Что такое терафлоп? Понимание нового модного слова для графики

TFLOPS означает «триллион операций с плавающей запятой в секунду» и является способом измерения мощности компьютерной системы. По сути, он говорит нам, сколько вычислений система может выполнить за одну секунду, используя специальную математику, называемую арифметикой с плавающей запятой.

В двух словах, это говорит нам о том, насколько быстр и способен компьютер решать сложные задачи. Наше руководство охватывает все, что касается терафлопс, чтобы помочь вам понять его тонкости и то, как этот показатель используется в современных технологиях.

Программы для Windows, мобильные приложения, игры - ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале - Подписывайтесь:)

Графический процессор NVIDIA AD102 может достигать 100 терафлопс | NVIDIA

Понимание флопа

Прежде чем мы углубимся в TFLOP, важно сначала понять, что такое «FLOP».

FLOP означает «операций с плавающей запятой в секунду» и является ключевым показателем производительности компьютера. Он отражает, насколько быстро ЦП или ГП могут выполнять вычисления с использованием чисел с плавающей запятой — чисел, содержащих десятичную точку.

Для расчета FLOPS можно использовать следующую формулу:

FLOPS = количество ядер × тактовая частота (в ГГц) × количество инструкций за цикл (IPC)

В этой формуле «количество ядер» относится к количеству шейдерных ядер в графическом процессоре (ядра CUDA для NVIDIA, потоковые процессоры для AMD) или ядрам в ЦП. «Тактовая частота» указывает максимальную скорость, с которой работают эти ядра, а «IPC» означает количество операций, которые каждое ядро ​​может выполнять за цикл.

Более высокое количество FLOP предполагает, что аппаратное обеспечение может выполнять больше операций в секунду, что делает его более мощным. С точки зрения игр, GPU с более высоким FLOPS технически будет иметь лучшие возможности для обеспечения детализированной и реалистичной графики, улучшая игровой процесс. Подробнее об этом позже.

Самый быстрый суперкомпьютер в мире имеет более 1 миллиарда TFLOP | Наш мир в данных

Это подводит нас к вопросу: что такое терафлоп? Один терафлоп — это один триллион флопов.

Современные компьютеры и оборудование стали настолько быстрыми, что их производительность измеряется не в флопах, а в терафлопсах (TFLOPS). Преодолев барьер в один TFLOP в 2008 году, когда AMD представила первую графическую карту с поддержкой TFLOP, индустрия так и не сделала ни шагу назад.

Современные видеокарты и игровые консоли значительно мощнее и обеспечивают в несколько раз больше TFLOP, чем устаревшие графические процессоры. Например, самый быстрый массовый графический процессор в мире в настоящее время, RTX 4090, имеет графическую производительность более 83 TFLOPS, и это число можно увеличить до 100 терафлопс с серьезным разгоном.

ASUS ROG STRIX RTX 4090 поставляется с 84 TFLOPS из коробки | ASUS

Сравните это с новейшим MacBook Pro от Apple, оснащенным процессором M2 Max с графическим процессором, способным развивать производительность до 13,6 терафлопс. Что касается консоли, PS5 имеет графический процессор с производительностью 10,3 терафлопс, а Xbox Series X может похвастаться графическим процессором с производительностью 12 терафлопс. Позже мы рассмотрим, как эти цифры влияют на реальную производительность.

Печально известно, что именно Microsoft впервые выпустила это слово в мейнстрим в 2017 году, заявив, что их новая консоль в то время, Xbox One X, имела 6 терафлопс графического мастерства, и все задавались вопросом, что это вообще означает. Для сравнения, у PS4 Pro было всего 4,2 TFLOP.

Влияние TFLOPS на производительность

Когда дело доходит до производительности современных вычислительных систем, роль TFLOPS невозможно переоценить. Система с более высоким значением TFLOPS теоретически обладает превосходной вычислительной скоростью и графическим мастерством при прочих равных условиях. Однако важно помнить, что необработанная производительность определяется не только TFLOPS.

В играх, где графика является ключевой проблемой, более высокое значение TFLOPS обычно соответствует способности обрабатывать более детализированную и реалистичную графику, тем самым улучшая игровой процесс. Это сводится к тому простому факту, что более высокое количество TFLOPS позволяет выполнять больше вычислений с плавающей запятой в секунду, что приводит к более быстрому рендерингу сложных изображений и графики.

В научных вычислениях и искусственном интеллекте высокие значения TFLOPS могут привести к более быстрой обработке данных и вычислений. Задачи, связанные с большими наборами данных, такие как обучение машинному обучению или сложное моделирование, значительно выигрывают от высокого значения TFLOPS, что позволяет им обрабатывать больше данных за меньшее время.

Новые процессоры AMD Z1 имеют смехотворно большое количество TFLOPS для мобильных чипов | AMD

Однако связь между TFLOPS и производительностью не всегда очевидна. На реальную производительность также влияют другие факторы, такие как частота ядра, количество процессоров, буферы кадров и оптимизация программного обеспечения (драйверы). Таким образом, хотя устройство с более высоким значением TFLOPS теоретически быстрее и эффективнее, его реальная производительность может не всегда соответствовать его количеству TFLOPS.

Производительность устройства может быть ограничена другими аппаратными компонентами, которые не работают с той же эффективностью или уровнем, что и GPU или CPU, что приводит к узким местам. Например, система с графическим процессором с высоким TFLOPS может по-прежнему работать хуже, если она сочетается с недостаточным объемом оперативной памяти, медленным процессором или если программное обеспечение не полностью оптимизировано для использования доступной вычислительной мощности.

Следовательно, хотя TFLOPS действительно является ценным показателем для оценки теоретической вычислительной мощности системы, его следует рассматривать в сочетании с другими показателями производительности, чтобы получить более полное представление о потенциальной реальной производительности системы.

Не запутайтесь: Терабайт против Терафлоп

Большинство технически подкованных людей знают о хранении достаточно, чтобы понять, что такое терабайт, настолько, что они могут спутать этот термин с терафлопс, поскольку оба они звучат очень похоже. Хотя оба термина используются в компьютерных технологиях, они относятся к разным аспектам.

«Терабайт» измеряет емкость хранилища, показывая, сколько данных может хранить устройство. С другой стороны, «TFLOPS» измеряет вычислительную мощность, указывая количество триллионов операций с плавающей запятой, которые компьютерная система может выполнять в секунду. Они не одинаковы и не связаны друг с другом.

Карта MicroSD емкостью 1 терабайт | Mashable

TFLOPS в играх

В играх значения TFLOPS могут быть важны, поскольку они связаны с графической точностью и производительностью, которых может достичь система. Современные игры требуют значительной вычислительной мощности для рендеринга детализированной и реалистичной графики, имитации физики, работы с искусственным интеллектом и выполнения других сложных вычислений.

Но опять же, важно помнить, что терафлопы не определяют исключительно производительность системы. Давайте посмотрим на сравнение между двумя основными консолями текущего поколения, PlayStation 5 и Xbox Series X, чтобы увидеть, насколько это очевидно в реальной жизни.

Дебаты о терафлопсах PS5 и Xbox Series X

Как обсуждалось ранее, PS5 рассчитан на 10,28 терафлопс, в то время как Xbox Series X может достигать производительности вычислений GPU до 12 терафлопс. На бумаге это довольно заметная разница, и можно было бы ожидать, что она приведет к реальным расхождениям между играми, но на самом деле все обстоит совсем наоборот.

Изображения, прикрепленные ниже, взяты из двух разных тестов, проведенных Цифровая литейная на Devil May Cry 5: SE, кроссплатформенной игре. На самом деле это была первая настоящая игра следующего поколения, в которой должным образом использовались высококлассные характеристики обеих консолей.

96 кадров в секунду против 88 кадров в секунду в обычном режиме (слева), 87 кадров в секунду против 112 кадров в секунду в режиме высокой частоты кадров (справа) | Цифровая литейная

На первом изображении показана игра, работающая в «нормальном» режиме, где Series X имеет небольшое преимущество в FPS. Но на втором изображении, демонстрирующем игру, работающую в режиме «Высокая частота кадров», PS5 занимает лидирующие позиции, несмотря на более слабый графический процессор с меньшим количеством TFLOPS.

Теперь посмотрите на изображение ниже, показывающее более новую и гораздо более требовательную игру «Elden Ring», работающую на обеих консолях. Еще раз вы видите, что PS5 на самом деле работает в игре немного лучше, с более стабильно более высоким FPS, доказывая, что его графический процессор 10,3 TFLOPS (как и любой другой графический процессор) не свидетельствует о реальной производительности.

Elden Ring показывает разницу в 2 FPS между двумя консолями в режиме трассировки лучей | Цифровая литейная

Важно иметь в виду, что различные режимы на консолях и их характер апскейлинга контента почти все время, чтобы создать иллюзию более высокого разрешения, очевидно, играют роль во всех дебатах. Таким образом, результаты могут быть другими, если настройки были немного изменены, что еще раз подчеркивает, что одной вычислительной метрики недостаточно.

Ограничения TFLOPS

Это хорошо подводит нас к тому, насколько на самом деле полезен термин терафлопс. На протяжении всей статьи мы разъясняли, что терафлопсы не отражают реальную производительность, поэтому теперь давайте углубимся в неотъемлемые проблемы, которые говорят нам, почему вы не должны рассматривать терафлопсы как определенную цифру.

1. Ограниченный объем:

Терафлопы сосредоточены исключительно на операциях с плавающей запятой, пренебрегая другими важными вычислительными аспектами, такими как операции с целыми числами или обработка векторов. Этот ограниченный объем может не точно отражать все вычислительные возможности системы.

2. Производительность памяти:

Терафлопс упускает из виду такие факторы производительности памяти, как пропускная способность и задержка, которые имеют решающее значение для эффективного обмена данными. Высокий рейтинг терафлопс не гарантирует оптимальную производительность памяти, что может повлиять на общую эффективность системы.

3. Компоненты:

Терафлопс не учитывает скорость и возможности других системных компонентов, таких как ЦП, ГП или хранилище. Несбалансированные или узкие места компонентов могут помешать системе полностью использовать потенциал терафлопс.

4. Термика и охлаждение:

Терафлопс не учитывает влияние температурных режимов и охлаждения на устойчивую производительность. Неадекватное охлаждение может привести к тепловому троттлингу, что ограничивает способность системы достичь максимального потенциала производительности.

5. Варианты для конкретных приложений:

Различные приложения имеют различные вычислительные требования. Терафлопы представляют собой обобщенную метрику, которая может не совпадать с потребностями конкретных приложений. Некоторые приложения могут значительно выиграть от более высокого количества терафлопс, в то время как другие отдают приоритет другим вычислительным аспектам.

6. Реальная производительность:

Терафлопы измеряют теоретическую пиковую производительность, но могут не отражать фактическую производительность в реальных сценариях. На достигнутую производительность могут повлиять такие факторы, как оптимизация программного обеспечения, шаблоны доступа к памяти, конфигурация системы и пользовательские настройки.

SoC Xbox Series X для питания консоли | Майкрософт

Другие применения TFLOPS

TFLOPS относится не только к играм, но есть и несколько других областей, где этот показатель можно использовать.

  • Что наиболее важно, с появлением искусственного интеллекта (ИИ) резко возросло использование метрики TFLOP. Поскольку ИИ требует глубокого обучения, обучения нейронных сетей и логических выводов, которые требуют огромного количества операций с плавающей запятой, TFLOPS используются для измерения производительности и эффективности аппаратных ускорителей, таких как графические процессоры и специализированные процессоры ИИ.
  • Моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) также требует использования TFLOPS. Эти симуляции включают в себя разделение области жидкости на небольшие ячейки или элементы и решение набора математических уравнений для моделирования поведения жидкости. Расчеты могут включать миллионы или даже миллиарды уравнений, которые необходимо решать итеративно, поэтому используются TFLOP.

Заключение

Терафлопс — это единица, используемая для количественной оценки вычислительной мощности, применимая в различных областях, от игр до искусственного интеллекта. Это легко усваиваемые цифры, которые сделали их маркетинговым термином в современном мире технологий.

Хотя они представляют собой теоретический максимум, реальная производительность зависит от нескольких других факторов, таких как оптимизация программного обеспечения и архитектура системы. Следовательно, терафлопс не следует рассматривать как окончательную меру возможностей вычислительной системы.

Программы для Windows, мобильные приложения, игры - ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале - Подписывайтесь:)

Похожие записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *