Ekran Kartlarında ROP ve TMU Nedir?

Ekran kartlarıyla ilgili duyurular ve özellik tablolarına göz atıyorsanız birbirine giren sayısız özellik listesi, birçok rakamın içinde kaybolursunuz. “ROP” ve “TMU, grafik işleme birimlerinin (GPU) temel parçalarındandır. Peki bu özel birimler ne ifade ediyor? Ne işten sorumlular?

ROP Nedir?

ROP, Render Output Unit (Render Çıktı Birimi) veya Raster Operations Pipeline (Raster İşlem Hattı) yerine kullanılan bir kısaltma. ROP’lar, GPU’nuzda renkleri harmanlamaktan, kenar yumuşatma yapmaktan ve çerçeve arabelleği arasındaki işlemlerden sorumlu bir donanım bileşeni. Görüntülenecek tüm piksel verilerinin GPU’nun belleğine yazılmadan önce ROP’lardan geçmesi gerekiyor.

Bir örnek olarak, NVIDIA’nın son Blackwell mimarisindeki her Grafik İşleme Kümesi (GPC, Graphics Processing Cluster) içinde 16 ROP yer alıyor. NVIDIA, GB202 yongasını tam kapasiteyle kullanmak isterse 12 GPC ile birlikte 192 ROP’a kadar çıkabilir. Amiral gemisi RTX 5090 ise 176 ROP ile birlikte sunuluyor.

Her bir ROP, piksel çıktısını işler ve ekranınızdaki pikselleri düzenler, ayrıca temel işleme görevlerini gerçekleştirir. ROP’lar, daha önce işlenmiş geometrinin önemli ölçüde daha iyi görünmesini sağlayacak şekilde piksel rengini işleyerek çoklu örneklemli kenar yumuşatma ile meşguldür. Raster işlemcileri piksel verilerini belleğe yazmaktan sorumludur. Bunun yapıldığı hıza dolgu oranı denir. ROP’lara ve dolgu oranlarına ekran kartlarının ilk zamanlarında daha fazla önem veriliyordu. Ancak artık performans göstergesi olarak pek de kullanılmıyor.

Özetle ROP’un görevi piksellerin örneklenmesini kontrol etmek. Her pikseli boyutsuz bir nokta olarak düşünebilirsiniz. GPU’nun içinde yer alan bu özel birimler birden fazla örneğin tek bir pikselde birleştirildiği kenar yumuşatmayı kontrol etmekte. İşlenen tüm verilerin çerçeve arabelleğine yazılabilmesi için ROP’tan geçmesi gerekir, sonrasında ekrana iletim mümkün hale gelir. Sonuç olarak ROP, GPU’nun verdiği çıktının görüntülenmeye hazır bit eşlemli bir görüntüye evrildiği yerdir.

ROP Performansı Nasıl Etkiler?

Grafik yongası ne kadar çok ROP’a sahipse, ekranda 2D sahneler üretmede o kadar verimli ve hızlı demektir. Ayrıca daha yüksek çözünürlük ve daha yüksek yenileme hızları için daha fazla ROP gereklidir. Başka bir tabirle, ekran kartının performansı bir görüntüyü ekranda görüntülemek için gereken kenar yumuşatma ve rasterleştirme nedeniyle ROP’lardan etkilenir.

Daha yüksek çözünürlüklerde oyun oynarken işlenmesi gereken daha fazla piksel ortaya çıkıyor. Yüksek çözünürlükler için ROP dediğimiz daha fazla birim bulunuyorsa, GPU görüntülemesi gereken kare miktarına daha iyi ayak uydurabiliyor demektir. ROP’lar saniyede yalnızca çok sayıda hesaplama yapabilir. Daha fazla piksel ve daha fazla görüntü (kare) çıktısı almak için daha fazla ROP’a ihtiyaç vardır. Yetersiz kaldığında ise gecikmeler ve takılmalar yaşanabilir.

TMU Nedir?

Texture Mapping Units yani Doku Eşleme Birimleri de bir o kadar önemlidir. Geçmişte ayrı fiziksel işlemci olarak kullanılıyordu, günümüzdeki modern GPU’ların bir parçası halinde. Bu birimler, dokuyu belirli bir konumda örneklediğinizde sizin için renklendiren birimlerdir. TMU’lar dokunun piksel formatından float4’e dönüşüm yapar, örnekleyici ayarlarına göre komşu dokularla filtreleme gerçekleştirir ve yerel gölge eşleme derinlik karşılaştırması gibi özel işlevleri yerine getirir.

Bir TMU, belirli bir 3B modelin rastgele düzlemine doku olarak yerleştirilmek üzere bir bitmap görüntüsünü döndürebilir, yeniden boyutlandırabilir ve bozabilir (doku örneklemesi gerçekleştirerek). Bu işleme doku eşleme adı veriliyor. Ekran kartlarında her işin bir sırası vardır, buna da “işlem hattı” deniyor. Doku eşleme de grafik işlem hattının ayrı bir aşaması.

Dokuların işlenmesi ve filtrelenmesi gerekiyor. Doku işlemlerini piksellere uygulamak da TMU’nun işi. Bu bölümler matris işlemlerini kullanarak bir bitmapi döndürebiliyor ve ölçeklendirebiliyor. Toplam doku performansı, GPU’nun çalışma frekansı ve bu özel birimlerin sayısı arttıkça yukarı tırmanıyor.

Pixel Fill Rate (Piksel Doldurma Oranı) Nedir?

Piksel doldurma oranı yine ROP ile ilgili. Kısacası piksel doldurma oranı, bir GPU’nun ekranda oluşturabildiği ve saniyede video belleğine yazabildiği piksel sayısına dayanan bir performans ölçüsü.

GPU’nun piksel doluluk oranı basitçe ROP’ların ve saat hızının çarpımıyla elde ediliyor. Bu oran temel veya boost saat hızını kullanmanıza bağlı olarak değişecektir. Ancak gerçekte yaptığı tek şey, GPU’nun belirli bir saat hızında saniyede ekranda oluşturabileceği piksel sayısını göstermek. Piksel doluluk oranları saniyede megapiksel veya saniyede gigapiksel olarak ifade edilmekte. Bu, saat hızının megahertz veya gigahertz olarak verilmesine bağlı.

NVIDIA’nın Eksik ROP Vakasını Hatırlayalım

ROP’tan söz etmişken RTX 5000 ekran kartlarında baş gösteren, sonrasında NVIDIA’nın kabul ettiği vakayı da hatırlatalım. Piyasada olan iki aynı model GPU’nun farklı sayıda işlem birimine sahip olduğunu düşünebiliyor musunuz? Onlarca testten geçen ürünlerde böyle şok edici bir senaryo yaşandı.

TechPowerUp, bazı RTX 5090 ekran kartlarında yer alan ROP sayılarının eksik olduğunu keşfetti. Ekran kartları, tasarım özelliklerine uygun olduğunu doğrulamak maksadıyla sıkı testlerden geçen donanımlar. Bu nedenle ortaya çıkan eksik ROP değerleri şaşkınlık verici. Ayrıca ROP bakımından noksan olan kartların daha düşük performans verdiğini de ekleyelim.

RTX 5090: Eksik GPU, Eksik ROP

Teknoloji yayını TechPowerUp, perakende satışta bulunan bazı NVIDIA GeForce RTX 5090 ekran kartlarının daha az sayıda işleme birimiyle geldiğini gösteren bir rapor paylaştı. Test edilen örnek model olan Zotac RTX 5090 Solid, normalde 176 ROP ile gelmesi gerekirken 168 adet etkinleştirilmiş ROP’a sahipti. Aradaki 8 adetlik farkın performans üzerinde küçük ama fark edilir şekilde etkili yarattığı belirtiliyor.

Kıyaslamalarda Zotac RTX 5090 Solid’in biraz düşük performans gösterdiği keşfedildi. Hatta RTX 5090 Founders Edition’dan bile daha zayıftı. Testleri gerçekleştiren kişiler ilk başta ROP sayısına dikkat etmediler ki bu gayet normal. Kim aradaki performans farkının eksik GPU’dan kaynaklandığını düşünebilirdi ki? Bunun yerine yerine saat hızları, güç tüketimi ve soğutma gibi diğer nedenleri araştırmaya başladılar. Ancak iki ekran kartı arasındaki fark ROP sayılarında yatıyordu.

Bir takipçi, Zotac RTX 5090 Solid’in daha düşük teknik özellikler bildirdiğini iddia ederek bu konuda uyarıda bulundu. Kullanıcı sürücüleri yeniden yükledi ve hatta BIOS sürümlerini bile değiştirdi, hiçbir şekilde çözüm bulamadı. Sorunun bir sürücü hatası olması zaten pek muhtemel değildi.

Sonrasında TechPowerUp editörleri de GPU-Z ile donanım özelliklerini kontrol etti ve sonuçların aynı olduğunu gördü. Ekran görüntüsünde görebileceğiniz gibi, ROP sayısı 176 yerine 168 olarak görünüyor. Yani arada %4,5’lik fark var.

RTX 5090 Kartlar Arasındaki Performans Farkı

Teknoloji yayını performans farkını ölçmek için birkaç test gerçekleştirdi. 3DMark Time Spy Extreme testlerinde RTX 5090 FE’ye kıyasla %11’e varan performans kaybı ortaya çıktı, böylelikle bunun sadece tipik bir yazılım raporlama hatası olmadığı doğrulandı.

• NVIDIA Founders Edition: 25439
• Zotac Solid: 22621
• Gigabyte Gaming OC: 26220

Diğer yandan oyunlarda da performans farkı ortaya çıktı. Ancak tüm oyunlar azaltılmış ROP sayısından eşit şekilde etkilenmiyor. Elden Ring, %8,5’lik performans kaybıyla en fazla etkilenen oyun. Starfield ve DOOM Eternal gibi oyunlarda ise FPS kaybı o kadar belirgin değil.