GPU چیست؟
اگر ما یک واحد پردازش مرکزی (CPU) را به عنوان بخش تفکر منطقی مغز سیلیکونی رایانه در نظر بگیرید. واحد پردازش گرافیکی (GPU) جنبه خلاقانه آن است که به تبدیل رابط‌های کاربر گرافیکی به نمادها و طرح‌های جذاب بصری کمک می‌کند.
در حالی که بسیاری از CPU ها دارای نوعی از GPU یکپارچه هستند تا اطمینان حاصل شود که ویندوز می تواند بر روی یک صفحه متصل نمایش داده شود، تعداد بی شماری از وظایف مبتنی بر گرافیک فشرده تر، مانند رندر ویدیو و طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) وجود دارد که اغلب به GPU اختصاصی یا گسسته به ویژه در قالب یک کارت گرافیک.
وقتی صحبت از دومی به میان می‌آید، Nvidia و AMD دو بازیگر اصلی در عرصه کارت‌های گرافیک هستند. در حالی که پردازنده‌های گرافیکی مجتمع Iris Plus و UHD خود اینتل معمولاً کارهای سبک وزن زیادی را در لپ‌تاپ‌های بدون گرافیک اختصاصی انجام می‌دهند.
در بخش تلفن همراه، شرکت‌هایی مانند کوالکام و مدیاتک GPUهای سبک وزنی را برای دستگاه‌های دستی ارائه می‌کنند. اگرچه اینها اغلب در طرح‌های سیستم روی یک تراشه (SoC) ارائه می‌شوند که در آن پردازنده گرافیکی روی همان تراشه پردازنده و سایر چیپ‌ست‌های اصلی موبایل است.
فکر کردن به GPU به عنوان چیزی که فقط افرادی که علاقه مند به بازی های رایانه شخصی هستند آسان است، اما یک GPU چیزی بیشتر از گرافیک را ارائه می دهد.
یک GPU چه کاری انجام می دهد؟
“GPU” در دهه 1990، زمانی که توسط سازنده تراشه انویدیا ابداع شد، اصطلاحی محبوب برای مؤلفه ای شد که گرافیک را روی یک ماشین تقویت می کند. طیف وسیعی از کارت‌های گرافیک GeForce این شرکت اولین کارت‌هایی بودند که رایج شدند و اطمینان حاصل کردند که فناوری‌های مرتبط مانند شتاب سخت‌افزاری، سایه‌زنی قابل برنامه‌ریزی و پردازش جریانی قادر به تکامل هستند.
در حالی که وظیفه رندر کردن اشیاء اساسی، مانند محیط دسکتاپ یک سیستم عامل، معمولاً توسط عملکردهای پردازش گرافیکی محدودی که در CPU تعبیه شده است انجام می شود، برخی از بارهای کاری سنگین تر نیاز به اسب بخار اضافی دارند، جایی که یک GPU اختصاصی وارد می شود.
به طور خلاصه، GPU پردازنده ای است که به طور ویژه برای انجام وظایف رندر گرافیکی فشرده طراحی شده است.
گرافیک های تولید شده توسط رایانه – مانند آنهایی که در بازی های ویدیویی یا سایر رسانه های متحرک یافت می شوند – نیاز دارند که هر فریم جداگانه به طور جداگانه توسط رایانه ترسیم شود، که به مقدار زیادی نیرو نیاز دارد.
اکثر رایانه های شخصی رومیزی رده بالا دارای یک کارت گرافیک اختصاصی هستند که یکی از اسلات های PCIe مادربرد را اشغال می کند. اینها معمولاً تخصیص حافظه اختصاصی خود را در کارت دارند که منحصراً برای عملیات گرافیکی رزرو شده است. برخی از رایانه های شخصی پیشرفته حتی از دو پردازنده گرافیکی متصل به هم برای ارائه قدرت پردازشی بیشتر استفاده می کنند.
نمای نزدیک از GPU تراشه گرافیکی کامپیوتری در داخل یک لپ تاپ
پردازنده های گرافیکی برای چه مواردی استفاده می شوند؟
اگرچه پردازنده‌های گرافیکی معمولاً با گرافیک واقعی موجود در بازی‌های ویدیویی با کیفیت بالا مرتبط هستند. تعدادی از صنایع دیگر نیز به قابلیت‌های پردازش قدرتمند خود متکی هستند. اجرای روان برخی از برنامه های تجاری خاص تقریباً به طور کامل به قدرت پردازشی که از GPU می رسد بستگی دارد. به عنوان مثال، سیستمی که دارای یک پردازنده گرافیکی پایین رده است. برای رندر کردن مدل‌های سه بعدی از طریق نرم‌افزار اتوکد دچار مشکل می‌شود. در نتیجه عملکرد فوق‌العاده کند یا حتی سیستم از کار می‌افتد.
علاوه بر این، ویرایش ویدئو یکی دیگر از کاربردهای محبوب پردازنده‌های گرافیکی است. اگر یک جریان کاری نیاز به ویرایش حجم زیادی از فایل‌های با وضوح بالا، مانند ویدیوهای 4K یا 360 درجه دارد. احتمالاً به یک GPU درجه یک می‌خواهید که بتواند فایل‌ها را با سرعت مناسب رمزگذاری کند تا از تنگناها جلوگیری کنید.
شاید جدیدترین و پرتقاضاترین استفاده از GPU ها در ایجاد شبکه های عصبی و پردازش توابع یادگیری ماشین باشد. با این حال، ذکر این نکته ضروری است که همه پردازنده‌های گرافیکی به یک اندازه ساخته نمی‌شوند. اگر به دنبال یک نوع پردازنده تخصصی و سازمانی هستید که با برنامه های خاص طراحی شده باشد، احتمالاً ارزش انتخاب یک GPU درجه یک تجاری را دارد. اینها توسط تعدادی از غول های صنعت نیمه هادی مانند Nvidia و AMD ساخته شده اند. به دلیل ارائه قطعات سطح بالا برای بسیاری از شرکت های بزرگ فناوری از جمله فیس بوک، گوگل، مایکروسافت و لنوو شناخته شده اند. نمونه‌ای از این می‌توان به RTX و Quadro انویدیا اشاره کرد که با در نظر گرفتن حرفه‌ای‌ها ساخته شده‌اند.
برخی از شرکت‌ها حتی سخت‌افزار تخصصی‌تری را ارائه می‌کنند. همانطور که در مورد خدمات یکپارچه محاسباتی با کارایی بالا انویدیا، که شامل پردازنده‌های گرافیکی مرکز داده مانند A100 است، صدق می‌کند.