گلوگاه(Bottleneck) در کامپیوتر چیست؟

گلوگاه(Bottleneck) در کامپیوتر چیست؟

گلوگاه یا همان باتل نک (Bottleneck) مفهومی است که در دنیای کامپیوتر‌ جایگاه ویژه و قابل توجهی برای کارشناسان سخت‌افزار دارد. هنگامی که تصمیم به اسمبل یک سیستم برای کاربری گیمینگ، طراحی یا زمینه‌های دیگر می‌گیرید، هزینه بیشتر لزوما بهتر نیست. توجه به مفهوم گلوگاه در کامپیوتر برای دریافت بهترین عملکرد و کارایی در یک سیستم ضروری است.

همچنین از هزینه‌های اضافی و نادرست جلوگیری می‌کند. اصطلاح باتلنک به وضعیتی اشاره دارد که در آن بخشی از سیستم عملکرد تمامی اعضای یک سیستم را محدود به عملکرد خود می‌کند. در ادامه این موضوع را دقیق‌تر بررسی می‌کنیم.

 

فهرست مطالب:

 

مفهوم گلوگاه

مفهوم گلوگاه و باتلنک :

اگر عبارت باتلنک(Bottleneck) را به صورت جز به جز بررسی کنیم، Bottle به منظور بطری و عبارت neck به معنی تنگه است و لغت Bottleneck بیانگر قسمت باریک بطری است که مایع درون آن از این بخش خارج می‌شود.

به بیان دیگر باتلنک به محلی گفته می‌شود که یک فرایند را محدود به ویژگی‌های خود می‌کند. برای مثال در عکس رو به رو جاده‌ای را مشاهده می‌کنید که سه لاین حرکت دارد و مسیر خوبی به نظر می‌رسد اما به دلیل نقطه‌ای که سه خط حرکت به یک خط تبدیل می‌شوند حرکت کند و ترافیک ایجاد می‌شود. در این مثال محل تبدیل سه خط حرکت به یک خط باتلنک یا گلوگاه گفته می‌شود.

اصطلاح باتلنک نه تنها در حوزه تکنولوژی بلکه در زمینه‌های دیگر مانند بیزینس و کسب‌ و کار نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و برای بررسی تاخیر و هزینه‌های تولید و… استفاده می‌شود.

گلوگاه در کامپیوتر چیست؟

گلوگاه کامپیوتر زمانی اتفاق می‌افتد که اجزای اصلی شما (CPU، RAM، کارت ویدیو) نمی‌توانند به اندازه کافی سریع با هم کار کنند تا با نیازهای رایانه شما هم خوانی و سازگاری داشته باشند. این می تواند باعث تاخیر یا کندی در هنگام استفاده از برنامه ها یا اجرای بازی ها شود. گلوگاه در سیستم مانند ترافیک در بزرگراه است: اگر یک خودرو خیلی کند حرکت کند، باعث ایجاد ترافیک می‌شود که روی خودروهای دیگر نیز تأثیر می‌گذارد. از نظر کامپیوتر، به این معنی است که یک جزء مانع از کار کردن تمام اجزای دیگر با تمام توان آنها می شود.

باتلنک یا گلوگاه در کامپیوتر‌ها در بخش‌های متعددی دیده می‌شود. در سخت‌افزار کامپیوتر اگر در کامپیوتری قدرت پردازشی و محاسبات یک قطعه با قطعات دیگر همخوانی نداشته باشد، طوری که کارایی کلیه قطعات سیستم را محدود و مختل کند، این سیستم دچار گلوگاه شده و قطعه نامناسب این گلوگاه را ایجاد کرده است. پس به طور کلی اگر در انتخاب قطعات سیستمی تناسب وجود داشته باشد باتلنک ایجاد نمی‌شود.

اگر یک سیستم گلوگاه داشته باشد در بهترین حالت گلوگاه عملکرد سیستم را محدود می‌کند یا در صورت وجود وضعیت نامساعد و بحرانی‌تر بین قطعات، در کار با برنامه‌ها به مشکل می‌خود و سیستم حالت کندی و لگ به خود می‌گیرد.

چند نکته مهم:

  • مفهوم گلوگاه صرفا برای سخت‌افزار‌های بالارده و حرفه‌ای نیست بلکه باید در هر سیستم کامپیوتری در نظر گرفته شود.
  • اگر یک قطعه در سیستمی نامناسب باشد و گلوگاه ایجاد کند لزوما در سیستم‌های دیگر هم نامناسب نیست.
  • گلوگاه لزوماً به دلیل بی‌کیفیت بودن یا قدیمی بودن یک قطعه نیست، بلکه به دلیل عملکرد آن قطعه در مقایسه با قطعات دیگر است. ممکن است قطعه‌ای هرچند قدیمی عملکرد مناسبی در یک سیستم کامپیوتری داشته باشد.
  • باتلنک در یک سیستم کامپیوتری هیچگاه صفر نمی‌شود بلکه تنها می‌توان آن را نزدیک به صفر کرد.

 

تاثیر باتلنک روی کامپیوتر

وجود باتلنک در کامپیوتر میتواند مربوط به قطعات سخت افزاری متفاوتی باشد، برای مثال، CPU یا GPU شما میتواند به اندازه کافی قدرتمند نباشند که بتوانند پردازش های شما را انجام دهند. این موضوع، می‌تواند به طور کل، منجر به کاهش فریم ریت در بازی‌ها و عملکرد بد سیستم شود. همچنین می تواند منجر به قطع و وصلی صدا و پرش تصویر در بازی آنلاین و یا تماشای فیلم آنلاین شود.

دلایل بوجود آمدن گلوگاه‌ در کامپیوتر:

شایع ترین علت گلوگاه سیستم، داشتن پردازنده (CPU)، کارت گرافیک (GPU) یا حافظه رم(RAM) قدیمی یا ضعیف است. اگر سیستم شما به منابع سخت افزاری بهتری احتیاج داشته باشد، یک رم ضعیف می‌تواند باعث ایجاد باتلنک شود. علاوه بر این، اجرای نرم افزارهایی که نیاز سیستم نمیباشد، نیز باعث ایجاد گلوگاه می شود. برای مثال، نصب بازی پیشرفته و سطح بالا در یک کامپیوتر معمولی که کارهای عادی را به درستی پردازش میکند هم میتواند باعث ایجاد گلوگاه شود. درواقع، پردازش یک بازی پیشرفته، فرا تر از حد توان یک سیستم معمولی میباشد.

 

گلوگاه‌ بین CPU و GPU

گلوگاه های رایج در کامپیوتر

گلوگاه‌ بین CPU و GPU:

این دو قطعه در حالت‌های متعددی دچار گلوگاه می‌شوند. در ادامه یک نمونه از موقعیتی که به بین این دو قطعه گلوگاه ایجاد شده است را بررسی می‌کنیم.

پردازنده(CPU) عمدتا اکثر عملیات‌ها را محاسبه می‌کند اما در مواردی دستورالعمل‌های رندر را به واحد پردازش گرافیکی(GPU) ارسال می‌کند. این دستورالعمل‌های شامل میزان سایه‌ها، جزئیات و بافت‌ها و سایر داده‌های بصری است که GPU برای اینکه بداند چه چیزی باید ارائه شود به آن‌ها نیاز دارد. سپس دستورالعمل‌ها توسط GPU اجرا و تصویری روی صفحه مانیتور ایجاد می‌شود.

اگر GPU این دستورالعمل‌ها را سریع‌تر از آنچه CPU بتواند ارائه دهد، GPU تا زمانی که مجموعه دستورالعمل‌های بعدی را از CPU دریافت کند بیکار می‌ماند. این بدان معناست که قدرت پردازش واحد گرافیکی بیشتر از پردازنده است و CPU در این حالت باتلنک ایجاد کرده است.
عکس این امر نیز با وجود پردازنده‌ای قدرت‌مند که عملکرد بهتری از GPU دارد می‌تواند رخ دهد. طوری که اگر CPU این دستورالعمل‌ها را سریع‌تر از آنچه GPU بتواند ارائه دهد پردازش کند، CPU تا زمانی که GPU دستورالعمل‌ها را اجرا کند بیکار می‌ماند.

 

گلوگاه‌ بین مانیتور و واحد پردازش تصویر:

معمولا در مانیتور‌ها برای مشخص کردن تعداد تکرار نمایش تصاویر در ثانیه(رفرش ریت)، از معیار هرتز(Hz) استفاده می‌کنند. همچنین تعداد فریم‌هایی که واحد پردازش تصویر می‌تواند در ثانیه ایجاد می‌کند(frame rate) را با معیار FPS(frame per second) نمایش می‌دهند.

بهتر است رفرش‌ریت در مانیتور و فریم‌ریت در گرافیک مقادیر یکسانی داشته باشند و تا حد امکان تفاوتی بین این دو پارامتر وجود نداشته باشد. اینگونه تداخل‌های احتمالی به حداقل رسیده و تجربه کاربری بهبود یابد.

در غیر این صورت اگر میزان رفرش‌ریت در مانیتور و فریم‌ریت در گرافیک تفاوت چشمگیری داشته باشند، نوعی از گلوگاه در سیستم به وجود آمده است. برای مثال کارت گرافیکی داریم که توانایی ارائه ۲۰۰ فریم در ثانیه را دارد ولی چون رفرش‌ریت مانیتور ۶۰ هرتز است ۲۰۰ فریم برای کاربر ملموس نیست و تنها ۶۰ هرتز را احساس می‌کند. عکس این امر نیز اتفاق میافتد.

 

گلوگاه رم (RAM):

گلوگاه RAM زمانی اتفاق میافتد که RAM شما به سادگی نمی‌تواند وظایف شما را انجام دهد و بسیار کند عمل می‌کند که می‌تواند ناشی باتلنک در رم به دلیل سرعت پایین یا حجم کم آن باشد. معمولا مشکلات کمبود رم به دلیل فعالیت‌های چند وظیفه‌ای(مولتی تسک) است.

 

گلوگاه هارد دیسک(HDD):

گلوگاه HDD نیز در سیستم‌های قدیمی بسیار رایج است. هنگامی که فضای ذخیره سازی شما باعث می‌شود سیستم‌عامل‌ها و برنامه‌های شما به آرامی لود و سبب کندی سیستم شود، باتلنک ایجاد کرده است. به همین دلیل یکی از رایج ترین راه‌ها برای احیای رایانه‌های قدیمی و کند تعویض هارد دیسک با یک SSD سریع است.

 

بررسی دقیق‌تر گلوگاه در کامپیوتر:

حال که به این بخش از مقاله رسیده‌اید تا حدی درک کرده‌اید که باتلنک چه ویژگی‌هایی دارد و باتلنک را به نوعی تعادل بین قطعات سیستم برای خود معنی کرده‌اید. این جمله تا حدی درست است اما کامل نیست. در ادامه دقیق‌تر این موضوع را بررسی و باتلنک را در سیستم خود پیدا می‌کنیم.

باتلنک در دنیای کامپیوتر‌‌ها پیچیده‌تر از مفاهیمی تا به حال مطالعه کرده‌اید است. به طور کلی تا این قسمت از مقاله متوجه شدیم که اگر برای مثال اگر ۵۰٪ فشار پردازشی بر روی پردازنده باشد همان میزان باید در GPU مشاهده شود. خب برای تشخیص این موضوع میزان توان پردازشی هر قطعه را بررسی می‌کنیم؟ خیر!!

در کامپیوتر‌ها ممکن است توان پردازشی یک قطعه بسیار بیشتر از قطعه دیگر باشد ولی بر روی هردو قطعه شاهد فشار ۵۰٪ باشیم. این اتفاق به این دلیل رخ می‌دهد که فشار پردازشی در هر برنامه کامپیوتری متفاوت است و ممکن است در برنامه‌ای یک قطعه درگیری بیشتری از اعضای دیگر سیستم داشته باشد.

هر برنامه سیستم محاسباتی خاص و مخصوص به خود را دارد. برای مثال یک برنامه بیشتر فشار را بر روی CPU اعمال می‌کند، برنامه‌ای GPU را زیر بار فشار پردازشی می‌برد و برای برنامه‌ای دیگر RAM‌ را بیشتر درگیر می‌کند.

فهمیدیم که باتلنک با توجه به برنامه‌های کامپیوتری لحاظ می‌شود. در کامپیوتر‌ها از برنامه‌های متعددی استفاده می‌شود، به همین دلیل بهتر است باتنلک برنامه‌ای که اجرای مطلوب آن برای شما از اهمیت بیشتری برخوردار است را بررسی کنید. به این منظور نیاز‌های نرم‌افزاری(recommendation) که توسط کمپانی در سایت سازنده برنامه مورد نظرتان تایین شده را مطالعه و توصیه‌های سخت‌افزاری تایین شده را بخوانید تا قطعات را با توجه به توصیه‌های انتخاب کنید.

چگونه bottleneck را تشخیص دهیم؟

تشخیص باتل‌نک

برای تشخیص گلوگاه می‌توانید از تسک منیجر ویندوز استفاده کنید. ابتدا تسک منیجر(task manager) سیستم خود را باز کرده و به تب performance بروید. در این بخش می‌توانید وضعیت قطعات خود را در هر لحظه با استفاده از گراف‌ها و درصد‌های ارائه شده دنبال کنید. سپس، میتوانید بررسی کنید کدام قطعه هنگام استفاده از برنامه مد نظرتان نسبت به قطعات دیگر تحت فشار بیشتری است و ٪۱۰۰ درگیر است. آن قطعه باتلنک ایجاد کرده است.

سایت محاسبه گلوگاه

سایت‌های متعددی تحت عنوان محاسبه‌گر باتلنک برای تشخیص میزان باتلنک فعالیت می‌کنند. با توجه به مطالب گفته شده استفاده از این سایت‌ها توصیه نمی‌شود!
این سایت‌ها امکانات محدودی دارند و نمی‌توانند باتلنک را با توجه به استفاده شما تنظیم کنند. معمولا شرایط را طوری در نظر می‌گیرند که تمام منابع سخت‌افزاری سیستم شما تحت فشار یکسان باشند.

تشخیص گلوگاه برای گیمر‌ها با تسک منیجر ممکن نیست. به همین دلیل برای بررسی وضعیت سیستم در گیم از برنامه‌های مانیتورینگ وضعیت قطعات مانند MSI Afterburner استفاده می‌کنیم. قطعه‌ای که هنگام استفاده از بازی مد نظرتان نسبت به قطعات دیگر تحت فشار بیشتری است و ٪۱۰۰ درگیر است، باتلنک ایجاد کرده است.

 

جلوگیری از ایجاد گلوگاه در کامپیوتر

برای جلوگیری از گلوگاه در سیستم شخصی خودتان، کافیست چند نکته را رعایت کنیدک

  • مطمئن شوید که همه اجزای سیستم شما سازگار و به روز هستند.
  • سیستم شما بابد عملکرد درست و صحیح داشته باشد. درایور ها باید آپدیت باشند و هیچ گونه بدافزاری نباید در سیستم شما وجود داشته باشد.
  • در هنگام نصب نرم افزار های مورد نیازتان، منابع سخت افزاری که برای نصب احتیاج هست را بررسی کنید.
  • هر سخت افزار قدیمی را برای قدرت بیشتر برای اجرای برنامه ها و بازی های جدیدتر ارتقا دهید. قدرت پردازش بهتر برابر با احتمال کمتر ایجاد گلوگاه در سیستم شما است.

از بین بردن گلوگاه در کامپیوتر

برای از بین بردن گلوگاه ابتدا از بروزرسانی تمامی درایور‌های لازم و عدم وجود بدافزار در سیستم خود اطمینان حاصل کنید. بعد از برطرف کردن مشکلات ذکر شده مجدد باتلنک سیستم خود را بررسی کنید. اگر مشکل شما رفع شد که هیچ وگرنه باید به فکر ارتقای سخت‌افزاری سیستم خود باشید. برای ارتقای سیستم می‌توانید این مقاله را مطالعه کنید.

 

اگر شما جز افرادی هستید که به مباحث اکتیو و پسیو شبکه علاقه دارید و مشتاق هستید که در حوزه ی سخت افزار و شبکه های کامپیوتری، اطلاعات کسب کنید، محتوای تیم مستر خطیب را دنبال کنید و با ارائه نظر، ما را در بهبود و ارتقای کیفیت مطالب یاری کنید.

هم چنین، در دوره ۰ تا ۱۰۰ اسمبل و سخت افزار، علاوه بر آشنایی کامل با قطعات سخت افزاری، به موارد بیشتری درمورد سخت افزار، مانند انتخاب درست قطعات برای سیستم، محاسبه پهنای باند و گلوگاه آنها، نصب (اسمبل) و راه اندازی و عیب یابی و.. پرداخته می شود.

دیدگاه‌ها ۶
ارسال دیدگاه جدید