เลือกคอมพิวเตอร์สำหรับประมวลผลภาพดาราศาสตร์: CPU, RAM, SSD และผลทดสอบจริง

บทความนี้รวบรวมจากบันทึกและผลทดสอบจริงระหว่าง ค.ศ. 2020 ถึง ค.ศ. 2024 รุ่น CPU รุ่นการ์ดจอ ราคา RAM และคะแนน Benchmark ที่กล่าวถึงในบทความล้วนเปลี่ยนแปลงไปตามยุคสมัย เมื่อเลือกซื้อขอให้ยึดข้อมูลตลาดปัจจุบันเป็นหลัก

“จะรัน PixInsight ต้องใช้คอมพิวเตอร์สเปกไหน?” เป็นคำถามที่พบบ่อยในชุมชน ช่วงหลายปีที่ผ่านมาผมเปลี่ยนเครื่องมาหลายเครื่อง และใช้สคริปต์ Benchmark ของทางการทดสอบชุดอุปกรณ์ต่าง ๆ ไปไม่น้อย บทความนี้รวบรวมประสบการณ์ของผมแยกตามชิ้นส่วนเป็นคู่มือเลือกซื้อ พร้อมแนบการเปลี่ยนแปลงของคะแนนทดสอบจริงตลอดเส้นทางที่ผ่านมา

มาพูดถึง PixInsight Benchmark กันก่อน

PixInsight มีสคริปต์ทดสอบประสิทธิภาพอย่างเป็นทางการ ใช้วัดประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ตัวเองตอนรัน PI ได้ เมื่อทดสอบเสร็จจะได้คะแนนสามส่วนคือ Total CPU และ Swap หากต้องการทดสอบ อย่าลืมอัปเดต PI เป็นเวอร์ชันล่าสุดก่อนรัน

ครั้งแรกที่ทดสอบผมใช้คอมพิวเตอร์ที่วางไว้ที่บริษัทสำหรับประมวลผลภาพถ่ายดาราศาสตร์ (AMD APU 2400G DDR4 2666 14GB M.2 SSD) คะแนนดีที่สุดได้ Total ประมาณ 6,414 เท่านั้น ต่อมาหลังอัปเกรดตัวประมวลผล (AMD R5 4650G) คะแนน CPU เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทันที พุ่งไปกว่า 13,000 แถมกำลังไฟรวมทั้งเครื่องไม่เกิน 120 วัตต์ ผลลัพธ์นี้ทำให้ผมพอใจมาก คะแนนนี้เสมอกับเดสก์ท็อปขนาดปกติที่บ้าน (R5-3600 32GB DDR4 3200) ด้วยซ้ำ

ผลการรัน PixInsight Benchmark ด้วย AMD APU 2400G ในช่วงแรก คะแนน Benchmark บนแพลตฟอร์ม AMD R5-3600

เลือกชิ้นส่วนแต่ละอย่างอย่างไร

พอถึง ค.ศ. 2023 เมื่อกล้องเปลี่ยนจาก CCD เป็น CMOS (IMX571 IMX455 เป็นต้น) ภาพจากความละเอียดสิบกว่าล้านพิกเซลกลายเป็น 24 ล้านพิกเซล และ 60 ล้านพิกเซล สเปกคอมพิวเตอร์ทำงานทั่วไปที่ผมมีอยู่เดิมเริ่มไม่ไหว แค่สลับขั้นตอนก่อนหน้า/ถัดไปก็ต้องรอสามวินาที เทียบภาพก่อนหลังไม่ลื่นไหลเอาเสียเลย นอกจากนี้ปีนี้ยังมีโปรแกรม AI ออกมาเป็นจำนวนมาก หลายขั้นตอนในเวิร์กโฟลว์ต้องใช้งาน จึงจัดระบบตรรกะการเลือกซื้อใหม่ ดังนี้:

CPU

สิ่งที่ PI ต้องการคือ “คอร์เยอะและทุกคอร์เป็นคอร์ใหญ่” บน PC ทั่วไป CPU ระดับสูงสำหรับผู้ใช้ทั่วไปอย่าง AMD 7950X หรือ Intel i9-13900K ให้ประสิทธิภาพดีกว่า ที่ต้องเตือนเป็นพิเศษคือรุ่น X3D ของ AMD ไม่ได้ช่วยอะไร PI เลย ประสิทธิภาพการทำงานจริงอาจต่ำกว่ารุ่นมาตรฐานของ 7950X ด้วยซ้ำ หากไม่ได้ต้องการเล่นเกมไปด้วย เลือกรุ่นมาตรฐานก็เพียงพอ

นอกจากนี้เคยมีคนใช้ R9-7950X คู่กับ Linux ทำคะแนนทะลุ 50,000 แซงหน้าซีรีส์ i9-13900 ไปเลย (กระบวนการผลิต 5 นาโนเมตรของ TSMC แรงจริง ๆ) เพื่อน ๆ ที่กำลังจะเปลี่ยนเครื่องช่วงนี้ลองพิจารณาชุดนี้ดู

อันดับต้น ๆ ของ PixInsight Benchmark ที่ R9-7950X + Linux โดดเด่น

การ์ดจอ (VGA)

คนที่ประมวลผลภาพดาวหาง หรือเวิร์กโฟลว์ต้องลบดาวและลดสัญญาณรบกวนซ้ำ ๆ แนะนำให้เพิ่มการ์ดจอ NVIDIA บน PC ให้คอร์ CUDA ช่วยเร่งความเร็ว SXT NXT BXT ตามราคาตลาดตอนนั้น การ์ดจอซีรีส์ RTX 30 (เช่น RTX 3060 หรือ 3060 Ti) เป็นตัวเลือกอันดับแรก หากไม่ได้เล่นเกม รุ่น RTX 3060 12G เป็นตัวเลือกที่ดี ประหยัดไฟและมี VRAM มากกว่า ยังเล่น Stable Diffusion ไปด้วยได้ (รายละเอียดผลทดสอบการเร่งความเร็วด้วย GPU มีบทความแยกต่างหาก)

สำหรับ Mac รุ่นตั้งแต่ M1 ขึ้นไปจะเปิดใช้การเร่งความเร็วด้วย GPU โดยอัตโนมัติ

SSD

ไฟล์ที่จะประมวลผลอย่างน้อยต้องวางไว้บน SATA SSD ถึงจะรันได้ ตามสถานการณ์หลักในปัจจุบัน วางไว้บน M.2 SSD จะดีกว่า SSD แบบ PCIe Gen3 ก็เพียงพอแล้ว ประโยชน์ด้านการประมวลผลที่ Gen4 ให้มาจริง ๆ ไม่มากนัก (จะเร็วกว่าก็แค่ตอนคัดลอกไฟล์)

อีกเรื่องหนึ่งคือ ถ้าทดสอบ PI Benchmark ด้วย RAMDISK แต่ความเร็ววิ่งได้แค่ 4GB/s แบบนั้นก็ไม่มีความหมายเท่าไร หาก RAMDISK ทำความเร็วได้ไม่ถึงอย่างน้อย 10GB/s สู้เปลี่ยนไปใช้ SSD แบบ PCIe Gen4 ราคาประหยัดเลยดีกว่า (7GB/s ก็น่าจะเร็วพอแล้ว)

RAM

PI ใช้ RAM ได้อย่างมีประสิทธิภาพค่อนข้างดี เว้นแต่ภาพที่คุณประมวลผลล้วนเป็นภาพขนาดใหญ่ระดับฟูลเฟรมขึ้นไป ไม่อย่างนั้น 32GB ก็เพียงพอแล้ว ถ้าใช้ DDR4 อัปเป็น 64GB ได้เลย ส่วน DDR5 ตอนนั้นยังราคาค่อนข้างแพง เริ่มจาก 32GB ก่อน มีความต้องการค่อยเพิ่มทีหลังก็ได้

ตรงนี้มีแนวคิดสำคัญคือ RAM ไม่พอ ต่อให้ CPU เร็วแค่ไหนก็ใช้ศักยภาพไม่เต็มที่ ก่อนรันสคริปต์หรือ Process PI จะประเมิน RAM ที่ใช้ได้ก่อน ถ้าพื้นที่ไม่พอเลี้ยงทุกเธรด ก็จะจำกัดจำนวนเธรดที่ใช้ได้ทันที ยกตัวอย่างเช่น ถ้าแต่ละเธรดต้องการ 1.7GB และ RAM เหลือแค่ 19GB PI จะปล่อยให้ทำงานได้แค่ 9 เธรด แต่ CPU ของคุณมีตั้ง 32 เธรด เท่ากับว่ามี 23 เธรดรอเฉย ๆ PI แนะนำอย่างเป็นทางการว่าแต่ละเธรดควรมี RAM ประมาณ 2GB ยกตัวอย่าง AMD 7950X (16 คอร์ใหญ่ 32 เธรด) ต้องติดตั้งอย่างน้อย 64GB ซอฟต์แวร์ถึงจะทำงานได้เต็มศักยภาพ

สถานการณ์ที่ PixInsight จำกัดจำนวนเธรดที่ใช้ได้โดยอัตโนมัติเมื่อ RAM ไม่พอ

เครื่องที่ผมทดสอบจริงหลายเครื่อง

ตลอดเส้นทางการเปลี่ยนเครื่องมา ผมมีเครื่องที่เป็นตัวแทนอยู่ไม่กี่เครื่อง ดังนี้:

คอมทำงานทั่วไป AMD R5-2400G → R5-4650G: ผมเริ่มเรียน PI ครั้งแรกด้วยคอมทำงานทั่วไปตัว 2400G ต่อมาอัปเป็น 4650G (ประสิทธิภาพใกล้เคียง R5-3600) แต่ด้วยเคสขนาดเล็ก นอกจาก CPU RAM SSD แล้วใส่การ์ดจอเพิ่มไม่ได้
โน้ตบุ๊กเกมมิ่ง AMD R7-5800H: 32GB DDR4 3200 M.2 Gen3 SSD RTX 3060 Laptop 6G ค่าใช้จ่ายรวมไม่ถึง NT$40,000 ความสนุกของการอัปเกรด RAM และ SSD ด้วยมือเองนั้นหาค่าไม่ได้ ส่วนการ์ดจอเอาไว้เร่งความเร็วการลบดาวด้วย CUDA โดยเฉพาะ
คอมตั้งโต๊ะเครื่องใหม่ AMD R9-7950X: DDR5 6000 16G×2 ชุดระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบออลอินวันขนาด 360 มม. เมนบอร์ด B650 SSD แบบ M.2 PCIe หลายตัว RTX 3060 12G แหล่งจ่ายไฟ 750W ตอนประกอบเครื่องนี้ทุ่มงบไปที่ CPU ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว และการ์ดจอ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการประมวลผลภาพมากที่สุด ส่วนอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ พยายามลดให้มากที่สุด

สเปกและ Benchmark ของคอมตั้งโต๊ะ R9-7950X เครื่องใหม่ คะแนน PI Benchmark ของโน้ตบุ๊กเกมมิ่ง R7-5800H

พอถึงปลาย ค.ศ. 2024 หลัง PI อัปเดตเป็นเวอร์ชันใหญ่ 1.9 Lockhart ผมก็ทดสอบอีกรอบตามเคย คะแนนเฉลี่ยของสามเครื่องที่มีอยู่คือ R5-3600 ที่ใช้มาเกือบห้าปีได้ประมาณ 14,700 R7-5800H สามปีได้ประมาณ 17,000 R9-7950X เกือบสองปีได้ประมาณ 29,800 7950X ในฐานะคอมตั้งโต๊ะหลักใช้มาสองปียังแรงมาก ดูท่าจะไปต่อได้อีกสองปีจนกว่า AMD จะออก CPU รุ่นใหม่ แน่นอนว่าถ้าจะประกอบเครื่องตอนนี้ จัดเต็มไปที่ R9-9950X เลยก็น่าจะสู้ได้อีกห้าปี

เปรียบเทียบคะแนน Benchmark ของคอมพิวเตอร์สามเครื่องหลังอัปเดต PixInsight 1.9

รายละเอียดหลายเรื่องที่มักถูกมองข้าม

เรื่อง Apple ARM: PI เปลี่ยนเอนจินประมวลผลตั้งแต่เวอร์ชัน 1.9 ค่อย ๆ เปลี่ยนไปรองรับ Apple ARM แบบเนทีฟ ไม่รันผ่านตัวจำลองอีกต่อไป ก่อนหน้านั้น (ยุค 1.8.x) PI บน M1/M2 รันผ่านตัวจำลอง ต้องเอาจุดนี้มาคิดด้วยตอนประเมินประสิทธิภาพ
เกณฑ์ CPU ตั้งแต่เวอร์ชัน 1.9: PixInsight ตั้งแต่เวอร์ชัน 1.9 ไม่รองรับ CPU รุ่นเก่าที่ขาดคำสั่ง AVX2/FMA3 อีกต่อไป (Intel ประมาณก่อนไตรมาสสองปี ค.ศ. 2013 AMD ประมาณก่อนไตรมาสสองปี ค.ศ. 2015) แพลตฟอร์มเก่าเหล่านี้จะติดตั้ง PI เวอร์ชันใหม่ไม่ได้ เพื่อน ๆ ที่ยังใช้ PC เก่าอยู่ แนะนำให้ประเมินการเปลี่ยนเครื่องก่อนอัปเดตเวอร์ชันใหญ่
CPU Intel รุ่น K เจน 13/14 เครื่องค้าง: เคยมีเพื่อนสมาชิกหลายคนแจ้งว่า CPU Intel เจน 13 และ 14 รุ่น K รัน PI ด้วยค่าเริ่มต้นแล้วเครื่องค้าง ต่อมาผู้ผลิตปล่อยอัปเดต BIOS ที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงประมาณ 10% แต่ทำให้ระบบเสถียรขึ้น เพื่อน ๆ ที่ใช้ i9-13900K 14900K 14700K ลองอัปเดตแล้วทดสอบดูได้
เวลาที่เปิดเครื่องมีผลต่อคะแนน: บน Windows ถ้าอยากได้คะแนน Benchmark ดีที่สุด ควรรันทันทีหลังจาก “ปิดเครื่องแล้วเปิดใหม่” สำหรับคอมพิวเตอร์ของผม แค่รีสตาร์ทเฉย ๆ ไม่มีผล ต้องปิดเครื่องแล้วเปิดใหม่เท่านั้น มิฉะนั้น SSD จะไม่เก็บขยะ (Garbage Collection) เปิดเครื่องไปประมาณหนึ่งสัปดาห์ ความเร็วในการอ่านต่อเนื่องของ SSD จะตกลงเหลือไม่ถึง 3,000MB/s การปิดเปิดเครื่องเป็นประจำจึงจำเป็น

ผลของระยะเวลาที่เปิดเครื่องต่อคะแนน Benchmark และความเร็วอ่านของ SSD

อีกเรื่องหนึ่ง: คอมพิวเตอร์สำหรับควบคุมการถ่ายภาพ

นอกจากเครื่องหลักสำหรับปรับแต่งภาพแล้ว หน้างานถ่ายภาพยังต้องมีคอมพิวเตอร์ควบคุมอีกเครื่อง ตรรกะการเลือกเครื่องต่างกันโดยสิ้นเชิง จุดสำคัญไม่ใช่ประสิทธิภาพ แต่เป็นความเสถียรและความทนทานต่อสภาพแวดล้อม ผมหา RAM โน้ตบุ๊ก DDR5 มาสองแท่ง จับคู่กับ M.2 Gen3 SSD ตัวเก่า ประกอบเป็นคอมพิวเตอร์ตัวเล็กที่ใช้หน่วยประมวลผล Intel 1240P ใช้เป็นเครื่องควบคุมตอนถ่ายภาพดาราศาสตร์ (ควบคุมขาตั้งกล้องแบบอิเควตอเรียลตัวเดียวที่มีกล้องโทรทรรศน์สองตัวและกล้องถ่ายภาพสองตัวพร้อมกัน) และใช้ทำ live stacking ไปด้วย คอมพิวเตอร์เครื่องนี้ไม่มีแบตเตอรี่ จึงไม่กลัวอุณหภูมิต่ำบนภูเขา แต่เป็นระบบที่มีพัดลม เพราะฉะนั้นจึงติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์โดยตรงไม่ได้

คอมพิวเตอร์ควบคุมการถ่ายภาพที่ประกอบด้วย Intel 1240P

สรุป

การจัดคอมพิวเตอร์สำหรับรัน PI ลำดับความสำคัญคร่าว ๆ คือ CPU ที่มีคอร์ใหญ่จำนวนมาก RAM ที่เพียงพอต่อจำนวนเธรด SSD M.2 ที่ใช้งานได้ดีสักตัว แล้วค่อยดูเวิร์กโฟลว์เพิ่มการ์ดจอ NVIDIA อีกใบ สเปกฮาร์ดแวร์เปลี่ยนรุ่นไปเรื่อย ๆ แต่หลักการ “ทุ่มงบไปที่ส่วนที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลภาพมากที่สุด” นี้ไม่ค่อยล้าสมัย