گلوگاه در کامپیوتر چیست و چه زمانی اتفاق می افتد

در دنیای کامپیوتر که امروزه به صورت گسترده‌ای توسط افراد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، مفاهیمی وجود دارد که از اهمیت زیادی برخوردار بوده و به همین دلیل کاربران باید نسبت به آن آگاهی کافی داشته باشند. یکی از این مفاهیم که برای افراد فعال در حوزه سخت‌افزار از اهمیت زیادی برخوردار است، با نام گلوگاه یا باتل نک (Bottleneck) شناخته می‌شود. در اسمبل کردن یک سیستم کامپیوتر برای کاربری‌های مختلف، هزینه بیشتر برای خرید سخت‌افزار لزوما کار درستی نبوده زیرا ممکن است با به وجود آمدن گلوگاه، عملکرد و کارایی یک سیستم در حالت ایده‌آل قرار نداشته باشد. به همین منظور درک این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست و چه تأثیری بر عملکرد سخت‌افزارهای مختلف و در نهایت کل سیستم دارد، از اهمیت زیادی برخوردار بوده و می‌تواند از هزینه‌های اضافی و نادرست جلوگیری کند.

مفهوم گلوگاه یا باتل نک چیست؟

پیش از آشنایی با اینکه گلوگاه در کامپیوتر چیست، بهتر است با این مفهوم به صورت کلی آشنا شویم. در صورتی که بخواهیم واژه گلوگاه یا Bottleneck را از نظر لغوی مورد بررسی قرار دهیم باید گفت که این کلمه از دو بخش Bottle به معنای بطری و Neck به معنای گردن یا تنگه تشکیل شده است. در واقع Bottleneck به قسمت باریک یک بطری اشاره می‌کند که از طریق آن مایع به بیرون هدایت می‌شود.

به بیان ساده‌تر گلوگاه به محلی اطلاق می‌شود که می‌تواند یک فرایند را به ویژگی‌های خود محدود کند. به عنوان مثال یک جاده را تصور کنید که دارای سه لاین برای حرکت خودروها است و مسیر خوبی به نظر می‌رسد. در نقطه‌ای از جاده به دلایل مختلف سه لاین تبدیل به یک لاین حرکتی می‌شود که همین امر موجب کندی حرکت و ایجاد ترافیک می‌شود. در این مثال به محل تبدیل شدن سه لاین حرکتی به یک لاین، در اصلاح گلوگاه گفته می‌شود. در خصوص اصطلاح گلوگاه باید به این موضوع اشاه کرد که تنها در حوزه تکنولوژی کاربرد نداشته و در زمینه‌های مختلفی مانند کسب و کار به منظور بررسی موارد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گلوگاه در کامپیوتر چیست؟

برای درک بهتر این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست و چه زمانی اتفاق می‌افتد باید گفت که این شرایط زمانی رخ می‌دهد که یکی از اجزای اصلی سیستم مانند پردازنده مرکزی (CPU)، حافظه RAM یا کارت گرافیک نتوانند به اندازه کافی سریع در کنار هم کار کرده و نیازهای کاربر را برآورده کنند. این اتفاق می‌تواند منجر به تأخیر یا کند شدن سیستم در زمان استفاده از برنامه‌ها یا بازی‌های مختلف شود. در خصوص این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت مانند ترافیک در یک بزرگراه است؛ در این شرایط حرکت کند یک خودرو موجب کاهش سرعت سایر خودروها شده و در نهایت منجر به ترافیک می‌شود. گلوگاه در دنیای کامپیوتر به این معنی است که یکی از اجزای سیستم مانع از کار کردن سایر اجزا با تمام توان می‌شود.

برای درک بهتر این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که این شرایط را می‌توان در بخش‌های مختلف یک کامپیوتر مشاهده کرد. در صورتی در یک کامپیوتر قطعات سخت‌افزاری مختلف از نظر قدرت پردازشی و محاسبات با سایر قطعات همخوانی نداشته باشند، کارایی کلیه قطعات سیستم تحت‌الشعاع قرار گرفته و محدود می‌شود؛ در این شرایط سیستم دچار گلوگاه یا باتل نک شده است. با توجه به این تعریف می‌توان گفت که در صورت وجود تناسب بین قطعات مختلف در یک سیستم کامپیوتر، احتمال به وجود آمدن گلوگاه نزدیک به صفر خواهد بود.

در خصوص اینکه گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که این مشکل در بهترین حالت می‌تواند باعث محدودیت در عملکرد سیستم شده و در صورتی که وضعیت بین قطعات نامساعد و بحرانی باشد، منجر به ایجاد مشکل در کار با برنامه‌های مختلف و به وجود آمدن کندی و لگ در سیستم می‌شود. در خصوص گلوگاه در کامپیوتر باید به این نکات اشاره کرد که:

• این مفهوم صرفا برای سخت‌افزارها و قطعات رده بالا و حرفه‌ای به کار گرفته نشده و همه سیستم‌های کامپیوتری را شامل می‌شود.
• در صورتی که در یک سیستم قطعه‌ای نامناسب وجود داشته و باعث ایجاد گلوگاه شود، به این معنی نیست که این قطعه در سایر سیستم‌ها نیز نامناسب است.
• به وجود آمدن گلوگاه توسط یک قطعه به معنای بی‌کیفیت بودن یا قدیمی بودن آن نیست؛ بلکه این مشکل نشان دهنده عملکرد نامناسب این قطعه در مقایسه با سایر قطعات مورد استفاده در کامپیوتر است. ممکن است در یک سیستم یک قطعه قدیمی به دلیل قرار گرفتن در کنار سخت‌افزارهای هم‌سطح و مناسب، عملکرد خوبی داشته باشد.
• گلوگاه در سیستم‌های کامپیوتری از بین نرفته و صفر نمی‌شود و تنها می‌توان آن را نزدیک به صفر نگه داشت.

تاثیر گلوگاه در کامپیوتر چیست؟

در تعریف اینکه گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که وجود این شرایط در سیستم می‌تواند به قطعات سخت‌افزاری مختلف باشد. این امکان وجود دارد که قطعاتی مانند CPU، کارت گرافیک، RAM و غیره به اندازه‌ای قدرتمند نباشند که بتوانند به خوبی پردازش‌های مورد نیاز را انجام دهند. همین امر می‌تواند منجر به کاهش عملکرد سیستم در اجرای بازی‌ها و برنامه‌های مختلف شود. در مواردی وجود گلوگاه در سیستم میِ‌تواند منجر به قطع و وصل شدن صدا و همچنین پرش تصویر در هنگام تجربه بازی یا تماشای محتوای تصویری شود.

دلایل بوجود آمدن گلوگاه‌ در کامپیوتر چییست؟

در خصوص این موضوع که شایع‌ترین علت به وجود آمدن گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که برخورداری از پردازنده، کارت گرافیک یا حافظه رم قدیمی یا ضعیف نسبت به سایر قطعات است. در صورتی که سیستم به منابع سخت‌افزاری بهتری نیاز داشته باشد، استفاده از یک حافظه رم ضعیف می‌تواند منجر به ایجاد گلوگاه در سیستم شود. به عنوان مثال در صورتی که یک بازی سنگین و سطح بالا بر روی یک سیستم معمولی که به خوبی از پس پردازش‌های عادی برمی‌آید، می‌تواند منجر به ایجاد گلوگاه در سیستم شود. در واقع پردازش یک بازی پیشرفته که خارج از توان یک سیستم معمولی، گلوگاه به حساب می‌آید.

رایج‌ترین گلوگاه در کامپیوتر چیست؟

در خصوص این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که امکان ایجاد گلوگاه در سیستم‌های مختلف بین قطعات سخت‌افزاری بکار رفته در سیستم وجود دارد. با این کار بوجود آمدن گلوگاه در سیستم‌های کامپیوتری بین برخی از قطعات رایج‌تر است که شناخت این موارد می‌تواند در پیشگیری از بروز این اتفاق نقش بسیار مهمی ایفا کند.

گلوگاه‌ بین CPU و  GPU

پردازنده مرکزی یا CPU و پردازنده گرافیکی یا GPU دو قطعه مهم و اساسی در سیستم‌های کامپیوتری هستند که در حالت‌های متعدد دچار گلوگاه می‌شوند. برای درک بهتر این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که پردازنده مرکزی یا CPU در سیستم‌های کامپیوتری وظیفه دارد که درصد زیادی از عملیات‌ها را پردازش و محاسبه کند؛ با این حال برخی از دستورالعمل‌های رندر در سیستم‌های کامپیوتری به پردازنده گرافیکی یا GPU ارسال می‌شود. دستورالعمل‌هایی مانند میزان سایه‌ها، جزئیات و بافت‌ها و سایر داده‌های تصویری از جمله دستورالعمل‌هایی هستند که به پردازنده گرافیکی ارسال می‌شوند. این دستورالعمل‌ها پس از ارسال توسط GPU اجرا و پردازش شده و تصویر بر روی صفحه نمایش نقش می‌بندد.

در صورتی که GPU بتواند دستورالعمل‌های ارسالی را در مقایسه با CPU با سرعت بیشتری انجام دهد، GPU تا زمان دریافت مجموعه دستورالعمل‌های بعدی منتظر مانده که این زمان انتظار منجر به افت فریم ریت و ایجاد لگ می‌شود. در واقع در صورتی که قدرت پردازش واحد گرافیکی در مقایسه با پردازنده مرکزی بیشتر باشد، در این حالت یک گلوگاه توسط CPU در سیستم ایجاد شده است.

برای درک بهتر این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست و چرا ایجاد این مشکل بین CPU و GPU رایج است باید گفت که بسیاری از گیمرها برای تجربه بازی‌های ویدئویی کارت گرافیک قدرتمند را در اولویت قرار داده و از قدرت پردازشی CPU غافل می‌شوند. همین کار باعث می‌شود که بین CPU و GPU به عنوان پردازنده‌های اصلی سیستم گلوگاه ایجاد شود.

در خصوص ایجاد گلوگاه بین پردازنده مرکزی و پردازنده گرافیکی باید به این موضوع اشاره کرد که عکس این امر نیز صدق می‌کند و در صورتی که قدرت پردازشی CPU از GPU بیشتر باشد و بتواند دستورالعمل‌ها را زودتر از GPU پردازش کند، گلوگاه در سیستم ایجاد می‌شود. بیکار ماندن CPU تا زمان اجرای دستورالعمل‌ها توسط پردازنده گرافیکی، باعث می‌شود که میزان زیادی از قدرت پردازشی CPU هدر برود.

بیشتر بخوانید: راهنمای خرید CPU

گلوگاه‌ بین مانیتور و واحد پردازش تصویر

برای درک بهتر این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که یکی از رایج‌ترین گلوگاه‌ها در سیستم بن مانیتور و واحد پردازش تصاویر رخ می‌دهد. در صفحه نمایش به منظور مشخص کردن تعداد تکرار نمایش تصویر در ثانیه (Refresh Rate) از معیاری به نام هرتز (Hz) استفاده می‌شود. در خصوص تعداد فریم‌هایی که می‌تواند توسط واحد پردازش تصاویر در ثانیه ایجاد شود یا Frame Rate نیز از معیاری به نام FPS (Frame Per Second) استفاده می‌شود.

در سیستم‌های کامپیوتری در صورتی که رفرش ریت در مانیتور و فرم ریت در پردازنده گرافیکی مقدار یکسان داشته باشند و تفاوت زیادی بین این دو پارامتر وجود نداشته باشد، مشکلی در سیستم ایجاد نمی‌شود و تجربه کاربری به میزان قابل توجهی بهبود پیدا می‌کند؛ اما در صورتی که بین این دو مقدار تفاوت قابل توجهی وجود داشته باشد، شاهد بوجود آمدن گلوگاه در سیستم خواهیم بود. به عنوان مثال در صورتی که پردازنده گرافیکی توانایی ارائه 200 فریم در ثانیه داشته باشد و رفرش ریت مانیتور 60 هرتز باشد، قدرت 200 فریم برای کاربر ملموس نبوده و تنها 60 هرتز توان مانیتور احساس خواهد شد.

بیشتر بخوانید: تست سالم بودن مانیتور

گلوگاه رم (RAM)

برای درک بهتر این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست و این مشکل در RAM چه زمان اتفاق می‌افتد باید گفت که زمانی که حافظه رم نتواند به سادگی وظایف را انجام دهد و عملکردی کند داشته باشد، به دلیل وجود گلوگاه در رم به دلیل سرعت یا حجم پایین آن است. این مشکل در زمان انجام فعالیت‌های مولتی تسکینگ که به سرعت و حافظه رم خوب نیاز دارد، بیشتر از هر زمان دیگری احساس می‌شود.

گلوگاه هارد دیسک

از رایج‌ترین گلوگاه‌هایی که در سیستم‌های کامپیوتری و به طور معمول سیستم‌های قدیمی ایجاد می‌شود، گلوگاه هارد دیسک است. در صورتی که قدیمی بودن فضای ذخیره‌سازی باعث شود که سیستم عامل و برنامه‌های مختلف با سرعت پایین لود شده و منجر به کند شدن سیستم شود، گلوگاه هارد دیسک در سیستم رخ داده است. به همین دلیل یکی از بهترین روش‌هایی که می‌توان از آن برای احیای کامپیوترهایی قدیمی و کند استفاده کرد، تعویض HDD یا SSD است که سرعت بالاتری دارد.

بیشتر بخوانید: حافظه SSD چیست؟ ویژگی‌ها، تفاوت‌ها و انواع آن

روش‌های تشخیص گلوگاه در کامپیوتر چیست؟

در پاسخ به این سوال که گلوگاه در کامپیوتر چیست، بر اساس توضیحاتی که تا کنون ارائه شده به زبان ساده می‌توان گفت که نوعی عدم تعادل بین قطعات سخت‌افزاری مختلف در سیستم است. این تعریف از گلوگاه تا حد زیادی صحیح است اما نمی‌توان آن را یک تعریف کامل دانست. بر اساس توضیحات ارائه شده تا به این قسمت، به این درک رسیدیم که در صورتی که 50 درصد فشار پردازشی بر روی CPU وجود داشته باشد، باید شاهد فشار یکسان بر روی GPU نیز باشیم. اما سوالی که در اینجا مطرح می‌شود این است که برای اطمینان از این موضوع می‌توان توان پردازشی هر قطعه را مورد بررسی قرار داد؟

پاسخ به این سوال بدون شک منفی است. در سیستم‌های کامپیوتری این امکان وجود دارد که توان پردازشی یک قطعه در مقایسه با قطعه دیگر به مراتب بیشتر بااشد اما فشار پردازشی بر روی هر دو قطعه 50 درصد باشد. دلیل بروز این اتفاق را می‌توان ناشی از تفاوت فشار پردازشی در هر برنامه کامپیوتری دانست؛ در واقع این امکان وجود دارد که در هر برنامه یک قطعه درگیری بیشتری در مقایسه با سایر قطعات داشته باشد. هر برنامه‌ای که در سیستم اجرا می‌شود، سیستم محاسباتی و پردازشی خاص خود را دارد. به عنوان مثال ممکن است فشار پردازشی که توسط یک برنامه بر روی CPU اعمال می‌شود، بیشتر از فشار آن بر روی GPU و رم باشد و این اتفاق ممکن است برای همه این قطعات تکرار شود.

به طور خلاصه به منظور درک بهتر از این موضوع که گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که این مشکل با توجه به برنامه‌های کامپیوتری در سیستم ایجاد می‌شود. کاربران در کامپیوتر از برنامه‌های متعددی استفاده می‌کنند اما بهتر است گلوگاه برای برنامه‌ای که اجرای آن به نحو مطلوب برای کاربر از اهمیت بیشتری برخوردار است، مورد بررسی قرار بگیرد. برای این کار، کاربران می‌توانند نیازهای نرم‌افزاری و توصیه‌های سخت‌افزاری که توسط سازنده برنامه ارائه شده را به دقت مورد بررسی قرار داده و قطعات مورد نیاز سیستم خود را بر این اساس انتخاب کنند تا بتوان از ایجاد گلوگاه جلوگیری کرد.

در خصوص روش‌هایی که می‌توان برای تشخیص گلوگاه در کامپیوتر مورد استفاده قرار داد باید گفت که یک قانون کلی در این زمینه وجود دارد؛ هم سیستم‌های کامپیوتری دارای گلوگاه هستند و هیچ سیستمی بدون گلوگاه نیست. دلیل این امر عملکرد بهتر و سریع‌تر یکی از پردازنده‌های مرکزی و گرافیکی در مقایسه با یکدیگر است.

در پاسخ به این سوال که گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که وجود گلوگاه تا ده درصد در یک سیستم کامپیوتری عادی بوده و مشکل چندانی ایجاد نمی‌کند. در واقع در صورتی که اختلاف عملکرد دو قطعه کمتر از 10 درصد باشد، اختلالی در کار سیستم رخ نخواهد داد و کاربران می‌توانند با توجه به هزینه‌ای که صرف کرده‌اند بهترین بازدهی را از سیستم دریافت کنند. اما در صورتی که این میزان بالای ده درصد باشد باید از روش‌های زیر برای تشخیص گلوگاه در سیستم استفاده کرده و نسبت به رفع آن اقدام کرد.

استفاده از تسک منیجر (Task Manager)

در پاسخ به این سوال که روش‌های تشخیص گلوگاه در کامپیوتر چیست می‌توان گفت که یکی از معمول‌ترین و بهترین روش‌ها، استفاده از تسک منیجر است. برای تشخیص گلوگاه به این روش در کامپیوتر اجرای تسک منیجر و ورود به تب Performance است. تسک منیجر در این بخش امکان رصد کردن وضعیت قطعات سخت‌افزاری مختلف را در هر لحظه با استفاده از گراف و درصد فراهم می‌کند.

با استفاده از آمارها و داده‌های این بخش می‌توان وضعیت سخت‌افزارهای مختلف را در زمان اجرای برنامه مورد نظر مورد بررسی قرار داده و مشاهده کرد که کدام قطعه تحت فشار بیشتری قرار دارد. به عنوان مثال در صورتی که با اجرای یک برنامه در این قسمت مشاهده کنید که 95 تا 100 درصد توان پردازنده اصلی در حال استفاده است اما تنها 60 تا 70 درصد توان کارت گرافیک مصرف می‌شود به این معنی است که CPU باعث ایجاد گلوگاه در سیستم شده است.

سایت‌های محاسبه گلوگاه

در پاسخ به این سوال که روش‌های تشخیص گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که استفاده از سایت‌های محاسبه گلوگاه یکی از روش‌های این کار به حساب می‌آید. اما استفاده از این سایت‌ها برای تشخیص گلوگاه توصیه نمی‌شود که دلیل آن امکانات و قابلیت‌های محدود این سایت‌ها است. در واقع این سایت‌ها توانایی تنظیم گلوگاه بر اساس استفاده کاربر از سیستم را ندارند و معمولا گلوگاه را در شرایطی محاسبه می‌کنند که در آن همه منابع سخت‌افزاری در سیستم تحت یک فشار یکسان قرار دارند.

استفاده از نرم‌افزارهای مانیتورینگ

در خصوص این موضوع که بهترین روش برای تشخیص گلوگاه در کامپیوتر چیست باید گفت که بهترین روش استفاده از نرم‌افزارهای مانیتورینگ مانند Asus GPU، MSI Afterburner، AMD Control Center، Tweak و به طور کلی همه برنامه‌ای است که برای اورکلاک پردازنده یا کارت گرافیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمانی که سیستم کامپیوتری تحت فشار زیادی قرار دارد به عنوان مثال در زمان باری کردن، باید بار پردازشی CPU و کارت گرافیک تحت نظر قرار بگیرد. در صورتی که در این شرایط پردازنده گرافیکی در حال کار با ظرفیت 100 درصد باشد اما CPU با درصد کمتری در حال کار باشد، بدون شک پردازنده گرافیکی باعث ایجاد گلوگاه در سیستم شده است.

روش‌های جلوگیری از ایجاد گلوگاه در کامپیوتر چیست؟

در صورتی که کاربران بخواهند از ایجاد گلوگاه بر روی سیستم کامپیوتر شخصی خود جلوگیری کنند، کافی است چند نکته را مورد توجه قرار داده و اجرا کنند:

• از سازگار بودن همه سخت‌افزار سیستم و به‌روز بودن آن اطمینان حاصل کنید.
• از عملکرد صحیح سیستم خود اطمینان حاصل کنید؛ به این معنی که همه درایورها باید آپدیت و به‌روز بوده و هیچ‌گونه بدافزاری در سیستم وجود نداشته باشد.
• در صورتی که قصد دارید برنامه یا نرم‌افزار مورد نیاز خود را نصب کنید، باید منابع سخت‌افزاری مورد نیاز برای نصب را به دقت مورد بررسی قرار دهید.
• سخت‌افزارهای قدیمی نصب شده بر روی سیستم را به منظور قدرت بیشتر برای اجرای برنامه‌ها و بازی‌های جدید به صورت منظم ارتقاء دهید تا به این ترتیب احتمال ایجاد گلوگاه در سیستم کاهش پیدا کند.

نحوه رفع گلوگاه در کامپیوتر چیست؟

سخن پایانی

با توجه به همه توضیحاتی که در پاسخ به سوال گلوگاه در کامپیوتر چیست ارائه شد، باید گفت که بهترین راه برای جلوگیری از ایجاد گلوگاه در سیستم، برنامه‌ریزی قبل از مونتاژ و اسمبل کردن سیستم است. در واقع باید از این موضوع اطمینان حاصل کرد که قطعاتی که در کنار هم قرار گرفته‌اند از تناسب کافی برخوردار هستند. اما به طور کلی در صورتی که در زمان استفاده از سیستم به این اطمینان دست پیدا کردید که گلوگاه بالایی در سیستم وجود دارد، تنها روش رفع آن ارتقاء قطعات سخت‌افزاری در سیستم است.

در پاسخ به این سوال که گلوگاه در کامپیوتر چیست، باید گفت که ایده محدود شده سخت‌افزارها از طریق ایجاد گلوگاه در سیستم ترسناک است اما نباید بیش از حد نگران آن بود؛ زیرا این امکان وجود دارد که در یک سیستم کامپیوتری به‌روز از نظر سخت‌افزاری و گران قیمت نیز چندین گلوگاه وجود داشته باشند. به همین دلیل بهترین زمانی که باید در آن نسبت به بررسی گلوگاه اقدام کرد، زمانی است که کاربران قصد دارد سیستم کامپیوتر خود را ارتقاء دهند تا بتوان به این شکل از صرف هزینه زیاد برای قطعه‌ای که دستگاه توانایی بهره کامل از آن را ندارد، جلوگیری کرد.

سوالات متداول

گلوگاه در کامپیوتر چیست؟

به شرایطی گفته می‌شود که در آن عملکرد یک سخت‌افزار در سیستم‌های کامپیوتری باعث ایجاد محدودیت برای عملکرد سایر سخت‌افزارها و همچنین کل سیستم می‌شود.

رایج‌ترین گلوگاه‌ها در کامپیوتر کدام است؟

این امکان وجود دارد که در سیستم‌های مختلف بین قطعات سخت‌افزاری موجود گلوگاه ایجاد شود که رایج‌ترین گلوگاه‌ها بین CPU و GPU،‌ گلوگاه RAM،‌ گلوگاه هارددیسک و گلوگاه صفحه نمایش و پردازنده گرافیکی است.

بهترین روش رفع گلوگاه در سیستم چیست؟

بهترین روش برای جلوگیری از ایجاد گلوگاه در کامپیوتر توجه به تناسب بین قطعات سخت‌افزاری است و بهترین روش برای رفع آن، به‌روزرسانی قطعات سخت‌افزاری بکار رفته در سیستم است.