اختيار حاسوب لمعالجة الصور الفلكية: CPU وRAM وSSD واختبارات عملية

هذه المقالة مجمّعة من ملاحظات واختبارات عملية أُجريت بين عامَي 2020 و2024، وطُرز CPU وبطاقات الرسوميات وأسعار الذاكرة ودرجات Benchmark المذكورة فيها تتغيّر جميعها مع مرور الزمن، لذا يرجى الاعتماد على معلومات السوق الحالية عند الشراء.

«ما نوع الحاسوب الذي ينبغي تجميعه لتشغيل PixInsight؟» سؤال شائع في المجموعة. خلال السنوات القليلة الماضية بدّلت عدة أجهزة تباعًا، واختبرت كثيرًا من التوليفات باستخدام سكربت Benchmark الرسمي. تنظّم هذه المقالة خلاصة تجربتي في دليل شراء مرتّب حسب المكوّنات، مع إرفاق تغيّر الدرجات المقيسة على طول الطريق.

أولًا: حديث عن PixInsight Benchmark

يوفّر PixInsight رسميًا سكربتًا لاختبار الأداء يتيح تقييم مدى كفاءة الحاسوب في تشغيل PI، وعند انتهائه يعطي ثلاث درجات: Total وCPU وSwap. ولمن أراد إجراءه، يرجى تحديث برنامج PI إلى أحدث إصدار قبل التشغيل.

أول ما اختبرت كان على الحاسوب الموجود في الشركة والمستخدَم لمعالجة الصور الفلكية (AMD APU 2400G، وDDR4 2666 14GB، وM.2 SSD)، وأفضل نتيجة بلغت Total عند 6414 تقريبًا فقط. وبعد ترقية المعالج (AMD R5 4650G) تضاعفت درجة CPU مباشرة وقفزت إلى ما يزيد على ثلاثة عشر ألفًا، كما أن استهلاك الجهاز كاملًا لم يتجاوز 120 واط، وهو أداء أرضاني كثيرًا — بل إن هذه الدرجة تعادلت مع حاسوب المكتب ذي الحجم الاعتيادي في البيت (R5-3600، و32GB DDR4 3200).

كيفية اختيار كل مكوّن

مع حلول عام 2023، ومع انتقال الكاميرات من CCD إلى CMOS (مثل IMX571 وIMX455)، ارتفعت دقة الصور من بضعة عشر مليونًا من البكسلات إلى أربعة وعشرين مليونًا ثم ستين مليونًا، فبدأت مواصفات جهاز المكتب القديم تتعثّر — فمجرّد التنقّل بين الخطوة السابقة والخطوة التالية كان يستغرق ثلاث ثوانٍ، مما جعل مقارنة الصورة قبل المعالجة وبعدها غير بديهية إطلاقًا. يُضاف إلى ذلك أن هذا العام شهد طرح عدد كبير من عمليات الذكاء الاصطناعي، وصارت تُستخدم في مراحل كثيرة من سير العمل، فأعدت ترتيب منطق الشراء من جديد:

CPU

ما يطلبه PI هو «أنوية كثيرة وكلّها أنوية كبيرة». على أجهزة PC السائدة، تتفوّق المعالجات الاستهلاكية عالية المستوى مثل AMD 7950X أو Intel i9-13900K في الأداء. وممّا يجدر التنبيه إليه أن نسخ X3D من AMD لا تقدّم أي فائدة لبرنامج PI، بل قد يكون أداؤها الإنتاجي الفعلي أدنى قليلًا من نسخة 7950X العادية — وما لم تكن الألعاب مطلوبة أيضًا، فتكفي النسخة العادية.

كذلك، سبق أن حقّق أحدهم بتشغيل R9-7950X على Linux درجة تتجاوز خمسين ألفًا، فسحق سلسلة i9-13900 سحقًا (عملية التصنيع بدقة 5nm لدى TSMC قوية فعلًا)، ومن ينوي تبديل جهازه قريبًا فبإمكانه الانتباه إلى هذا النوع من التوليفات.

بطاقة الرسوميات (VGA)

من يعالج المذنبات، أو من يتطلّب سير عمله إزالة النجوم وإزالة الضوضاء مرارًا، يُنصح على أجهزة PC بإضافة بطاقة رسوميات NVIDIA لتساعد أنوية CUDA في تسريع SXT وNXT وBXT. وبأسعار السوق آنذاك، كانت سلسلة RTX 30 (مثل RTX 3060 أو 3060 Ti) هي الخيار الأول. ولمن لا يلعب الألعاب، تُعدّ نسخة RTX 3060 12G خيارًا جيدًا — موفّرة للطاقة وذات VRAM أكبر، بل يمكن استخدامها أيضًا لتشغيل Stable Diffusion. (للاختبارات العملية التفصيلية لتسريع GPU مقالة مستقلة.)

أما على جانب Mac، فالأجهزة من M1 فما فوق تفعّل تسريع GPU تلقائيًا.

SSD

ينبغي على الأقل وضع الملفات المراد معالجتها على قرص SATA SSD أثناء التشغيل؛ وبحسب الوضع السائد اليوم، فوضعها على M.2 SSD أفضل. ويكفي قرص SSD من نوع PCIe Gen3، أما الفائدة التي يجلبها Gen4 في المعالجة فهي في الواقع ضئيلة (يكون أسرع فقط عند نسخ الملفات).

وبالمناسبة، إذا شُغّل PI Benchmark عبر RAMDISK ولم تتجاوز السرعة 4GB/s، فلا معنى كبيرًا لذلك — فإن لم يبلغ RAMDISK 10GB/s على الأقل، فالأفضل الانتقال مباشرة إلى قرص PCIe Gen4 SSD معقول السعر (7GB/s ينبغي أن تكون سرعة كافية).

RAM

يستفيد PI من الذاكرة بكفاءة عالية. وما لم تكن كل الصور المعالَجة كبيرة بحجم الإطار الكامل فما فوق، فإن 32GB تكفي بالفعل. ومع DDR4 يمكن الصعود مباشرة إلى 64GB؛ أما DDR5 فكانت آنذاك مرتفعة السعر نسبيًا، فيكفي البدء بسعة 32GB والإضافة عند الحاجة.

وهنا مفهوم مهم: إن لم تكفِ الذاكرة، فلن يُبلي أسرع معالج بلاءً حسنًا. يقدّر PI الذاكرة المتاحة قبل تنفيذ أي سكربت أو عملية، فإن لم تكفِ المساحة لتشغيل جميع خيوط المعالجة، فإنه يحدّ مباشرة من عدد الخيوط المتاحة. فعلى سبيل المثال، إن احتاج كل خيط إلى 1.7GB ولم يتبقّ من الذاكرة سوى 19GB، فلن يسمح PI إلا بتشغيل 9 خيوط؛ في حين أن المعالج يملك 32 خيطًا بوضوح، أي أن 23 خيطًا تنتظر بلا عمل. يوصي PI رسميًا بنحو 2GB من الذاكرة لكل خيط — وبأخذ AMD 7950X (16 نواة كبيرة و32 خيطًا) مثالًا، ينبغي تركيب 64GB على الأقل حتى يُظهر البرنامج كامل قدرته.

بعض أجهزتي المختبَرة عمليًا

بعد سلسلة من عمليات التبديل، صار لديّ عدد من الأجهزة التمثيلية:

• جهاز المكتب AMD R5-2400G → R5-4650G: تعلّمت PI أول مرة على جهاز المكتب ذي المعالج 2400G، ثم رقّيته لاحقًا إلى 4650G (بأداء يعادل تقريبًا R5-3600)، لكن بسبب الهيكل الصغير لم تكن هناك مساحة لتركيب بطاقة رسوميات إضافية بخلاف CPU والذاكرة وقرص SSD.
• حاسوب الألعاب المحمول AMD R7-5800H: بذاكرة 32GB DDR4 3200، وقرص M.2 Gen3 SSD، وبطاقة RTX 3060 Laptop 6G، بتكلفة إجمالية تقل عن 40,000 دولار تايواني. متعة ترقية RAM وSSD باليد لا تُقدَّر بثمن، أما بطاقة الرسوميات فمكرّسة لتسريع إزالة النجوم عبر CUDA.
• الحاسوب المكتبي الجديد AMD R9-7950X: بذاكرة DDR5 6000 16G×2، ومبرّد مائي متكامل 360، ولوحة أم B650، وعدة أقراص M.2 PCIe SSD، وبطاقة RTX 3060 12G، ومزوّد طاقة 750W. عند تجميعه ركّزت الميزانية على المكوّنات الأوثق صلة بمعالجة الصور — CPU والتبريد المائي وبطاقة الرسوميات — وضغطت ما عداها من الملحقات قدر الإمكان.

مع نهاية عام 2024، وبعد تحديث PI إلى الإصدار الكبير 1.9 Lockhart، أجريت جولة اختبار أخرى كالعادة. وكانت متوسطات درجات الأجهزة الثلاثة التي بحوزتي كالآتي: R5-3600 المستخدَم منذ نحو خمس سنوات حوالي 14700، وR7-5800H ذو الثلاث سنوات حوالي 17000، وR9-7950X ذو العامين تقريبًا حوالي 29800. وبوصفه الحاسوب المكتبي الرئيسي، ما زال أداء 7950X بعد عامين ممتازًا، ويبدو أنه قادر على الصمود عامين آخرين في انتظار الجيل الجديد من معالجات AMD. وبالطبع، لو أردت تجميع جهاز الآن، فالصعود مباشرة إلى القمة عند R9-9950X كفيل على الأرجح بخمس سنوات إضافية من القتال.

بعض التفاصيل التي يسهل إغفالها

• بخصوص Apple ARM: بدءًا من الإصدار 1.9 غيّر PI محرّك الحوسبة لديه، وهو ينتقل تدريجيًا نحو الدعم الأصلي لمعمارية Apple ARM بدلًا من العمل عبر محاكٍ. وقبل ذلك (في عهد 1.8.x) كان PI يعمل على M1/M2 عبر محاكٍ، وينبغي أخذ ذلك في الحسبان عند تقييم الأداء.
• حدّ CPU الأدنى بدءًا من 1.9: لم يعد PixInsight بدءًا من الإصدار 1.9 يدعم المعالجات القديمة التي تفتقر إلى تعليمات AVX2/FMA3 (لدى Intel قبل الربع الثاني من 2013 تقريبًا، ولدى AMD قبل الربع الثاني من 2015 تقريبًا)، ولن يمكن تثبيت الإصدار الجديد من PI على هذه المنصات القديمة. ولمن ما زال يستخدم حاسوبًا قديمًا، يُنصح بتقييم تبديل الجهاز قبل الترقية إلى الإصدار الكبير.
• تعطّل نسخ K من الجيلين 13 و14 لدى Intel: أفاد عدد من الهواة بأن معالجات Intel من الجيلين 13 و14 بنسخة K تتعطّل عند تشغيل PI بالإعدادات الافتراضية. وقد أصدرت الشركة المصنّعة لاحقًا تحديث BIOS يخفض الأداء بنحو 10% لكنه يضمن استقرار النظام، فمن يستخدم i9-13900K أو 14900K أو 14700K فلا بأس بتحديثه وتجربته.
• مدة التشغيل منذ الإقلاع تؤثّر في الدرجة: على Windows، للحصول على أفضل درجة Benchmark يُفضَّل تشغيل الاختبار مباشرة بعد «إيقاف تشغيل الجهاز ثم تشغيله من جديد»، أي في اللحظة التي أقلع فيها الجهاز للتوّ. وبالنسبة لحاسوبي، مجرّد إعادة التشغيل لا يجدي؛ لا بد من إيقاف التشغيل ثم تشغيله من جديد، وإلا فلن ينفّذ قرص SSD عملية جمع المهملات. وبعد نحو أسبوع من التشغيل المتواصل، تهبط سرعة القراءة المتسلسلة لقرص SSD إلى ما دون 3000MB/s. فإيقاف التشغيل وإعادة التشغيل بشكل دوري أمر ضروري فعلًا.

بالمناسبة: حاسوب التحكّم في التصوير

إلى جانب الجهاز الرئيسي للمعالجة اللاحقة، يحتاج موقع التصوير إلى حاسوب تحكّم آخر، ومنطق اختياره مختلف تمامًا — فالمهم ليس الأداء بل الاستقرار وتحمّل الظروف البيئية. أحضرت شريحتَي ذاكرة DDR5 للحواسيب المحمولة، وأضفت إليهما قرص M.2 Gen3 SSD قديمًا، وجمّعت حاسوبًا صغيرًا بنواة Intel 1240P ليعمل كجهاز تحكّم أثناء تصوير الصور الفلكية (يتحكّم في منصة واحدة وتلسكوبين وكاميرتين في آن واحد) ولأغراض التكديس الفوري أيضًا. لا بطارية فيه، فلا يخشى درجات الحرارة المنخفضة في الجبال؛ لكنه نظام مزوّد بمروحة، ولذلك لا يمكن تركيبه مباشرة على التلسكوب.

خلاصة

عند تجميع حاسوب لتشغيل PI، يكون ترتيب الأولويات تقريبًا كالتالي: معالج بأنوية كبيرة كثيرة، وذاكرة كافية تقابل عدد الخيوط، وقرص M.2 SSD محترم، ثم بطاقة رسوميات NVIDIA بحسب سير العمل. مواصفات العتاد تتبدّل جيلًا بعد جيل بلا توقّف، لكن مبدأ «توجيه الميزانية إلى الحلقات الأوثق صلة بمعالجة الصور» لا يشيخ بسهولة.