گلوگاه در رایانه چیست و چطور می‌توان با آن مقابله کرد؟

گلوگاه شدن در رایانه اتفاقی است که مانع از بهره‌گیری کاربر از حداکثر توان قطعات می‌شود. آشنایی با این معضل می‌تواند در پیشگیری از آن مؤثر باشد.

برای افرادی که قصد جمع کردن یک سیستم جدید را دارند یا حتی کسانی که قصد ارتقاء سخت‌افزاری سیستم فعلی خود را دارند، یکی از اساسی‌ترین نکات که باید مد نظر قرار گیرد سنخیت و سازگاری قطعات، مخصوصا CPU و کارت گرافیک است. اگرچه ممکن است هماهنگی کامل و بی عیب و نقص بین این دو قطعه هرگز اتفاق نیفتد، اما می‌توان با بررسی دقیق و انتخاب هوشمندانه تا حد امکان از وقوع گلوگاه جلوگیری کرد. در این مقاله به چیستی گلوگاه، نحوه‌ی تشخیص و جلوگیری از آن می‌پردازیم.

گلوگاه شدن یا Bottleneck می‌تواند هم برای سی‌پی‌یو و هم برای واحد پردازش گرافیک یعنی جی‌پی‌یو اتفاق بیفتد. این اتفاق زمانی می‌افتد که یکی از اجزا به دلیل کندی بیش از حد مانع از کار کردن سایر اجزا با حداکثر توان می‌شود. برای فهم بهتر مطلب تصور کنید یک منبع آب با توان ریختن یک لیتر آب در ثانیه داریم. حال تصور کنید که قرار است این آب در قیفی ریخته شود که توان عبور دادن تنها نیم‌لیتر آب در ثانیه را دارد. بنابراین، واضح است که قیف باعث می‌شود سرعت ریختن آب پایین بیاید و از حداکثر توان آب‌رسانی منبع استفاده نشود. در این حالت در واقع قیف گلوگاه شده است. در مواقعی که هر کدام از دو واحد پردازشی CPU و GPU اختلاف فاحشی از لحاظ سرعت عملکرد با دیگری داشته باشد باعث به وجود آمدن گلوگاه می‌شود. در این حالت یک واحد با حداکثر توان کار می‌کند و واحد دیگر به اصطلاح معطل می‌شود.

گلوگاه شدن سی‌پی‌یو

اگر یک پردازنده‌ی دو هسته‌ای اینتل مثل G3930 را با کارت گرافیک GTX 1080 Ti کنار هم بسته و مورد استفاده قرار دهیم، قطعا با گلوگاه شدن سی‌پی‌یو مواجه خواهیم شد. در این حالت با وجود این‌که GTX 1080 Ti به راحتی از پس اجرای بازی‌ها با رزولوشن ۴K برمی‌آید، سلرون به اندازه‌ی سریع نبوده و نمی‌تواند داده‌ها را پردازش کرده و انتقال دهد.

بنچمارک زیر وضعیتی را نشان می‌دهد که در آن سی‌پی‌یو گلوگاه شده است.

بازی Civilization VI نمونه‌ی بسیار خوبی از یک بازی است که فشار زیادی روی سی‌پی‌یو می‌گذارد. همان‌طور که در تصویر مشخص است، تا زمانی که کارت گرافیک GTX 1050 Ti است، عملکرد i7-6700K و i3-7350K با هم تفاوتی ندارند. این یعنی جی‌پی‌یو گلوگاه شده است؛ اما وقتی کارت گرافیک را به GTX 1080 ارتقاء می‌دهیم، i7-6700K باعث می‌شود GTX 1080 عملکردی تقریبا دو برابر G4560 ارائه دهد. به این معنی که GTX 1080 با یک سی‌پی‌یوی ضعیف قادر به کار کردن با حداکثر توان نبوده و در این حالت سی‌پی‌یو گلوگاه می‌شود.

گلوگاه شدن جی‌پی‌یو

یک رایانه‌ی شخصی را با پردازنده‌ی پرسرعت Intel Core i7-7700K در نظر بگیرید. تصور کنید این پردازنده را در کنار کارت گرافیک مبتدی RX 550 یا GT 1030 قرار دهیم. هرچند سی‌پی‌یو قادر به اجرای بازی‌ها با نمایش بیش از ۱۰۰ فریم بر ثانیه است، کارت‌های گرافیک یادشده مشخصا چنین قدرت پردازشی را ندارند. به این حالت گلوگاه شدن جی‌پی‌یو می‌گویند.

در نمودار زیر یک مثال بارز گلوگاه شدن جی‌پی‌یو را شاهد هستید.

در این نمودار، چهار پردازنده‌ی مختلف را می‌بینید که با سه کارت گرافیک مختلف جفت شده‌اند. همان‌طور که می‌بینید پردازنده‌ی دو هسته‌ای Pentium G4560 مستقل از کارت گرافیک، عملکردی مشابه با Core i7-6700K ثبت کرده است. در این حالت، اضافه کردن کارت گرافیک قوی‌تری مثل GTX 1080 Ti موجب بالا رفتن عملکرد کل سیستم می‌شود. چرا که در این حالت جی‌پی‌یو مانع از استفاده‌ی کامل از توان سی‌پی‌یو شده و گلوگاه می‌شود.

تشخیص گلوگاه

راحت‌ترین راه برای تشخیص گلوگاه استفاده از برنامه‌ای مثل MSI Afterburner است که عملکرد سی‌پی‌یو و جی‌پی‌یو را در حین اجرای بازی تحت‌نظر می‌گیرد. اگر پردازنده به صورت مداوم با ۱۰۰ درصد توان خود کار کند، اما کارت گرافیک استفاده‌ی ۹۰ درصدی را نشان دهد، مشخص است که سی‌پی‌یو گلوگاه شده است. از طرف دیگر، اگر جی‌پی‌یو به صورت مداوم با ۱۰۰ درصد توان کار کند و فشار روی سی‌پی‌یو زیر ۹۰ درصد باشد، با گلوگاه شدن جی‌پی‌یو روبه‌رو هستید.

در تصویر فوق می‌بینید که استفاده از سی‌پی‌یو روی ۱۰۰ درصد مانده است، در حالی که فشار روی جی‌پی‌یو حدودا ۶۰ درصد بوده است.

نکات قابل توجه

باید توجه داشته باشید که همیشه نمی‌توان به سادگی گفت که پردازنده‌ی X با کارت گرافیک Y باعث بروز گلوگاه خواهد شد. مثلا اگر کسی بپرسد که FX 8350 برای gtx 970 ایجاد گلوگاه می‌کند یا خیر، ممکن است جواب خیر باشد؛ چرا که روی کاغذ احتمالا بتوان از دو پردازنده با حداکثر توان استفاده کرد؛ اما، به هرحال ممکن است در مواردی گلوگاه رخ دهد؛ زیرا برخی بازی‌ها بیشتر به پردازنده و بعضی دیگر بیشتر به کارت گرافیک وابسته هستند.

در مواقعی که با گلوگاه شدن سی‌پی‌یو مواجه هستید، بالا بردن رزولوشن تصویر می‌تواند تا حدودی کمک حال باشد؛ دلیل این موضوع این است که در رزولوشن بالاتر، جی‌پی‌یو بیشتر از سی‌پی‌یو تحت فشار قرار می‌گیرد. بنابراین، فشار کار جی‌پی‌یو بیشتر شده و سی‌پی‌یو زمان بیشتری برای پردازش پیدا می‌کند و کم و بیش وضعیت متعادل می‌شود.

نکته‌ی دیگر این‌که اکثر افراد فکر می‌کنند برای اجرای بازی‌های سنگین ارتقاء کارت گرافیک کافی است. در صورتی که همان‌طور که ذکر شد اگر سی‌پی‌یو توان پردازشی کافی نداشته باشد، ممکن است سیستم دچار هنگ و فریز شود؛ پس بهتر است همواره سی‌پی‌یو را قوی‌تر انتخاب کنید؛ زیرا گلوگاه شدن کارت گرافیک مشکل خاصی به حساب نمی‌آید و شما را چندان با مشکلات یاد شده مواجه نخواهد کرد و نهایتا با تنظیم گرافیک بازی آن را مرتفع خواهید کرد.

بنابراین، در صورت امکان، بهتر است با بالا بردن رزولوشن و افزایش آن به ۴K گلوگاه را از سی‌پی‌یو به جی‌پی‌یو منتقل کنید. در نمودار زیر شاهد این اتفاق هستید.

کلام آخر

همان‌طور که اشاره شد جلوگیری از بروز گلوگاه، علاوه بر هم‌رده بودن پردازنده‌ها به عوامل دیگری مانند بهینه بودن بازی یا سبک برنامه‌نویسی آن نیز بستگی دارد. چنان‌چه یک بازی مانند ARMA III یا Watchdog بد نوشته شده باشد، استفاده از قوی‌ترین پردازنده‌ها نیز نمی‌تواند شما را از گلوگاه در امان نگه دارد.

تمام کاری که می‌توان انجام داد این است که بر اساس نیاز خود پردازنده‌های هم‌رده‌ای را انتخاب کنیم. مثلا اگر قصد داریم بازی‌های روز را با رزولوشن ۱۰۸۰ پی اجرا کنیم، می‌توان گفت که پردارنده‌ای مانند Intel Haswell Core i5 در کنار یک کارت گرافیک GTX 970 یا R7 370 ترکیب متناسبی است. از سوی دیگر اگر به رزولوشن ۷۲۰ پی رضایت می‌دهید، پردازنده‌ی Core i3 Haswell و کارت گرافیک‌های GTX 750 II یا یک R7 370 کفایت خواهد کرد.

نظر شما در مورد گلوگاه شدن قطعات چیست؟ تجربیات خود را با اینفو به اشتراک بگذارید.