تاریخ امروز: ۱۴۰۱/۰۷/۸
واحد پردازش گرافیکی (Graphics Processing Unit)
Graphics Processing Unit

واحد پردازش گرافیکی (GPU) چیست ؟

واحد پردازش گرافیکی (GPU) یک تراشه کامپیوتری است که با انجام محاسبات سریع ریاضی ، گرافیک ها و تصاویر را ارائه می دهد. به طور معمول ، پردازنده های گرافیکی وظیفه رندر تصاویر ، انیمیشن ها و ویدئوهای دو بعدی و سه بعدی را بر عهده دارند . اکنون کاربرد آن ها بیشتر شده است. برای مثال در استخراج رمز ارز ها چون بیت کوین نیاز به GPU های قدرتمند داریم یا در علم داده و هوش مصنوعی برای پردازش داده ها به GPU قوی نیاز است.

در ابتدا ، پردازنده ی مرکزی (CPU)  محاسبات  فوق را انجام می داد اما با توسعه بیشتر برنامه های فشرده گرافیکی مانند بازی های سنگین، انیمیشن ها و ویدیو ها و نرم افزار های ویرایش وتدوین و ..   باعث می شد CPU تحت فشار قرار گیرد و عملکردش کاهش پیدا کند. پردازنده های گرافیکی به عنوان راهی برای جایگزینی برای  انجام این وظایف از پردازنده ها و بهبود عملکرد رندر گرافیک های سه بعدی ساخته شده اند. پردازنده های گرافیکی با استفاده از روشی به نام پردازش موازی  (Parallel Processing) کار می کنند ، جایی که چندین پردازنده قسمت های جداگانه ای از یک کار را انجام می دهند.

تاریخچه واحد پردازش گرافیکی (GPU)

نقطه آغاز واحد های پردازش گرافیکی (GPU) را می توان سال 1999 در نظر گرفت. در سال 1999  شرکت انویدیا Geforce 256 را معرفی کرد که اولین GPU گسترده ای بود که در دسترس قرار گرفت. انویدیا GPU را به عنوان “پردازنده تک تراشه ای با موتورهای تبدیل ، روشنایی ، تنظیم / برش مثلث و رندر یکپارچه که توانایی پردازش حداقل 10 میلیون چند ضلعی در ثانیه را دارد” تعریف کرد. GeForce 256 با بهینه سازی عملکرد بازی های سه بعدی ، عملکرد سایر پردازنده ها را بهبود بخشید.

در حالی که انویدیا همچنان در بازار GPU سلطنت می کند ، این فناوری بسیار پیشرفت کرده است. در سال 2012 ، انویدیا یک GPU مجازی منتشر کرد که قدرت پردازش گرافیک را از CPU سرور در زیرساخت دسکتاپ مجازی (Virtual Desktop Infrastructure) بارگیری می کند. عملکرد خود گرافیک به طور سنتی یکی از رایج ترین شکایات در بین کاربران دسکتاپ و برنامه های مجازی بوده است و GPU های مجازی با هدف حل این مشکل به وجود آمدند.

امروزه GPU ها مجدداً محبوبیت خود را بدست آورده اند. استفاده از آنها به لطف ظهور هوش مصنوعی و استخراج رمز ارز ها گسترش یافته است. GPU ها همچنین در ایجاد دسترسی گسترده تر به بازی های واقعیت مجازی با کیفیت بالاتر نقش دارند.

یک GPU چگونه کار می کند ؟

GPU را می توان با یک پردازنده مرکزی  (CPU) در همان مدار الکترونیکی ، روی کارت گرافیک یا مادربرد رایانه یا سرور شخصی ادغام کرد. پردازنده های گرافیکی و پردازنده ها از نظر ساختاری تقریباً مشابه یکدیگرند. با این حال ، GPU ها به طور خاص برای انجام محاسبات ریاضی و هندسی پیچیده تر طراحی شده اند و وظیفه رندر تصاویر  و ویدیوها را بر عهده دارند. GPU ها ممکن است ترانزیستورهای بیشتری نسبت به CPU داشته باشند و حتی ممکن است در هنگام استفاده سنگین دمای آن ها به شدت بالا برود.در برخی لپ تاپ ها از جمله لپ تاپ های گیمینگ، علاوه بر فن خنک کننده CPU ، یک فن جدا گانه برای کارت گرافیک هم اختصاص داده می شود تا بتواند دمای آن را پایین بیاورد و گردش هوا را بهبود بخشد.

پردازنده های گرافیکی از پردازش موازی استفاده می کنند ، جایی که چندین پردازنده قسمت های جداگانه ای از یک کار را انجام می دهند. GPU همچنین حافظه RAM اختصاصی برای خود دارد که برای ذخیره داده ها بر روی تصاویر پردازش استفاده می شود.در آن  اطلاعات مربوط به هر پیکسل از جمله محل قرارگیری آن بر روی صفحه نمایش ذخیره می شود. مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) به RAM متصل است و تصویر را به سیگنال آنالوگ تبدیل می کند تا نمایشگر بتواند آن را نمایش دهد. این RAM با سرعت بالایی کار می کند.

پردازنده های گرافیکی در دو نوع مجتمع (integrated) و مجزا ارائه می شوند. GPU های مجتمع در کنار GPU تعبیه شده اند ، در حالی که GPU های گسسته را می توان روی یک برد جداگانه نصب کرد. برای شرکت هایی که به قدرت محاسبات سنگین نیاز دارند یا با یادگیری ماشین کار می کنند ، داشتن GPU های ثابت در فضای ابری گزینه خوبی است. نمونه آن GPU های Cloud گوگل است که GPU های با کارایی بالا را در Google Cloud ارائه می دهند. میزبانی از پردازنده های گرافیکی در ابر مزایای آزادسازی منابع محلی ، صرفه جویی در وقت ، هزینه و مقیاس پذیری را خواهد داشت. کاربران می توانند بین طیف وسیعی از انواع GPU یکی را بر اساس نیاز های خود انتخاب کنند.

موارد استفاده GPU چیست ؟

برخی از نمونه های موارد استفاده از GPU عبارتند از:

  • پردازنده های گرافیکی می توانند رندر برنامه های گرافیکی 2 بعدی و 3 بعدی را تسریع کنند.
  • ویرایش و ایجاد محتوای ویدئو که با نرم افزار های مخصوص و سنگین انجام می شوند با GPU بهبود یافته است. هر چه GPU قدرتمند تر باشد، این کار با سرعت بیشتری انجام می شود. به عنوان مثال ویرایشگران فیلم و طراحان گرافیک می توانند از پردازش موازی GPU استفاده کنند تا سرعت ارائه ویدیو و گرافیک با کیفیت بالا سریعتر شود.
  • گرافیک بازی های ویدیویی جدید که از نرخ نوسازی بالا و کیفیت فوق العاده مانند 4k بهره می برند، با استفاده از GPU های قدرتمند بهبود می یابند و تجربه بسیار بهتری را برای کاربر فراهم می کنند.
  • GPU ها می توانند یادگیری ماشین (ML) را تسریع کنند. با توانایی محاسباتی بالای GPU ، می توان کارهایی مانند شناسایی تصویر را بهبود بخشید.
  • GPU همچنین برای استخراج رمز ارزها مانند بیت کوین و اتریوم استفاده می شود.

شرکت های سازنده کارت های گرافیک

شرکت های AMD و Nvidia دو تا از بزرگترین نام ها در بازار GPU هستند. بیایید نگاهی به هر دو شرکت در زیر بیندازیم.

شرکتAMD:

AMD یکی از قابل اعتماد ترین تولیدکنندگان کارت گرافیک است. این تولید کننده در سال 1969 به عنوان یک شرکت نوپا در دره سیلیکون آغاز به کار کرد و محصولات محاسباتی و تجسم با عملکرد بالا را توسعه می دهد. AMD در سال 2006 با خرید سازنده برجسته کارت گرافیک ATI وارد بازار GPU شد. از آن زمان AMD و Nvidia بازیگران غالب بازار GPU هستند.. AMD از سال 2013 بیش از 500 میلیون پردازنده گرافیکی تولید کرده و 17 درصد از سهم بازار GPU را در اختیار دارد.

شرکت انویدیا (Nvidia):

شرکت Nvidia یکی از شرکت‌های تولید ترشه‌های کارت‌های گرافیک است. این شرکت شهرت خود را مدیون دستاوردهایش در زمینه کارت‌های گرافیکی است. انویدیا یک شرکت آمریکایی است که علاوه بر تولید ترشه‌های کارت‌های گرافیک در زمینه‌هایی همچون ایستگاه‌های کاری، کامپیوترهای شخصی، Handhels و … فعالیت برتر دارد. شرکت Nvidia همچنین تراشه‌های مجتمع (IC) برای مادربورد کامپیوتر تولید می‌کند. دفتر مرکزی این شرکت در ایلات متحده آمریکا، سانتاکلارا، کالیفرنیا قرار دارد. جالب است بدانید تراشه‌های به کار رفته در کنسول‌های بازی مثل ایکس‌باکس (Xbox) و پلی‌استیشن (Playstation) و … توسط این شرکت ساخته شده است. همچنین اولین قرارداد بزرگ شرکت Nvidia با شرکت Microsoft برای تولید پردازنده گرافیکی کنسول Xbox بود.

تراشه‌های گرافیکی برند Nvidia از معروف‌ترین محصولات این شرکت می‌باشد. کارت گرافیک‌های این کمپانی به 3 دسته تقسیم می‌شوند :

  • کارت گرافیک‌های سری  Geforce: مناسب برای بازی ها
  • کارت گرافیک‌های سری  Quadro: مناسب برای کارهای حرفه ای مانند ادیت و ویرایش تصاویر
  • کارت گرافیک‌های سری  Tesla: مناسب برای استفاده در سرورها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

محصولات پیشنهادی سردبیر

خواندن این مقالات را هم به شما پیشنهاد میدهیم

سبد خرید
فروشگاه
حساب من
0 مورد سبد خرید