المشكلة مع قياس أداء وحدة المعالجة المركزية

سلسلة Ryzen 7000X3D التي طال انتظارها موجودة هنا ، ويتفق الجميع على أن Ryzen 9 7950X3D هو أسرع وحدة معالجة مركزية للألعاب … ولكن إلى أي مدى؟ هذا سؤال يصعب الإجابة عليه لأن التعليقات في كل مكان. وجدت بعض المنشورات أن 7950X3D كان بالكاد أسرع من Intel Core i9-13900K ، بينما وجد البعض الآخر هوامش أكبر تزيد عن 10٪. ليس الأمر كما لو أن المراجعين يختبرون ألعابًا مختلفة تمامًا ، وفي المعايير غير المتعلقة بالألعاب مثل Cinebench R23 ، تكون النتائج متماثلة تقريبًا في جميع المجالات ، أو تعطي أو تأخذ نقطة مئوية.

هذه ليست المرة الأولى التي لا يتفق فيها المراجعون على مدى سرعة وحدات المعالجة المركزية للألعاب. في الواقع ، يحدث هذا لكل وحدة معالجة مركزية إلى حد كبير ، سواء كانت تحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت ثلاثية الأبعاد رائعة أم لا. لا نرى حقًا هذه الهوامش الواسعة والمتغيرة للمراجعات على وحدات معالجة الرسومات أو محركات أقراص الحالة الثابتة أو حتى وحدات المعالجة المركزية في المعايير غير المتعلقة بالألعاب. إذن ما هو الاتفاق؟ يتعلق الأمر في النهاية بالسلوك الفريد لوحدات المعالجة المركزية في الألعاب ومنهجيات الاختبار المختلفة المستخدمة من المراجعة إلى المراجعة.

الحالة الغريبة لعنق الزجاجة في وحدة المعالجة المركزية

تحتوي وحدات معالجة الرسومات الحديثة في أي مكان من مئات إلى عشرات الآلاف من النوى. هذه النوى مرنة للغاية ومثالية للتعامل مع أعباء العمل التي تتفاوت في الصعوبة. هذا يعني أن أفضل وحدات معالجة الرسومات للألعاب يمكنها التعامل مع إعدادات الرسومات التي تؤدي إلى اختلاف جودة الصورة والإطارات في الثانية. يؤدي خفض إعدادات الرسومات مثل الدقة إلى تسهيل العمليات الحسابية لتجسيد الإطارات ، مما يعني إمكانية عرض المزيد من الإطارات في الثانية. من ناحية أخرى ، إذا كان من الصعب عرض الإطارات ، فسيتم عمل عدد أقل في الثانية.

يختلف دور وحدة المعالجة المركزية في الألعاب اختلافًا كبيرًا عن دور وحدة معالجة الرسومات. منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، يتم الآن تنفيذ العديد من العمليات التي تم إجراؤها في الأصل على وحدة المعالجة المركزية بواسطة وحدة معالجة الرسومات ، مما يترك وحدة المعالجة المركزية مع القليل نسبيًا للقيام به. إن أهم مهمة لوحدة المعالجة المركزية هي إنجاز هذه المهام البسيطة في أسرع وقت ممكن.

لكن هناك مشكلتان رئيسيتان. أولاً ، لا يمكن توزيع هذه المهام بالتساوي على جميع النوى والخيوط ، لذا فإن المزيد من النوى لا يعني دائمًا أداءً أفضل. ثانيًا ، لن تكون النوى الأكبر التي تتمتع بقدرة حسابية أكبر مفيدة نظرًا لأن أعباء العمل هذه أساسية جدًا. هذه العوامل تجعل سرعة الساعة وحجم ذاكرة التخزين المؤقت مهمة بشكل غير متناسب للألعاب. تقلل ذاكرة التخزين المؤقت الوقت المستغرق في انتظار البيانات ، وهو عامل مهم في فقدان الأداء. من ناحية أخرى ، فإن سرعة الساعة هي الطريقة الواقعية الوحيدة لتسريع أعباء العمل التي لا يمكنها الاستفادة من القدرة الحصانية للرقائق الحديثة.

يتم تحديد أداء ألعاب الكمبيوتر بشكل أساسي من خلال وحدة معالجة الرسومات (GPU) ووحدة المعالجة المركزية (عادةً ما تكون التخزين وذاكرة الوصول العشوائي من العوامل الثانوية) ، ولكن ليس في نفس الوقت لأنه في أي لحظة ، يكون أداؤك إما مقيدًا بواسطة وحدة معالجة الرسومات (GPU) أو وحدة المعالجة المركزية (CPU). يؤدي ذلك بطبيعة الحال إلى سؤال واحد كبير: متى يكون جهاز الكمبيوتر مقيدًا بوحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات؟ يصل هذا السؤال في الواقع إلى قلب أحد أكثر الأشياء المربكة حول معايير الألعاب لأن الاختلاف بين اختناقات وحدة معالجة الرسومات ووحدة المعالجة المركزية ليس بديهيًا للغاية.

عندما يكون جهاز الكمبيوتر الخاص بك محدودًا باستخدام GPU ، ستعمل بطاقة الرسومات عند استخدام 100٪ أو قريبًا منه ، مما يعني استخدام أكبر عدد ممكن من الموارد وعادة ما يصل إلى الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة. هذا يعني أنه يمكنك استبدال الإطارات بالجودة المرئية والعكس صحيح. ولكن بالنسبة لمعظم الألعاب ، لا تؤثر إعدادات الرسومات هذه بشكل مباشر على وحدة المعالجة المركزية ، وحتى في الألعاب ذات الإعدادات المتعلقة بوحدة المعالجة المركزية ، فعادة ما يكون هناك عدد قليل منها.

زيادة إعدادات الرسومات ليست ضرورية لإنشاء اختناق في وحدة المعالجة المركزية في الألعاب. في الواقع ، تضمن زيادة إعدادات الرسومات عمليًا أنك لن ترى أبدًا عنق زجاجة في وحدة المعالجة المركزية. تذكر أن وحدة المعالجة المركزية محدودة جدًا في حجم العمل الذي يمكنها القيام به ، وعلى الرغم من وجود عدد قليل من الإعدادات ، إن وجدت ، يمكنك تعديلها لزيادة عبء العمل في الألعاب ، يمكنك زيادة معدل الإطارات عن طريق خفض إعدادات الرسومات.

يعد الدخول في عنق الزجاجة في وحدة المعالجة المركزية أمرًا بسيطًا إذا قمت بزيادة معدل الإطارات إلى حيث يمكن لوحدة معالجة الرسومات عرض إطارات أكثر مما يمكن أن تتعامل معه وحدة المعالجة المركزية. هذا يعني أساسًا أن وحدة المعالجة المركزية لديها حد لعدد الإطارات التي يمكن أن تظهر في أي لعبة معينة. هناك طريقتان واقعيتان فقط لإزالة اختناق وحدة المعالجة المركزية في الألعاب. يمكنك الحصول على ذاكرة وصول عشوائي (RAM) أسرع بتردد وتوقيتات أعلى لزيادة الأداء أو خفض معدل الإطارات – وهذا هو الخيار الثاني الذي يخلق مشاكل في القياس.

تخيل أن أحد المراجعين يختبر وحدتي CPU افتراضيتين هما Gamma و Zeta. في ميزانية كبيرة ، لعبة مكثفة مثل الرسوم البيانية القلب الذري يمكن أن تحصل Gamma على ما يصل إلى 200 إطارًا في الثانية بينما يمكن لـ Zeta تحقيق 300. اعتمادًا على كيفية اختبار المراجعين لوحدات المعالجة المركزية ومدى صعوبة دفع معدل الإطارات لأعلى ، يمكن أن يجدوا أن كلا المعالجات متساوية تقريبًا ، أو أن Zeta لديها ميزة طفيفة ، أو أن Zeta لديه قيادة قيادية. هذا هو السبب في أن مراجعي وحدة المعالجة المركزية غالبًا ما يتوصلون إلى استنتاجات مختلفة حول أداء وحدة المعالجة المركزية في الألعاب.

هنا يحب المعضلة الأساسية لمراجعة وحدات المعالجة المركزية في الألعاب. تحتاج إلى دفع معدل الإطارات إلى أعلى مستوى ممكن لفضح الاختناقات في وحدة المعالجة المركزية وبالتالي إظهار الحدود الحقيقية لكل وحدة معالجة مركزية ، مما يؤدي غالبًا إلى معيار غير واقعي. كما يمكنك أن تتخيل ، كانت هذه الظاهرة تثير الجدل لسنوات.

معضلة قياس أداء وحدات المعالجة المركزية في الألعاب

يتخذ معظم المتحمسين واحدًا من وظيفتين عندما يتعلق الأمر بقياس أداء وحدة المعالجة المركزية. يدعو الموقف الأول إلى نهج أكثر علمية يكشف عنق الزجاجة دون اعتبار للإعدادات الواقعية ، بينما يجادل الثاني بأن المراجعين يجب أن يختبروا الإعدادات التي تعني أكثر للقراء الذين يرغبون في اتخاذ قرارات الشراء.

كل مدرسة فكرية لها نقاط قوتها وضعفها. مؤيدو الموقف العلمي (عادةً ما يستعرضون وعشاق الشركة ذات أسرع وحدة معالجة مركزية) محقون بلا شك في أن هذا النهج يكشف عن الحدود الحقيقية لوحدة المعالجة المركزية في الألعاب. ومع ذلك ، فهم يجادلون أيضًا في كثير من الأحيان بأن هذه الاختبارات تتنبأ بدقة بالأداء المستقبلي. عندما تقوم بترقية وحدة معالجة الرسومات الخاصة بك وتكون لديك فجأة القدرة على زيادة معدل الإطارات ، فمن الواضح أنك تريد وحدة معالجة مركزية أفضل.

تم فضح هذه الحجة حول الأداء المستقبلي عدة مرات. بينما تم إطلاق وحدات المعالجة المركزية FX من AMD في البداية بنتائج ضعيفة في الألعاب مقارنة بعروض Intel ، ومع مرور الوقت ، اكتسبت رقائق مثل FX-8350 مكانة بالفعل وتجاوزت نظيراتها من Core i5 حيث بدأت الألعاب في استخدام المزيد من النوى والخيوط. بالإضافة إلى ذلك ، أود أن أزعم أن اللاعبين نادراً ما يقومون بترقية بطاقات الرسومات فقط لمعدلات إطارات أعلى. يريد اللاعبون إطارات أفضل و إعدادات جودة أفضل ، بما في ذلك دقة أعلى. هذا يقلل من فرص الكشف عن عنق الزجاجة في وحدة المعالجة المركزية بعد ترقية وحدة معالجة الرسومات.

الحجة من أجل الإعدادات “الواقعية” أكثر بديهية وأسهل في المتابعة ، ولكن معظم الخطاب يدور حول مدى سوء 1080 بكسل في اختبار وحدات المعالجة المركزية المتطورة. الشيء هو ، هل يمكنك حتى اختبار وحدة المعالجة المركزية المتطورة بشكل صحيح مقابل وحدة متوسطة المدى أو أقل بدقة أعلى؟ إذا كان لديك Core i9-13900K ، فمن المرجح أن تهدف إلى تحقيق معدلات إطارات أعلى لمجرد أن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يحتوي أيضًا على وحدة معالجة رسومات عالية الجودة مثل RTX 4090 ، بينما من غير المرجح أن يستهدف المستخدم الذي يستخدم Core i3-13100 الكثير. أكثر من 60 إطارًا في الثانية لأنهم ربما يكون لديهم أيضًا وحدة معالجة رسومات أقل نهاية مثل RX 6500 XT. هل تختبر الإعدادات الواقعية للموديل 13900K أو 13100؟

ومع ذلك ، أعتقد أن المعسكر الثاني يقدم بعض النقاط الصحيحة. لا أستطيع أن أقول على وجه اليقين ما يريده المستخدم العادي ، ولكن بصفتي عضوًا لفترة طويلة في هذا المجتمع ، أتخيل أن معظم الأهداف تستهدف في أي مكان 60 إلى 144 إطارًا في الثانية منذ 60 هرتز و 144 هرتز هي معدلات تحديث شائعة جدًا ، وغالبًا ما تأتي مع G-SYNC أو FreeSync ، وتجاوز معدل التحديث يكسر تلك التقنيات. 144 FPS ليس أعلى بكثير بالنسبة لوحدات المعالجة المركزية الحديثة ، لذا فإن اختناق وحدة المعالجة المركزية أقل احتمالًا ، وبالتالي ، فإن المعايير التي تظهر حصول وحدات المعالجة المركزية على 300 إطارًا في الثانية ربما لا تكون مفيدة جدًا لمعظم المستخدمين.

يعود هذا النقاش إلى ست سنوات على الأقل ، وقد صادفته لأول مرة عندما تم إطلاق الجيل الأول من سلسلة Ryzen في عام 2017. ظل المراجعون في الغالب ملتزمين إما بوجهة النظر العلمية أو غير مبالين بشكل عام بأي من الجانبين في اختباراتهم. من ناحية أخرى ، ينزعج القراء في الغالب عندما تفقد علامتهم التجارية المفضلة في المراجعات ، لكنهم يطرحون بعض النقاط الجيدة. ومع ذلك ، أعتقد أن هناك طريقًا وسطيًا يمكن أن يلبي متطلبات كلتا الفلسفتين ، وهي طريقة لقياس الأداء تستخدم إعدادات واقعية وتحقق نتائج ذات صلة بالقراء.

لماذا يعد معدل الإطارات نفسه جزءًا أساسيًا من معيار وحدة المعالجة المركزية

لطالما كنت مفتونًا باختبار المنهجية وطرق إظهار النتائج للناس التي تعني شيئًا ما في الواقع. هذه تجربة فكرية أكثر من كونها اقتراحًا جادًا ، وهي شيء أستخدمه للتسلية ، لكنني توصلت إلى منهجية اختبار وحدة المعالجة المركزية الخاصة بي.

لا يمكننا تجاهل الحد الأقصى المحتمل لمعدلات الإطارات التي أتاحتها وحدة معالجة الرسومات لأنها تحدد كيفية أداء وحدات المعالجة المركزية ومدى واقعية المستخدمين. ما أقترحه هو قلب هذا المفهوم رأسًا على عقب وتحديد الإعدادات لتحقيق معدل إطار معين بدلاً من تعيين إعدادات مسبقة محددة أو ضبط كل شيء على الحد الأدنى.

ها هي المنهجية الأساسية. حدد وحدة تحكم وحدة المعالجة المركزية التي ستتم مقارنة كل وحدة معالجة مركزية أخرى بها. نظرًا لأن وحدات المعالجة المركزية لها حد أداء ، يجب أن تكون شريحة التحكم هي أسرع وحدة معالجة مركزية تختبرها ، مثل Core i9-13900K أو Ryzen 9 7950X3D. بعد ذلك ، ابدأ بإعدادات رسومات أعلى ، وقم بتشغيل المعايير الخاصة بك ، واستمر في تعديل الإعدادات حتى تحقق وحدة التحكم المركزية الخاصة بك معدل الإطارات المطلوب. على سبيل المثال ، في عناوين الرياضات الإلكترونية مثل كاونتر سترايك: هجوم عالمي ، يجب أن يكون معدل الإطارات المطلوب 240 إطارًا في الثانية على الأقل في المتوسط ​​- إن لم يكن أعلى.

بمجرد العثور على الإعدادات التي تحقق معدل الإطارات المفضل لديك على وحدة التحكم المركزية للتحكم ، استخدم هذه الإعدادات عند اختبار الرقائق الأخرى. تكمن الفكرة في إظهار مدى سرعة مقارنة وحدة المعالجة المركزية بالتحكم بوحدات المعالجة المركزية الأبطأ نظريًا في اختبار علمي وواقعي. ما يريد الناس معرفته هو ما إذا كانت وحدة المعالجة المركزية المتطورة تستحق المال ، وهذا النوع من المنهجية جيد جدًا في إظهار ذلك.

ومع ذلك ، هناك مشكلة واحدة واضحة في هذا النوع من القياس: إنها تستغرق وقتًا. يعد تعديل إعدادات الرسومات وتشغيل المعايير حتى تحصل وحدة المعالجة المركزية للتحكم على معدل الإطار الصحيح مضيعة للوقت ، وعدم استخدام الإعدادات المسبقة يمكن أن يعني تغيير الإعدادات الفردية على كل وحدة معالجة مركزية جديدة لكل لعبة. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب وحدات المعالجة المركزية والألعاب الجديدة معايرة إضافية ، ربما إلى النقطة التي تحتاج فيها إلى جعل وحدة المعالجة المركزية المختلفة هي التحكم. مجرد اختيار إعداد مسبق أو ضبط كل شيء على الحد الأدنى هو أسهل بكثير.

هناك بدائل لهذه المنهجية أسهل بكثير في التنفيذ. يختبر العديد من المراجعين درجات دقة متعددة لإظهار عنق الزجاجة المتغير لوحدة المعالجة المركزية ، مع وجود 1080 بكسل بأكبر قدر من الاختناقات في وحدة المعالجة المركزية و 1440 بكسل أو 4K على الأقل. تك سبوت و أناندتك تختبر أحيانًا وحدات معالجة رسومات متعددة لتحقيق نفس التأثير نظرًا لأن وحدات معالجة الرسومات الأسرع سيكون لها معدل إطار محتمل أعلى قد يكشف عن اختناق وحدة المعالجة المركزية.

التحليل أكثر أهمية من المنهجية

إن منهجية الاختبار الجيدة والبيانات عالية الجودة ليست سوى نصف ما يجعل المراجعة شاملة. النصف الآخر هو التحليل ، وهو عندما يخبر المراجع القراء بما تعنيه النتائج. يمكن للعديد من المستخدمين أن يتخذوا قراراتهم بأنفسهم بشأن ما تعنيه البيانات ، ولكن ليس كل من يهتم بألعاب الكمبيوتر متحمسًا.

إذا أظهرت المراجعة معيارًا حيث تصل إحدى وحدات المعالجة المركزية إلى 500 إطارًا في الثانية و 300 إطارًا في الثانية ، فيجب أن يكون هناك بعض السياق حول ما يعنيه ذلك. إذا كان عنوانًا للرياضات الإلكترونية ، فقد يكون هذا الاختلاف مهمًا لأي شخص يريد اللعب بشكل تنافسي ويحتاج إلى أعلى معدل فراميرات. بالنسبة لمعظم الألعاب الأخرى ، من غير المحتمل أن تتحقق أو تقدر بشكل كامل ميزة الأداء التي توفرها وحدة المعالجة المركزية الأسرع. لقد رأيت بعض المراجعات تُظهر معايير مع هذه الأنواع من النتائج في الألعاب القديمة جدًا وتزيد من سرعة وحدة المعالجة المركزية (CPU) الأسرع ، بينما وجدت المراجعات الأخرى هوامش أكثر تواضعًا في اختبارات أكثر واقعية.

في النهاية ، من المفترض أن تُظهر مراجعة وحدة المعالجة المركزية ما يستحق الشراء وما لا يستحق ، وعلى الرغم من أن المراجعات هي نتاج ساعات عديدة من العمل الشاق ، إلا أنه لا تقوم كل مراجعة بتحليل البيانات بشكل نقدي. إنني أقدر المراجعين الذين يأخذون لحظة لمناقشة اختناقات وحدة المعالجة المركزية وكيف تنمو أو تتقلص مع وحدات معالجة الرسومات وإعدادات الرسومات المختلفة. من المؤكد أن بعض وحدات المعالجة المركزية (CPU) أسرع من غيرها ، وهي أفضل للألعاب ، لكنها ليست واضحة أبدًا إذا كان ذلك يعني أنها أفضل لكل مستخدم على حدة.