرکت Nvidia صحبت خواهیم کرد، باید عرض کنم که این شرکت دو نوع کارت بسیار مهم در دسته Workstation یا Professional به نام Quadro و Tesla دارد و در رده Desktop و Gaming نیز سری GTX و مشتقات آن مانند GT را عرضه کرده است. کارت های دیگر این شرکت مانند Quadro NVS و Grid را با توجه به اینکه به مبحث گرافیک و رندرینگ مربوط نمی‌شود در آینده بررسی میکنم.
خوب تا اینجا تفاوت نامگذاری و دسته بندی این کارت های را متوجه شدیم. در از این به بعد اگر نرم‌افزار کاری شما در دسته Workstation یا Professional بود به راحتی می‌دانید که باید کارت های سری Quadro یا Tesla را انتخاب کنید و اگر نرم‌افزار و یا کار شما در زمینه Desktop یا Gaming بود می بایست از سری GTX یا GT استفاده نمایید. اما آیا همیشه این معادله درست است؟

در صورتی که کار شما مربوط به بخش Gaming یا Desktop باشد، این معادله همیشه و همه جا درست است و هیچ گاه یک کارت Quadro یا Tesla نه به درد شما می‌خورد نه لازم است که این همه هزینه اضافی بابت آن پرداخت نمایید. اما اگر شما در زمینه تخصصی فعالیت میکنید این موضوع کمی متفاوت خواهد بود. با توجه به اینکه این مطب و دیگر مطالب از این دست، صرفاً برای کاربران تخصصی در زمینه طراحی، رندرینگ و پردازش تصویر و فیلم تهیه شده است، نمی‌توانید به طور یقین اعلام کنید که همیشه باید از سری Workstation استفاده نمایید.
اجازه بدهید یک مثال ساده بیاورم. کارت Quadro K4000 و کارت GTX TITAN هر دو در یک رده قیمتی هستند. من هر دو را بروی سیستم W-100 قرار دادم و با نرم افزارهای Arion Render ,Iray , Vray RT , Octane Render مورد آزمایش قرار دادم. در این آزمایش ها، تصاویر رندر شده و زاویه رندر عیناً یکسان بود با بتوانم مقیاس درستی را برای شما به نمایش بگذارم که در ادامه مطلب به تفاوت این دو سری و دلایل آن خواهیم پرداخت.
قبل از تشریح نتیجه باید نکته مهم دیگری را عرض کنم. سری کامپیوترهای حرفه‌ای یا همان Professional Workstation عموما در رشته ما برای کاربردهای CAD/CAM/CAE طراحی می شوند. منظور از CAD فقط نرم‌افزار Autocad نیست. CAD از Computer Aided Design به معنی طراحی توسط کامیپوتر و CAM از Computer Aided Manufacturing به معنی تولید توسط کامیپوتر و CAE از Computer Aided Engineering به معنی مهندسی توسط کامپیوتر می آید. هر نرم افزاری که در زمینه طراحی فعالیت میکند از سری CAD خواهد بود مانند AutoCad , 3ds max , …. و هر نرم افزاری که در زمینه تولید و صنعت باشد در زیر گروه CAM قرار خواهد گرفت مانند نرم‌افزار Unisurf ، Crash Code و … که در زمینه تولید فعالیت دارند و …
یک نرم‌افزار میتواند هم از نوع CAD باشد هم از نوع CAM مانند CATIA و Pro Engineering و SolidWork و … زیرا هم طراحی هستند و هم در زمینه تولید و صنعت قابل استفاده می باشند. شرکـت Nvidia هم سری Quadro و Tesla را به عنوان کارت های ورک استیشن و برای مصارف CAD/CAM معرفی نموده است. یعنی مصارف طراحی، طراحی صنعتی، مهندسی ، پژوهشی و … و قاعدتاً در این بین اثری از مصارف خانگی، اداری و یا بازی نخواهد بود. پس تا به اینجای کار متوجه شدیم که اگر کاربر خانگی هستیم دور محصولات Workstation را می بایست یک خط قرمز و بسیار پررنگ بکشیم.
اما بر میگردیم به کاربران این سایت که همگی در یک رشته و شاخه واحد مشغول به فعالیت هستند و قاعدتاً از زیر گروه CAD/CAM .
خوب ما در این بخش در مورد نرم افزارهای شرکت هایی چون Autodesk, Maxon, Chaos Group , The Foundry و … صحبت خواهیم کرد که محوریت اصلی کاربران این سایت می باشد. خوب شاید از خودتان بپرسید در حالی که همه چیز واضح و مشخص است چه دلیلی برای تردید باقی می ماند؟ نرم‌افزار ها از سری CAD/CAM هستند، کارت گرافیک هم باید از سری CAD/CAM انتخاب شود. این یک معادله بسیار ساده است!!
شاید اگر چند سال پیش این سؤال را مطرح میکردید، پاسخ آن مشخص بود. اما در حال حاضر کارت های Quadro و Geforce GTX شرکت Nvidia به شدت به هم نزدیک شده اند. به گونه‌ای که برخی از کاربران همان نتیجه‌ای را از یک کارت Quadro میگیرند که از یک کارت ارزان‌تر GTX میگیرند.
بسیاری از مشتریان و خریداران محصولات مازستا، زمانی که برای خرید یک سیستم جدید پیش من می‌آیند اذعان داشته‌اند که در محل کار یا منزلشان کارت Quadro وGTX دارند و تفاوتی بین آن‌ها مشاهده نمیکنند و در برخی موارد کارت GTX که اتفاقاً ارزان‌تر هم هست سریعتر و بهتر کار میکند؟ و یا برعکس کاربرانی را دیده‌ام که قسم خورده Quadro هستند و به هیچ عنوان حاضر نیستند که حتی به کارت دیگری فکر کنند، چه برسد به خرید GTX.
جالب اینجاست که هر دو گروه درست میگویند. کارت های Quadro هم خوب هستند و هم بد. کارت های GTX دقیقاً به همین صورت ، هم خوب هستند و هم بد.

نکته مهم اینجاست که باید ببینید چه انتظاری از کارت گرافیک دارید و قرار است چه نیازی را از شما مرتفع سازد. کارت های کوادرو و سری جی تی ایکس در نسخه های جدید بسیار قدرتمند ظاهر شده‌اند و شرکت Nvidia قابلیت‌های بسیار زیادی را از گروه Workstation به گروه Desktop خود افزوده است.
بله درست متوجه شدید، عرض کردم قابلیت‌های گروه ورک استیشن. نکته مهم در مورد کارت های این گروه این است که این سری از کارت ها قابلیت‌هایی را دارند که کارت های گروه Desktop و Gaming از آن بی بهره هستند. حال اگر نرم‌افزار کاری شما بتواند از این قابلیت‌ها به درستی استفاده نماید، میتوانید متوجه قدرت کارت های Quadro و Tesla شوید، در غیر اینصورت بهترین انتخاب برای شما کارت های GTX خواهد بود.
خوب پس ما به یک بخش دیگر معادله برای رسیدن به جواب برخوردیم و آن توان استفاده از قابلیت‌های یک نرم‌افزار است.
اجازه دهید معادله ای را که برای پیدا کردن کارت گرافیک مناسب تا به اینجای کار در اختیار داریم با یکدیگر مرور کنیم.

کارت مناسب = نوع سیستم (workstation یا Deskop) + نوع نرم‌افزار (CAD/CAM یا Desktop) + کاربری نرم‌افزار ( قابلیت‌های نرم‌افزار در ارتباط با کارت گرافیک )

 

من همیشه عادت دارم که برای مباحث مطرح شده مثال‌های ساده‌ای را بزنم و این موضوع در دوره های آموزشی بسیار مورد استقبال دانش پژوهان قرار گرفته است. در اینجا هم سعی خواهم کرد که مباحثی که کمی گنگ هستند با مثال شفاف سازی کنم. شخصاً معتقد هستم که نرم‌افزار از خود کارت گرافیک، برای انتخاب کارت گرافیک مهمتر است. به عنوان مثال شما میخواهید با موتور رندرینگ Octane Render کار کنید. خوب اگر بهترین کارت گرافیک شرکت AMD را هم خریداری کنید که در حال حاضر سری W9100 با 16 گیگابایت رم و 4000$ قیمت می باشد، هیچ تفاوتی با یک کارت 10$ نخواهد داشت. زیرا Octane Render برای کار، از توابع CUDA استفاده میکند که تکنولوژی انحصاری شرکت Nvidia می باشد. پس این خیلی مهم است که شما از چه نرم افزاری استفاده میکنید. در فعالیت حرفه ای، هیچ‌گاه هیچ حرفی کلیت ندارد. پس اگر شما معمار هستید و یا در زمینه طراحی دکوراسیون و نما کار میکنید، نمیتوانید به یقین بگویید که کارت W9100 کارت خوبی است یا بد. زیرا اگر موتور رندرینگ شما بجای Octane Render ، موتور LuxRender باشد که از توابع OpenCL برای پردازش استفاده میکند، آنگاه متوجه خواهید شد که 4000$ برای این کارت قیمت بسیار مناسبی خواهد بود.

پس یکی از مجهولات معادله ما، که مهمترین آن‌ها هم می باشد، نوع نرم‌افزار و به زبان ساده‌تر نام نرم‌افزار انتخابی خواهد بود.
پس شما اول از همه باید ببینید که نرم‌افزار مورد استفاده شما چه نیازهایی دارد. در مرحله اول باید متوجه شوید که نرم‌افزار شما برای نمایش مدل های سه بعدی از کدام توابع استفاده میکند. OpenGL , DirectX و یا …
کارت های مختلف ، قابلیت‌های مختلفی از خود بروز می دهند. از آنجایی که توابع DirectX و OpenGL و … عموما در دسته پردازش های Realtime و از سری Gaming به حساب می آیند، اگر شما یک کارت گرافیک را فقط برای بهبود پنجره دید نرم‌افزار خود میخواهید میتوانید از کارت های سری Gaming یعنی سری GTX استفاده کنید. فراموش نکنید که در این مطلب فقط مقایسه کارتهای شرکت Nvidia را خواهیم داشت و در مطلب بعدی کارت های AMD را بررسی میکنیم.
اما بهبود پنجره دید به چه معناست؟ فرض کنیم شما از نرم‌افزار 3ds Max استفاده میکنید. در زمانی که در حال مدلسازی و ساخت صحنه خود هستید ، نرم‌افزار شما برای نمایش مدل های سه بعدی از یکی از کتابخانه‌های استاندارد مانند DirectX , OpenGL و … استفاده خواهد کرد. پس در این صورت میتوانید کارتی را انتخاب کنید که بالاترین بازده را در این کتابخانه‌ها داشته باشد.
در این بین یکی از مهمترین مشکلات کاربران خود نرم‌افزارها هستند. متأسفانه نرم افزارهای تخصصی مخصوصاً آن‌هایی که تحت توسعه شرکت Autodesk هستند، بشدت دارای Bug (خطا) بوده و زمان بسیار زیادی را طول میکشد که از قطعات و محصولات جدید استفاده کنند. شخصاً یکی از بهترین کارت هایی که دیده‌ام ، کارت GTX 580 بود زیرا به جزات میتوانم بگویم که تمامی نرم‌افزارها به خوبی از توانایی‌های آن استفاده میکنند. کارت های گرافیک سری GTX 500 آخرین سری از نسل Fermi بودند. شرکت Nvidia به هر نسل از کارت های گرافیک خود یک نام مجزا داده است تا بتوان به راحتی آن‌ها را شناسایی کرد. بعد از سری Fermi، نوبت به سری Kepler رسید. تمامی کارت های سری GTX 600 , 700, Titan و Quadro K و Tesla K از نسل Kepler هستند. در این نسل معماری پردازنده گرافیکی (GPU) به کل تغییر کرده و توانایی‌های بسیار زیادی را در اختیار توسعه دهندگان نرم افزار قرار داده است. اما همین موضوع مشکلاتی را نیز برای کاربران به همراه داشته است.

شرکت های توسعه‌دهنده نرم افزارهای تخصصی، زمان بسیار زیادی را برای تغییر هسته برنامه خود به منظور هماهنگی با کد های جدید نیاز دارند. جالب است بدانید هنوز بسیاری از نرم افزارهای تخصصی از سری Kepler به درستی پشتیبانی نمیکنند. برای همین است که هنوز کارت گرافیک 580 GTX یکی از بهترین کارت ها در رده خود به شمار می رود. پس قبل از هر اقدامی حتماً در وب سایت نرم‌افزار مورد نظر خود، سیستم توصیه شده و سیستم‌های قابل پشتیبانی آن نرم‌افزار را مورد بررسی قرار دهید.
خوب فکر میکنم تا به اینجا مقدمه مناسبی در این خصوص گفته باشم. اجازه دهید به سراغ مقایسه کارت های سری Quadro و GTX برویم. با توجه به اینکه در سال 2014 زندگی میکنیم، صحبتی از کارت های قدیمی نخواهیم کرد و مقایسه فقط بین سری Quadro K , Testa K و سری های GTX 600 , 700 و Titan خواهد بود.
حتماً میدانید که سری های GTX دارای دسته های مشخصی هستند. مثلاً GTX 650 , GTX 660 , GTX 670 , GTX 680 , GTX 690 و … هر کدام از این شماره ها مفهموی دارند که موارد استفاده از هر یک از این کارتها را مشخص میکند. اساس و پایه هر کارت گرافیکی بر یک تکنولوژی و رویکرد مشابه ایجاد شده است. به عنوان مثال کارت های GTX 580 و GTX 680 و GTX 780 همگی به یک منظور ساخته شده اند. پس اگر یک کارت گرافیک سری 580 قابلیت‌ها و ویژگیهای خاصی را داشته باشد، در سری 680 و 780 هم میتوانید همان ویژگیها را با تکنولوژی جدید در اختیار داشته باشید. به عنوان مثال شما یک نرم‌افزار به نام «خیاریاب» در اختیار دارید که در آن برای محاسبه تعداد خیارها کاشته شده در مزرعه به پردازنده گرافیکی نیاز دارد که بتواند تابع پیدا کردن خیار که با نام تجاری Khiar234 شناخته می‌شود پشتیبانی کند. در نتیجه شما در لیست مشخصات کارت های گرافیک به دنبال کارتی میگردید که توانایی پشتیبانی از تابع Khiar234 را داشته باشد. دست بر قضا کارت گرافیک GTX 630 این توانایی را دارد. حال اگر شما سال آینده مزرعه خود را گسترش بدهید و کارت GTX 630 نتواند به سرعت تعداد خیارها را محاسبه کند، و شما بخواهید کارت خود را ارتقا دهید، با خیال راحت کارت GTX 730 را انتخاب خواهید کرد زیرا میدانید که هر دوی این کارت های دارای ویژگیهای مشابهی هستند. در شرکت Nvidia عدد اول معرف نسل یا سری کارت می‌باشد مثلاً GTX 760 از نسل 7 کارت گرافیکی بوده و از سری 60. در نتیجه کارت های مشابه این کارت، در نسل 8 می بایست کارت GTX 860 باشد. این کارت ها بر اساس یک تکنولوژی در هسته پردازنده، توسعه داده می شوند. به عنوان مثال GTX 650 بر اساس خط هسته GK107 ، کارت GTX 660 , GTX 650 TI بروی هسته GK106 و کارت های GTX 660 Ti بر اساس هسته GK104 توسعه داده شده اند. در نتیجه اگر مثال تابع خیار شمار را در نظر داشته باشید متوجه می‌شوید که منظور ما از ویژگی یکسان ، همان هسته تولیدی یکسان است. در نتیجه ویژگیهایی را که در کارت های توسعه داده شده بروی هسته GK104 میابید، بسیار به یکدیگر شبیه هستند. پس به عنوان مثال کارت گرافیک GTX 660 Ti و GTX 760 که هر دو بر پایه هسته GK104 تولید شده‌اند، دارای ویژگیهای یکسانی خواهند بود.

لطفاً به این نکته توجه کنید که منظور ما از ویژگی میزان حافظه Ram و یا قدرت و سرعت یکسان نیست. همانطور که در مثال «کارت گرافیک خیار شمار» عرض کردم، این ویژگیها مربوط به قابلیت‌های یک رده از کارت ها می باشد.
با کمی جستجو میتوانید به راحتی تفاوت سری های متنوع کارت های گرافیک سری GTX را مشاهده نمایید. در این بین کارت هایی که به عدد 90 ختم می‌شوند عموما دارای دو پردازنده گرافیکی بروی یک برد هستند. مثلاً GTX 590 و GTX 690 دارای دو GPU بروی یک کارت هستند. کارت گرافیک GTX TITAN نیز یک سری دو پردازنده ای دارد که به تازگی معرفی شده است.
یکی از خصوصیات مهمی که باید در انتخاب کارت گرافیک و مخصوصاً برای رشته‌های رندرینگ و پردازش تصویر در نظر گرفت، که به Multi-GPU یا چند کارتی معروف است. شاید شما یک کارت را انتخاب کنید و بعد در زمانی که قصد رندرینگ توسط چند کارت را دارید، متوجه شوید که فقط میتوانید حداکثر 2 عدد از این کارت را در کنار هم قرار دهید. یا در زمانی که نیاز به اتصال چند کارت به هم را دارید متوجه می‌شوید که این کارت فقط قابلیت اتصال به حداکثر 3 کارت دیگر را در حالت SLI دارد. در نتیجه یکی دیگر از فاکتورهای انتخاب کارت آنهم برای رشته‌هایی که وابسته به طراحی، مدلسازی و رندرینگ هستند، قابلیت چند کارتی بودن آنهاست. در صورتی که شما خصوصیات یک هسته توسعه مثلاً GK110 را بدانید، میتوانید مطمئن باشید که تمامی کارت های توسعه داده شده بروی آن هسته از قابلیت‌های یکسانی برخوردار هستند. شاید اکنون منظور ما از ویژگیهای یکسان را بهتر متوجه شوید. به عنوان مثال اگر کارت گرافیک GTX TITAN که بروی هسته Gk110 توسعه داده شده است، بتواند قابلیت 4-کارتی بودن را دارا باشد ( یعنی بتوان 4 عدد کارت GTX TITAN را در کنار هم روی یک برد قرار داد و از همه آن‌ها استفاده نمود)،هر کارت دیگری که روی این هسته توسعه داده شده باشد نیز این قابلیت را دارا خواهد بود.

 

نکته بسیار مهم دیگر در مورد کارت های گرافیک که به عنوان یکی از کابوس های من در زمان فروش سیستم درآمده است Memory Interface Width می باشد. حتماً شنیده‌اید که می‌گویند فلان کارت گرافیک 128-bit است، یا دیگری 384-bit است و … . خوب بسیاری از مشتریان، اصرار دارند که کارت گرافیک آن‌ها دارای رابط کاربری بالایی باشد. اما آیا هر چه این عدد بالاتر باشد، با کارت بهتری روبرو هستیم؟ قبل از اینکه به این سؤال پاسخ دهم اجازه دهید که این مفهوم را با یکدیگر مرور کنیم، زیرا بسیاری از دوستان نمیدانند واقعاً Memory Interface Width به چه معناست. دلیل این امر هم این است که رشته تحصیلی بسیاری از دوستان کامپیوتر نبوده است. در نتیجه زمانی که این مفاهیم را از روی منابع اینترنتی مطالعه میکنند ممکن است به دلیل نبود پیش‌زمینه ذهنی در مورد سخت افزار، به درستی متوجه معنی و کاربرد آن نشوند.
البته دوستان توجه داشته باشند که قصد ندارم این مفاهیم را به صورت دقیق و فنی بیان کنم و فقط از منظر کاربرد و به صورت عامیانه و کلی به آن‌ها خواهم پرداخت. ابتدا با مفهوم Bandwith شروع خواهیم کرد. حتماً این کلمه را بارها و بارها در مورد اینترنت و … شنیده اید. پس اجازه بدهید به شما عرض کنم واقعاً Bandwith به چه معناست و چرا هر چه این مقدار بیشتر باشد، برای ما مفید تر و سریعتر خواهد بود.
فرض کنید که در همان مثال قبل هستیم و یک مزرعه خیار در اختیار داریم. فصل برداشت محصول است و کارگران کیسه های خیار را به کارخانه انتقال میدهند. این انتقال از مزرعه به کارخانه از یک مسیر با عرض یک متر انجام می شود. اگر کارگران از این جاده بیرون بروند داخل نهر آب سقوط خواهند کرد. با توجه به حجم کیسه های خیار، در هر لحظه فقط 2 کارگر به صورت همزمان میتوانند خیارها را به کارخانه منتقل کنند. اگر در مسیر رفت یک کارگر در حال برگشت باشد ، در آن لحظه یک کارگر میتواند خیارها را به کارخانه ببرد و کارگر دیگر از کارخانه به سمت مزرعه برگردد. در هر صورت در هر لحظه فقط دو کارگر میتوانند کیسه های خیار را با خود ببرند. فرض کنید که در هر کیسه 100 عدد خیار قرار دارد. در نتیجه حداکثر توان انتقال خیارها از مزرعه به کارخانه در هر بار رفت و آمد فقط 2x100 خیار خواهد بود. خوب این مثال را تا همین جا در نظر بگیرید. در همین مثال ذکر شده است که در هر بار رفت و آمد، تنها 200 خیار به کارخانه برده می شود. پس در این مثال Bandwith ما 200 عدد خیار در هر رفت و آمد میباشد. توجه کنید واحد ما در این مثال «خیار در هر رفت» می باشد. پس Bandwith این مزرعه در کارخانه کردن خیار 200 عدد «خیار در هر رفت » خواهد بود. در کامیپوتر به هر عملی که انجام می‌شود یک سیکل کاری میگویند. مثلاً اگر کارگران مزرعه را در نظر بگیریم، یک سیکل کاری یک بار رفت یا یک بار برگشت می باشد. پس به زبان ساده‌تر میتوان گفت پهنای باند مزرعه در کارخانه کردن خیارها، 200 خیار در هر سیکل است.

خوب فرض کنید که مزرعه حافظه کارت گرافیک ما باشد و اطلاعات ما نیز همان خیارها هستند. کارخانه هم GPU یا واحد پردازشی است و در کارخانه توسط چند کارگر ماهر ماست و خیار درست میکنند. در نتیجه هر کارگر می بایست یک خیار را از کیسه بردارد، پوست آن را بکند و خرد کرده و در ظرف ماست بریزد. هر چه سرعت این کارگر بیشتر باشد، خیارها زودتر پوست کنده شده و در ظرف ماست ریخته میشوند. در هر کارت گرافیک یک معیار به نام Core Clock وجود دارد. هر چه این پارامتر بیشتر باشد یعنی کارت گرافیک سریعتر است. این معیار بر حسب MHZ یا GHZ سنجیده می شود. شرکت Nvidia متوجه شد که افزایش سرعت کارگری که در کارخانه کار میکند کمی سخت است. بنابراین ترجیح داد که به جای اینکه یک نفر خیارها پوست بکند و خرد کند، چند کارگر همزمان این کار را انجام دهند. به همین منظور پردازنده مرکزی در‌واقع از چند پردازنده در یک واحد تشکیل شده است. تکنولوژی تولید شده توسط این شرکت به نام CUDA شناخته می شود. به عنوان مثال کارت گرافیک GTX 780 دارای 2304 هسته از نوع کودا می باشد. در حقیقت 2304 کارگر همزمان در کارخانهی مشغول پوست کندن و خرد کردن خیارها هستند. پس کارت گرافیکی که دارای واحد پردازشی بیشتری باشد، توان پردازش بیشتری را برای کاربران به ارمغان خواهد آورد. در نتیجه یکی دیگر از معیارهای بسیار مهم در انتخاب کارت گرافیک به ویژه به منظور رندرینگ در نرم افزارهایی که بر اساس CUDA تصاویر را پردازش میکنند، تعداد هسته کودا در آن‌ها می باشد. اما هر کارگر میتواند یک خیار را در ظرف یک دقیقه پوست بکند و کارگر دیگری همین کار را در 10 ثانیه انجام خواهد داد. پس تعداد هسته کودا زمانی اهمیت پیدا میکند که Core Clock بالایی هم داشته باشد.

در این خصوص اجازه دهید تا مفاهیمی را که مرور کرده‌ایم مورد مقایسه قرار دهیم. برای این منظور کارت گرافیک GTX TITAN و Quadro K4000 را با یکدیگر مقایسه میکنیم.
GTX Titan دارای 2688 هسته Cuda با سرعت 837 MHZ می باشد. در حالی که Quadro K54000 دارای768 هسته Cuda و سرعت 800 MHZ خواهد بود.
خوب اجازه دهید به ادامه مفاهیم بپردازیم. مسیر مزرعه ( حافظه) تا کارخانه (GPU) را که خاطرتان هست. در هر لحظه فقط دو نفر میتوانستند که از آنجا عبور کنند. به مسیر اصلی بین حافظه (مزرعه ) تا پردازنده مرکزی ( کارخانه) Memory Bus Width یا Memory Interface Width میگویند.
هر چه این مسیر پهن تر باشد، تعداد کارگر بیشتری میتوانند کیسه های خیار را از مزرعه به کارخانه ببرند. خوب تصور کنید اگر تعداد و سرعت کارگرها در کارخانه زیاد باشد ولی مسیر کارخانه تا مزرعه به اندازه کافی پهن نباشد، کارگرها در کارخانه خیارها را زودتر از رسیدن بسته جدید پوست میکنند و تا آمدن خیار جدید بیکار می مانند. پس Memory interface Width یکی از اصول بسیار مهم در کارت های گرافیک خواهد بود.
اجازه دهید به دو کارت گرافیک قبلی برگردیم.Memory Interface width در GTX Titan معادل 384-bit و در کارت Quadro K4000 معادل 192-bit می باشد.
خوب به مزرعه برمیگردیم. در آنجا کارگرانی وجود دارند که خیارها را از بوته جدا میکنند و درون کیسه ها قرار میدهند. هر چه این کارگران سریعتر کار کنند، خوب خیارها زودتر در اختیار کارگرانی قرار میگیرد که مسئول حمل خیارها تا کارخانه هستند. همانطور که عرض شد ما مزرعه را حافظه کارت گرافیک در نظر میگیریم و خیارها را اطلاعات و داده‌های موجود در حافظه کارت گرافیک. پس این حافظه باید معیاری هم برای سرعت دسترسی به اطلاعات ( سرعت چیدن خیار از بوته ) داشته باشد. و کاملاً واضح و مشخص است که سرعت بیشتر ، بهتر و مفید تر است.
این گزینه در کارت های گرافیک به نام Memory Clock شناخته می‌شود . حافظه کارت های گرافیک در هر نسل سریعتر و با قابلیت‌های بیشتری ارائه می شوند. این حافظه ها درکارت های گرافیک جدید از نوع GDDR5 می باشند. پس عامل دیگری در انتخاب کارت گرافیک مشخص شد.
Memory Clock در کارت GTX Titan معادل 6 گیگابیت بر ثانیه و از نوع GDDR5 می‌باشد و در کارت Quadro K54000 معادل 5.6 گیگابیت بر ثانیه و از نوع GDDR5 خواهد بود.

خوب دوباره به مزرعه بر میگردیم. واضح است که هرچه مزرعه بزرگ‌تر باشد، خیار بیشتری در آن وجود خواهد داشت. اندازه حافظه کارت گرافیک هم هرچه بیشتر باشد، اطلاعات بیشتری را میتواند در خود ذخیره کند. این اطلاعات شامل مدل های سه بعدی، Texture ها و … می باشد. پس اگر در فضاهای بسیار شلوغ و صحنه‌های بزرگ مملو از مدل های سه بعدی و انواع texture ها مشغول به کار هستید، نیاز به حافظه بالای کارت گرافیک خواهید داشت.
کارت گرافیک GTX TITan دارای 6 گیگابایت حافظه و کارت Quadro K4000 دارای 3 گیگابایت حافظه می باشد.
کارت های گرافیکی دارای یک پارامتر دیگر به نام Memory Bandwith نیز هستند که به صورت یک رابطه بین Memory Clock و Memory Bus width و با توجه به نوع GPU تعیین می‌شود که نحوه محاسبه آن خارج از این مطلب بوده و نمیتوانم با مزرعه خیار به راحتی آن را تشریح کنم. کافی است بدانیم که این مقدار از پارامترهای تشریح شده و بر اساس یک فرمول خاص بدست می آید.
Bandwith کارت گرافیک GTX Titan معادل 288.4 گیگابایت بر ثانیه و در کارت گرافیک Quadro K4000 معادل 134 گیگابایت بر ثانیه می باشد.
خوب تا اینجا پارامترهای اصلی شناخت کارت گرافیک را با یکدیگر مرور کردیم و شما میتوانید به راحتی کارت مناسب خود را انتخاب نمایید.
حال اجازه دهید که تست انجام شده بین این دو کارت را مرور کنیم. عرض کردم که با سری W-100 و دو کارت گرافیک GTX Titan و Quadro k4000 انجام شد.
در اولین تست از نرم‌افزار Octane Render استفاده کردم. نتیجه تست با توجه به تفاوت دو کارت کاملاً قابل انتظار بود. کارت GTX Titan در 44 ثانیه و کارت Quadro K4000 همان تصویر را در 113 ثانیه رندر نمود. تصویر را کمی متفاوت تر طراحی کردم و از منابع نوری بیشتر و یک صحنه سنگین تر استفاده کردم. تصویر جدید توسط کارت GTX Titan در 5 دقیقه و 23 ثانیه (323 ثانیه) و کارت Quadro K4000 همان تصویر را در 12 دقیقه و 15 ثانیه (735 ثانیه) رندر نمود.
سپس تصمیم گرفتم که با Vray RT و از نوع Cuda یک تصویر را رندر کنم. در نتیجه یکی از فایلهای Arch interior را تست کردم. اینبار کارت گرافیک GTX Titan در 6 دقیقه و 13 ثانیه (373 ثانیه ) و کارت Quadro K4000 همان صحنه را در 11 دقیقه و 41 ثانیه (701 ثانیه) رندر نمود.
خوب تا به اینجای کار مقایسه‌ای ساده در مورد کارت های گرافیک شرکت Nvidia انجام شد. با توجه به اینکه این مطلب بسیار طولانی شد، ادامه بررسی کارت های Quadro و GTX را به مقاله دوم موکول میکنم. در روزهای آینده تفاوت Quadro و GTX را بیشتر مرور خواهیم کرد.
 

کارت گرافیک،  (قسمت دوم)

در بخش اول این مطلب در مورد مباحث اولیه کارت گرافیک توضیحاتی را ارائه کردیم و با مشخصات و اصطلاحات اولیه کارت های گرافیک آشنا شدیم. در بخش اول یک کارت Quadro K4000 را در مقابل یک کارت GTX Titan قرار دادیم و مشاهده کردیم که GTX پیروز میدان شد.

اما در این قسمت میخواهیم روی دیگر سکه را نیز ببینیم و دلیل برتری یا سقوط کارت های Quadro را درک نماییم. بسیاری از کارشناسان مطرح دنیا در زمینه سخت‌افزار معتقد هستند که شرکت های Nvidia و AMD در ارائه قیمت های کارت های ورک استیشن خود کلاه گشادی را بر سر مردم میگذارند زیرا تفاوت چندانی در بین کارت های ورک استیشن و گیمینگ نیست. برای روشن‌تر شدن مطلب با ما همراه باشید.

همانطور که در قسمت اول این مطلب با هم مرور کردیم، کارت کوادرو K4000 در رندرینگ توسط Octane Render نتیجه را به GTX Titan واگذار کرد و تایتان برنده بدون چون و چرایی برای این مقایسه بود. در قسمت قبل تمامی اصطلاحات مورد نیاز را با زبان ساده‌ای بیان کردم و در این مطلب قصد دارم کمی تخصصی تر و فنی تر مطالب را مورد ارزیابی قرار دهم. اگر متوجه شویم که چرا GTX Titan در Octane Render سریعتر عمل میکند، به راحتی خواهیم توانست که کارت های دیگر را نیز بدون تست کردن مقایسه نماییم.
خوب همانطور که در قسمت اول ذکر کردم، GTX Titan از هسته مرکزی GK110 توسعه پیدا کرده است. برای درک قدرت تایتان باید متوجه شویم که چه کارت های دیگری بر پایه هسته GK110 توسعه پیدا کرده‌اند و عملاً تفاوت کارت هایی که با معماری GK110 ساخته می‌شوند چه تفاوتی با دیگر کارت ها دارند.

شاید تعجب کنید که کارت های Quadro K5000, K6000, Tesla K20 , tesla K20x و … همگی از معماری GK110 بهره می برند. پس عملاً Titan نیز عضوی از خانواده کوادرو ها به حساب میآید. اما این عضو یک عضو معلول در این خانواده است و دلیل آن را در این مطلب متوجه خواهید شد. قبل از هر چیز کمی در مورد خصوصیات معماری GK110 صحبت خواهیم کرد. در معماری پردازنده های قدیم Nvidia که به نام Fermi شناخته میشد، هدف افزایش بازده و محاسبات گرافیکی بود. اما Nvidia در تکنولوژی Kepler بدنبال افزایش کارایی و قابلیت برنامه نویسی بیشتر بود. Kepler توسعه بسیار مناسبی از Fermi است و هر آنچه را که معماری Fermi داشت به صورت بهینه‌تر و کاراتر ارائه می‌داد با این تفاوت که قدرت برنامه نویسی و بازده بسیار قدرتمندتری را ارائه میکرد که در مدیریت Texturing در حافظه گرافیکی بسیار تواناتر و بهتر عمل میکرد.

در Kepler بازده کارت های گرافیک بسیار بالا رفت و کنترل جدیدی باری حافظه گرافیکی عرضه گردید تا توانایی مدیریت و کنترل حافظه های بسیار بسیار سریع تا سرعت 6000MHZ را نیز داشته باشد در حالی که این عدد برای معماری Fermi تا سقف 4000MHZ بالاتر نخواهد رفت.
معماری GK یا همان کپلر، توانایی مدیریت رابط PCI-e Gen 3.0 را داشت. در نتیجه ارتباط کارت گرافیک با مادربورد با سرعت بسیار بالاتری امکان‌پذیر خواهد بود. یک گذرگاه Pci-e gen 3.0 توانایی انتفال داده‌ها را با نرخ 8 گیگاترانسفر در ثانیه (GT/s) خواهد داشت. نکته بسیار مهم اینجاست که رابط PCI-e gen 3 به صورت کامل قابلیت اجرای کارت های گرافیک قدیمی تر یعنی PCI-e gen 2 را نیز دارا می باشد.

معماری GK همچنین قابلیت‌های بسیار زیادی مانند پشتیبانی از رابط DP یا همان Display Port 1.2 و رابط HDMI در نسخه های 1.4a را دارا می باشد. معماری GK این فابلیت را به کارت های گرافیکش می‌دهد که خروجی تصویر 4000x2000 پیکسل را ارائه دهند. در نتجه اگر بدنبال کارت گرافیک مناسب برای مانیتورهای 4K میگردید، یکی از بهترین گزینه ها کارت های گرافیکی هستند که بر پایه معماری GK توسعه داده شده اند. این معماری همچنین شتاب دهنده ویدیویی را در فرمت H.264 تا اندازه تصویر 4K پیشتیبانی میکند و قابلیت نمایش تصاویر به صورت سه بعدی و دوبعدی و دهها قابلیت دیگر را در اختیار شما قرار خواهد داد. جالب است که بدانید کارت های گرافیکی که بر پایه معماری GK110 توسعه داده می‌شوند دارای 1.5 MB حافظه پر سرعت Cache از نوع L2 می‌باشند و تمامی آن‌ها دارای اینترفیس 384 بیت و حافظه های GDDR5 می‌باشند و از تکنولوژی GPUDirect بهره مند هستند.

از این معماری توسعه های زیادی توسط اینتل عرضه شده است که یکی از آن‌ها GK110 می باشد. GK110 معماری خاصی است و در یک کلام تمامی کارت های این گروه در رنج کارت های حرفه‌ای قرار میگیرند. این دسته از کارت ها که بر پایه معماری GK110 توسعه داده می‌شوند قابلیت ویژه ای به نام GPU Boost در اختیار دارند. این قابلیت چیزی شبیه Turbo Boost در پردازنده های Intel می‌باشد و به پردازنده گرافیکی اجازه میدهد بر مواقع لزوم سرعت پردازش خود را تا حد معینی افزایش دهد. همانطور که میدانید کارخانه های طراح کارت گرافیک و CPU همیشه پردازنده ها را با پایین‌ترین فرکانس کاری ارائه میکنند تا در همه شرایط به درستی کار کند.

اما برخی از پردازنده های گرافیکی و پردازنده های مرکزی (CPU) توانایی فعالیت در فرکانس های بالاتری را دارند که این وظیفه به عهده کاربران است که با توجه به دانش خود اقدام به افزایش فرکانس کاری پردازنده های نمایند. افزایش فرکانس دارای پیچیدگیهای خاصی است زیرا نیاز است تا با جزییات سخت‌افزار مورد نظر آشنا باشید و به تست و خطا نیاز خواهد داشت. افزایش فرکانس غیر صحیح خطرات جدی به قطعات وارد آورده و مشکلات جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت. هیچ کدام از شرکت های سازنده کارت گرافیک و CPU، در قبال افزایش دستی فرکانس ها مسئولیتی را به عهده نخواهند گرفت و گارانتی قطعات را ابطال مینمایند. در تمامی دفترچه هایی که همراه این قطعات است بندی وجود دارد که این موضوع را به صورت صریح اعلام میکند. پس در این خصوص بسیار دقت کنید. یکی از کارهایی که شرکت مازستا انجام میدهد، اورکلاکینک یا افزایش توان سیستم‌های می‌باشد و سیستم‌های خود را با همین شرایط گارانتی میکند.

نکته مهمی که باید در نظر داشته باشید این است که تمامی کارت هایی که با معماری GK110 توسعه داده می‌شوند دارای خصوصیات یکسانی هستند. پس کارت کوادرو K5000 و Tesla K20 و GTX Titan تمام خصوصیات ذکر شده را دارا می باشند. در نتیجه آن زمانی که Titan و K4000 را با هم در موتور Octane Render مقایسه کردیم با توجه به تعداد هسته CUDA بیشتر تایتان و سرعت هر هسته مشخصاً تایتان برتر از کوادرو K4000 بود که از نظر قیمت در یک رده قرار دارند.

جالب اینجاست که از نظر شرکت Nvidia تنها تفاوت اصلی در کارت های GTX که از نوع Gaming هستند و کارت های Quadro که از نوع workstation می‌باشند در درایور آنهاست. از همین روست که شما میتوانید در بعضی از نرم‌افزارها که به صورت انحصاری با کارت کوادرو کار میکنند بعد از هک کردن درایور کارت های کوادرو از کارت های GTX مناسب به جای آن‌ها استفاده نمایید. در برخی نرم‌افزارها این کار به سادگی انجام خواهد گرفت و در برخی دیگر هنوز کسی نتوانسته است که درایور کوادرو را برای آن نرم‌افزار هک کند.

داستان Quadro و Geforce با شناخت بیشتر این کارتها جالبتر می‌شود و این سؤال در ذهن تمام کسانی که با این مفاهیم آشنا هستند بشدت تقویت می‌شود که واقعاً اختلاف این دو نوع کارت در چیست ؟ و چرا کارت های کوادرو اینهمه گرانتر هستند ولی کارایی کمتری از کارت های نوع GTX دارند؟ توجه داشته باشید که این یک سؤال بین‌المللی است و اگر اندکی در انجمن‌های تخصصی بدنبال آن بگردید هر کسی پاسخی به آن داده اما در کل متوجه می‌شوید که این پاسخ‌ها قانع کننده نیستند زیرا نتایج تست و بررسی کارت های چیز دیگری را نشان خواهد داد همانطور که برای کارت titan و k4000 در octane render مشاهده نمودید.

تا اینجای مطلب برای اینکه شما را قانع کنم Titan و کارت های مشابه آن که بر پایه معماری GK110 هستند از کارت های معادل خود مانند K4000 و البته K5000 سریعتر و ارزانتر هستند، کافیست. اما کمی صبر داشته باشید داستان به این راحتی ها هم نیست.

متأسفانه مجبور هستم برای ادامه مطلب چند مثال ساده بزنم تا موضوع را بهتر درک کنید. اول از شما یک سؤال دارم. برای رفتن از منزل به سر کار دو وسیله نقلیه به شما پیشنهاد می‌شود ، یک ماشین سواری سریع و راحت مانند یک BMW و یک ماشین قدرتمند و خشک مانند وانت نیسان ( صد البته به رنگ آبی) با این فرض که همان موتور BMW بروی آن نصب شده باشد. توجه داشته باشید که به دلیل محدودیت سرعت نمیتوانید بیشتر از 60 کیلومتر در ساعت حرکت کنید و تا جایی که می‌دانم نیسان نیز میتواند به این سرعت دست پیدا کند و هم BMW. خوب مسلماً ماشین سواری راحتتر است اگر چه نمی توانید سریعتر از نیسان برانید. حال اگر قرار باشد که به همراه خود 1000 کیلو بار نیز حمل کنید چطور آیا مجدداً ماشین سواری را انتخاب میکنید؟ شاید ماشین سواری بتواند این بار را حمل کند، اما قطعاً برنده این میدان نیسان آبی رنگ خواهد بود.

این چکیده مطلبی است که در تفاوت کارت های Gaming و Workstation بیان خواهیم کرد. اجازه دهید این موضوع را به صورت تخصصی ادامه دهیم. اگر چه K5000 و Titan هر دو از معماری GK110 بهره می‌برند اما کارت کوادرو دارای ورودی خروجی حافظه سریعتری می باشد(Memoru I/O) و توانایی بسیار بهتری در پردازش OpenGL و محاسبات double-precision floating point خواهد داشت. البته در صحنه‌های کم حجم تر ( از نظر افکت و تعداد Polygon ها ) کارت های Gaming بسیار سریعتر از کوادرو عمل میکنند اما زمانی که با صحنه‌های بسیار سنگین و پردازش های حجیم سرو کار داریم، این وانت نیسان است که میتواند با بار 1000 کیلویی با همان سرعت مورد نظر حرکت نماید. اما این موضوع نیز همیشه صادق نخواهد بود. در پردازش های Realtime عموما کارت های گرافیک GK110 از نوع Gaming سریعتر عمل خواهند کرد. با تنظیمات ساده‌ای در بایاس کامپیوتر و در بخش Nvidia Control Panel میتوانید کاری کنید که در رندرینگ های سنگین نیز کارت های GTX Titan و مشابه آن دچار مشکلی نشوند و در زمان رندر از دسترس خارج نگردند، اما نه در هر نرم‌افزار و موتور رندر.

زمانی که شما نیازمند پردازش های سنگین هستید و با تعداد بسیار زیادی از Polygon ها سروکار دارید کارت های کوادرو به حق بازدهی متفاوت دارند. البته این یک دعوای همیشگی است که بین کاربران وجود دارد. عموما کاربران توانایی تست کارت های مختلف را ندارند و با همان کارتی که در اختیار دارند معیارهای سرعت و قدرت را می سنجند.

از دیگر قابلیت‌های کارت های کوادرو که در هیچ کارت Gaming به چشم نمیخورد پشتیبانی از حافظه ECC است. ECC Memory یا Error Checking and Correction نوعی از حافظه است که میتواند خطا را تشخیص دهد و آن را اصلاح کند. در نتیجه اگر قرار است نرم‌افزار شما همیشه در دسترس باشد مجبور هستید بر روی MainBoard از حافظه های ECC استفاده نمایید تا مشکلات بسیار زیادی را که ناشی از خطاهای آدرس دهی RAM می‌باشد را مرتفع سازید که از جمله آن‌ها میتوان به خطای Blue Screen اشاره کرد که یکی از دلایل اصلی آن خطاهای RَAM می باشد.

تمامی کارت های Workstation چه از شرکت Nvidia و چه از شرکت AMD دارای RAM هایی از نوع ECC بوده و همچنین RAM های ECC اصلی بروی MainBoard را نیز پشتیبانی میکنند. شاید این سؤال برای شما پیش بیاید که RAM های اصلی سیستم چه ربطی به کارت گرافیک دارند. توجه داشته باشید که Memory Sharing از نقاط حیاتی در کارت های گرافیک است که هم در کارت های Gaming و هم Workstation مورد استفاده قرار میگیرد. ساده‌ترین خاصیت این تکنولوژی استفاده از RAM سیستم در موقع لزوم می باشد. توجه داشته باشید که کارت های گرافیک فقط زمانی که  RAM آن‌ها کاملاً پر شده باشد از RAM سیستم استفاده نمیکنند بلکه استفاده از RAM سیستم در بسیاری از زمانها و به دلایل متعدد در کارت های گرافیک اتفاق می‌افتد که این موضوع هم به کد های برنامه و هم به نحوه پردازش و بسیاری شرایط دیگر مربوط می شود.
پس اینکه یک کارت گرافیک بتواند از RAM سیستم استفاده کند یک موضوع بسیار حیاتی است. مثلاً کارت Quadro K2000  میتوانید تا 12GB  از حافظه سیستم را علاوه بر حافظه خود در اختیار بگیرد.

موضوع دیگری پشتیبانی از double-precision floating point است که از نظر تخصصی مهمترین و مهمترین و مهمترین دلیل اختلاف کارتهای Quadro و Geforce می باشد. کارت های Quadro پشتیبانی کاملی از اعداد شناور با دقت مضاعف دارند. در نتیجه دقت آن‌ها بالاتر است. توجه داشته باشید که در فرایند های شبیه سازی دقت از سرعت مهمتر است.

حقیقت اینجاست که کارت های کوادرو برای سرعت بیشتر طراحی نشده اند. هدف از آن‌ها فعالیت‌های تخصصی است که در قسمت قبل به آن‌ها اشاره کردیم. پس نباید فقط این کارت ها را از نظر سرعت مورد بررسی قرار دهیم. کارت های کوادرو دقت محاسباتی بسیار بالایی دارند که در هیچ کارت Gaming دیگری وجود ندارد. با توجه به اینکه GTX titan و دیگر کارت های Gaming که با معماری GK110 توسعه داده شده‌اند ساختاری یکسان دارند اما به دلیل نبود حافظه ECC و دقت پایین محاسباتی نمی‌توان از آن‌ها در فرایندهای شبیه سازی صنعتی استفاده نمود. اما در بحث گرافیک و رندرینگ این موضوع تأثیر چندانی در نتیجه پردازش ندارد. شاید متوجه شده باشید که چرا شرکت Autodesk در نرم افزارهای تخصصی خود بروی کارت های کوادرو تأکید دارد در صورتی که کارت های GTX ارزانتری نیز میتوان برای این کار تهیه نمود.

اگر برنامه شما به گونه‌ای نوشته شده باشد که از متغیرهای ممیز شناور با دقت مضاعف استفاده شده باشد، انتخاب اصلی شما می بایست کارت های Workstation باشد چه از شرکت Nvidia و چه AMD . در برخی از کارت های Gaming و شاید بهتر بگویم در بیشتر آن‌ها از double-precision floating point پشتیبانی نخواهد شد. حال شاید متوجه شوید که چرا برخی از نرم‌افزارها در مورد سیستم مورد نیازشان فقط به کارت های Quadro یا FirePro اشاره میکنند زیرا عملاً استفاده از کارت های Gaming در این نرم‌افزارها بی‌معنی و بی‌فایده خواهد بود. عموما نرم‌افزارها و شبیه سازهایی که محیط کاری آنها از اندازه های بسیار بزرگ و یا اندازه های بسیار کوچک تشکیل می‌شود مانند سیستم‌های ذره‌ای (Particle Systems) و … از double-precision floating point در برنامه خود استفاده میکنند. در عوض برخی از موتورهای رندرینگ از single-percision floating point استفاده میکنند که از این کارت های گرافیک Gaming در آن‌ها سریعتر عمل میکنند و اتفاقاً Octane Render نیز یکی از آنهاست. در جهت مخالف نیز نرم افزارهای صنعتی و علمی هستند که اکثریت آن‌ها نیازمند کارت هایی می‌باشند که پشتیبانی کاملی ازdouble-precision floating point داشته باشد مانند نرم افزارهای CFD و … .در این شرایط دیگر بحث سرعت و قیمت مطرح نیست و یکتازی کارت های Workstation را شاهد خواهید بود. اما این موضوع هم راه کارهای خاص خود را دارد و میتوان به گونه‌ای و در شرایط خاص از کارت های Gaming در معماری های GK110 و معماری های مشابه ماند GK104 استفاده نمود. به تصویر زیر نگاه کنید تا متوجه شوید در برخی شبیه سازها، کارت GTX حرفی برای گفتن ندارد.

حتماً زمانی را که ماشین بوگاتی را می ساختند در خاطر دارید. یکی از مشکلات اصلی تیم سازنده که زمان بسیار زیادی را نیز صرف حل آن کردند، گرمای بیش از حد موتور ماشین بود. حتماً شما هم فیلم مستند ساخت بوگاتی را دیده‌اید که مهندس مسئول بخش کنترل دمای موتور ماهها طول کشید تا توانست دمای موتور ماشین را کنترل نماید. یکی از مهمترین دشمنان تجهیزات الکترونیکی و بالاخص قطعات کامپیوتری و به صورت دقیقتر CPU و GPU گرما می باشد. زمانی که سرعت پردازش بالا می‌رود گرمای تولیدی نیز بیشتر می شود. از این روست که کارت های Gaming دارای ابعاد بسیار بزرگتری نیست به کارت های ورک استیشن هستند. اگر خاطرتان باشد در مقایسه کارت quadro k4000 و titan نشان دادیم که فرکانس کاری پردازنده GTX Titan معادل 837 مگاهرتز با 2688 هسته CUDA و در کارت K4000 معادل 800 مگاهرتز با 768 هسته CUDA بود.
خوب مسلماً با یک حساب سر انگشتی مشخص می‌شود که 2688 هسته حرارتی به مراتب بیشتر از 768 هسته ایجاد میکند علاوه بر اینکه سرعت بیشتری هم دارند. پس کارت های Gaming نیاز به خنک کنندگی بیشتری داشته و در کارکرد زیاد عمر کمتری خواهند داشت.

این موضوع را میتوانید از مدت گارانتی کارت های Gaming و Quadro نیز متوجه شوید . از آنجایی که حرارت دشمن شماره یک پردازنده ها به شمار می‌رود و حتی باعث سوختن و از کار افتادن ترانزیستورهای آن‌ها می شود، شرکت های سازنده راه‌کاری را در نظر گرفته‌اند که از صدمه زدن به تجهیزات جلوگیری شود. در پردازنده های فعلی اگر حرارت پردازنده تا حد مشخصی بالا رود فرکانس کاری پردازنده در حد مشخصی پایین آورده می شود. این کاهش آنقدر ادامه می‌یابد که حرارت کنترل شود. در صورتی که ای اتفاق نیافتد در بیشتر پردازنده ها پردازش متوقف می شود. اگر این موضوع برای CPU اتفاق بیافتد، سیستم دستور فوری Shutdown را دریافت کرده و خاموش می شود. این موضوع برای بسیاری از دوستان که از لپتاپ های قدیمی برای رندر استفاده میکنند اتفاق می‌افتد و یا با خطای صفحه آبی روبروی می‌شوند و یا لپ تاپ آن‌ها خاموش می شود. در کارت های گرافیک هم مشابه این عمل روی خواهد داد و یا ارتباط کارت گرافیک با پردازنده مرکزی قطع می‌شود و یا اینکه خطاهای دیگری مانند ریستارت شدن سیستم، صفحه آبی و … روی خواهد داد.
این موضوع در کارت های Gaming بسیار بیشتر از کارت های کوادرو است.زیرا در کارت های کوادرو علاوه به اصلاح خطای RAM یا همان ECC، پردازنده حرارت بسیار کمتری را تولید میکند و در نتیجه این کارت های برای استفاده در نرم افزارهای حساس نه تنها مفید می‌باشد بلکه ضروری خواهد بود.

سعی کردم یک تست از این موضوع با کارت کوادرو و تایتان داشته باشم. برای اینکه زمان رندر طولانی نشود سعی کردم محیط انجام تست را گرم نگه دارم تا کارت ها زودتر افزایش دما داشته باشند. از این رو در همان موتور رندر تعداد Sample ها را بسیار زیاد در نظر گرفتم و تا توانستم منابع نوری را در صحنه افزایش دادم تا حداقل رندر 2 ساعت به طول بیانجامد. به صورت مداوم هم دمای هر دو کارت را کنترل میکردم زیرا صدمه دیدن هر کدام از کارت ها باعث ویران شدن بنای خانواده می شد. زیرا توان مالی مناسبی برای جبران خسارت نداشتم و بدون شک می بایست ادامه مطلب را در زندان به اتمام می رساندم. خوب قبل از ذکر ادامه مطلب اجازه دهید نتیجه تست سرعت قبلی را با هم مرور کنیم. در تست سرعت یک صحنه معمولی در اندازه عادی کارت تایتان چیزی در حدود 2-3 برابر سریعتر از کارت کوادرو بود. خوب برای اینکه متوجه شوم حرارت چه تأثیری در سرعت پردازش هر دو کارت دارد شرایط تهویه را یکسان در نظر گرفتم و هر دو کارت را در کیسی بدون تهویه و با شرایط هوای مساوی آزمایش کردم تا حرارت کارت های خیلی سریع بالا برود و بتوانم رفتار کارت را بررسی نمایم. در 10 دقیقه اول کارت تایتان دقیقاً رفتاری مشابه قبل داشت و با حرارت 84 درجه 1008 sample و کارت کوادرو k4000 در همین زمان با حرارت 62 درجه‌ای تنها 634 Sample را رندر نموده بود. بعد از گذشت 40 دقیقه تایتان به درجه 89 رسیده بود و حرارتی که از پشت کارت خارج می‌شد به‌قدری زیاد بود که میتوانست دست را بسوزاند. در این حالت تعداد با توجه به اینکه زمان 4 برابر شده بود تعداد Sample ها 4 برابر نشده بود و تنها 3243 Sample توسط کارت تایتان رندر شده بود. اما در انسوی میدان کارت کوادرو به دمای 77 درجه رسیده بود 2361 sample را رندر نموده بود. پس تایتان با چهار برابر شدن زمان تنها 3.2 برابر قدرت خود را افزایش داد و کارت کوادرو در همین زمان 3.7 برابر توان پردازشی ارائه کرده بود.

اجازه دادم کمی این حرارت بیشتر شود. توجه داشته باشید زمانی که رندرینگ انیمیشن را انجام می دهید، خنک کننده کارت به سرعت دما را کاهش خواهد داد اما در صورتی که پردازش سنگینی را بدون وقفه به سیستم تحمیل کنید حرارت به طرز کنترل نشده‌ای افزایش می یابد.
جالب اینجاست که برای 30 دقیقه حرارت کارت تایتان ثابت بود و بعد از گذشت 70 دقیقه حرارت کارت به 92 رسیده بود. در نتیجه به سراغ فرکانس پردازنده رفتم و متوجه شدم که فرکانس به 640 MHZ کاهش یافته و در کارت کوادرو در همین زمان حرارت 80 درجه بود و فرکانس کاری تا 760 MHZ پایین آمده بود. با توجه به علاقه‌ای که به خانواده‌ام داشتم و نمیخواستم سالهای باقیمانده عمرم را پست میله های زندان سپری کنم از ادامه کار منصرف شدم و نفس راحتی کشیدم.
به دلیل مشابه (سرعت و تعداد هسته پردازشی )، نیز توان مصرفی کمتری را از کارت های کوادرو شاهد خواهیم بود و به Power Supply کمتری نیست به کارت های Gaming نیاز خواهیم داشت. به عنوان مثال یک کارت Quadro K6000 به همان پاوری نیاز دارد که یک کارت GTX 460 . پس در این خصوص نیز صرفه جویی مناسبی در مصرف برق خواهید داشت. شاید در منزل و محل کار شما این موضوع زیاد به چشم نیاید اما در سازمانهایی که برای پردازش گرافیکی از صدها و هزاران کارت گرافیک استفاده میکنند این موضوع به یک معضل تبدیل خواهید شد. به تصویر زیر دقت کنید و تصور کنید چه حرارتی قرار است در این اتاق ایجاد شود.

اما به نظر بنده مهمترین عامل تفاوت کارت های گرافیک Gaming و Workstation بعد از محاسبات اعداد شناور با دقت مضاعف، در درایور آنهاست. درایور یعنی تمام ماهیت یک کارت. توجه داشته باشید درایور برای یک کارت مانند شخصیت برای انسان است. بدون درایور ، کارت گرافیک هیچ است. دقت داشته باشید در صورتی که شما درایور صحیح یک کارت را نصب نکنید نمیتوانید از هیچ کدام از قابلیت‌های یک کارت استفاده نمایید. حتماً بارها در زمان تعویض ویندوز یا سیستم عامل خود دیده‌اید که تا زمان نصب درایور حتی نمی‌توانید رزولوشن تصویر را بدرستی تنظیم کنید چه برسد به استفاده از قابلیت‌های کارت.

درایور یک کارت به سیستم عامل می فهماند که چه قابلیت‌ها و چه توانایی‌های در این کارت وجود دارد و در یک کلام چگونه از کارت استفاده کند.
تمامی کارت های Gaming شرکت انویدیا یک درایور دارند. اگر شما آخرین نسخه درایورهای Gaming یا همان Geforce را نصب کنید میتوانید تمامی کارت های گرافیک این سری را استفاده نمایید. اما در عوض تمام کارت های ورک استیشن یا همان Quadro و Tesla نیز دارای درایور کاملاً مجزا و کاملاً متفاوت هستند. به همین دلیل است که در اوایل این مطلب عرض کردن بسیاری از کارشناسان مطرح دنیا معتقد هستند که شرکت های سخت افزاری و مخصوصاً Nvidia و AMD از مشتریان خود کلاهبرداری میکنند.

اگر به خاطر داشته باشید در اواسط این مطلب از هک کردن درایور کارت های صحبت کردیم. در موارد بسیار زیادی شما میتوانید یک کارت Geforce GTX را به جای یک کارت Quadro به نرم‌افزار تحمیل کنید و بازده مناسبی در حد کارت کوادرو را بدست آورید. در مورد نرم افزارهای پرکاربر مانند Adobe این موضوع بسیار دیده می شود. حتی این مورد در نرم افزارهایی که فقط و فقط برای پردازش از کارت های workstation استفاده میکنند نیز صادق است. در این زمینه اطلاعات کافی در مورد درایورها و تفاوت آنها، برنامه نویسی و آشنایی با نرم‌افزار مورد نظر برای عملیات هک کردن درایور نیاز خواهد بود.
اختلاف بین این دو سری از کارت های شرکت Nvidia بسیار زیاد بوده و ساعت‌ها میتوان در مورد آن بحث نمود. از جمله تفاوت در Anti-Aliasing , C++ Coling , Video Converting and Coding و ده‌ها مورد دیگر که در هر نرم‌افزار و هر رشته ای به تفصیل قابل بحث است. به عنوان مثال یکی از قابلیت های اساسی کارت های گرافیک Nvidia  در نرم افزارهای ویرایش فیلم می باشد. این کارت ها قابلیت هایی از جمله کدک گذاری ، شتابدهنده ویدیویی، شتابدهنده تبدیل ، قابلیت رندرینگ Ray Tracing ، قابلیت رندرینگ لایه های متعدد و ... دارند. به عنوان مثال میتوان به نرم افزارهای Nuke , Adobe AE , Adobe Pr  اشاره کرد که از تمامی کارت های شرکت Nvidia شامل Geforce GTX و  Quadro و Tesla و همچنین از کارت های شرکت AMD مانند Radeon و  FirePro استفاده کرده و علاوه بر افزایش سرعت رندرینگ تصاویر ، قابلیت های Codec گذاری و Compressing  و  RayTracing و ... را ارائه میدهند. 

از منظر غیر فنی هر چه بیشتر در مورد کارت های کوادرو و Geforce مطالعه میکنید اختلاف کمتری بین آن‌ها مشاهده میکنید. اما حقیقت این است که این اختلاف بسیار زیاد است. اما یک نکته واضح و مسلم است که اگر شما کاربر خانگی هستید، بهتر است از همان ماشین سواری استفاده کنید. در نتیجه کارت هایGaming کارت های مناسب تری برای شما خواهند بود. شاید حالا بهتر متوجه شوید که چرا در تمام تست های سرعت (benchmark)، کارت GTX titan از همه سریعتر است اما در پروژه های بزرگ فقط از Quadro و Tesla استفاده می کنند. در مطلب بعد به سراغ شرکت AMD و کارت های گرافیک بی‌نظیر این شرکت خواهیم رفت.

همانطور که در مقاله اول مشاهده کردید کارت های GTX  از کارت های Quadro  سریعتر بودند و در این مقاله نشان دادیم که کارت های Quadro نیز سرعت بالاتری نسبت به GTX ها  در بسیاری موارد از خود نشان میدهد. اینکه در مورد یک کارت تعصب بی جا و بی مورد داشته باشیم یک اشتباه است. هدف ما هم از ارائه این مقاله این است نشان دهیم هر کارت برای کاربرد خاص و برای هدف خاصی طراحی شده است که انتخاب آن به عهده شماست.

در صورت نیاز به مشاوره و خرید سیستم های مبتی بر GPU میتوانید با کارشناسان ما در تماس باشید.

موفق و پیروز باشید.

 منبع : DFM.ir

 

	Quadro K5000	Quadro K4000	Quadro K2000	Quadro K600
Stream Processors	1536	768	384	192
Texture Units	128	64	32	16
ROPs	32	24	16	16
Core Clock	~700MHz	~800MHz	~950MHz	~875MHz
Memory Clock	5.4GHz GDDR5	5.6GHz GDDR5	4GHz GDDR5	1.8GHz DDR3
Memory Bus Width	256-bit	192-bit	128-bit	128-bit
Frame Buffer	4GB	3GB	2GB	1GB
FP64	1/24 FP32	1/24 FP32	1/24 FP32	1/24 FP32
Max Power	122W	80W	51W	41W
GPU	GK104	GK106	GK107	GK107
Architecture	Kepler	Kepler	Kepler	Kepler
Transistor Count	3.5B	2.54B	1.3B	1.3B
Manufacturing Process	TSMC 28nm	TSMC 28nm	TSMC 28nm	TSMC 28nm
MSRP	$2,249	$1,269	$599	$199

 

 

NVIDIA Notebook Products Launching Today
Segment	Consumer	Business	Workstation
Enthusiast
Performance	GeForce 8600M GT GeForce 8600M GS	Quadro NVS 320M	Quadro FX 1600M
Mainstream	GeForce 8400M GT GeForce 8400M GS GeForce 8400M G	Quadro NVS 140M Quadro NVS 135M Quadro NVS 130M	Quadro FX 570M Quadro FX 360M
Value	GeForce 7190M + nForce 650M GeForce 7150M + nForce 630M GeForce 7000M + nForce 610M