واحد پردازش گرافیکی (GPU) چیست؟ GPU هسته مرکزی کامپیوتر و یک قطعه تخصصی است که در طراحی سه بعدی، ویرایش ویدیو و خلق تصاویر گرافیکی بدون افت فریم کاربرد دارد. این قطعه بسیار کوچک که بخشی از کارت گرافیک است، از تعدادی عملگر ابتدایی گرافیکی تشکیل شده که در ایجاد تصاویر بسیار سریع‌تر از پردازنده‌ها است.
از واحد پردازش گرافیکی جهت مدیریت و تغییر حافظه در نمایش تصاویر خروجی در مانیتور استفاده می‌شود. به دلیل قابلیت زیاد این قطعه، در حال حاضر بیشتر توسعه‌دهندگان وب و فعالان حوزه هوش مصنوعی، برای پردازش داده‌های حجیم از آن بهره می‌برند.
GPU چیست؟
برای بسیاری از کابران این سوال وجود دارد که واحد پردازش گرافیکی (GPU) چیست؟ پردازنده گرافیکی که به اختصار (Graphics Processing Uni) نامیده می‌شود، هسته مرکزی پردازش گرافیکی کامپیوتر است. این قطعه در کنسول‌های بازی، رایانه‌های شخصی وجود دارد و وظیفه آن ایجاد تصاویر با کیفیت بالا است.
در حقیقت GPU در ابتدایی‌ترین حالت برای ترسیم مستطیل، مثلث، دایره و قوس به کار می‌رود و پردازش جزئیات مرتبط با تصاویر مانند رنگ‌ها را نیز بر عهده دارد. این تراشه به صورت جداگانه بر روی کامپیوتر و در برد اصلی نصب می‌شود و دارای تعداد زیادی عملگر کوچک است.
هر کدام از این عملگرها به صورت همزمان کار می‌کنند تا تصاویر با دقت پردازش شوند؛ از این رو با خرید سرور GPU، برنامه‌های طراحی گرافیکی بهتر و روان‌تر عملیات ایجاد تصاویر باکیفیت را انجام داده و برای بازی‌های کامپیوتری بسیار مناسب هستند.
انواع واحد پردازش گرافیکی GPU
شناخت انواع واحدهای پردازش گرافیکی (GPU) دلایل متعددی دارد که هم برای کاربران عادی و هم برای حرفه‌ای‌ها مهم است. با شناخت انواع GPUها، کاربران می‌توانند انتخاب بهتری متناسب با نیازهای خاص خود داشته باشند. برای مثال، کسی که بازی‌های ویدیویی انجام می‌دهد به یک GPU گیمینگ نیاز دارد، در حالی که فردی که به طراحی گرافیک مشغول است به یک GPU حرفه‌ای نیازمند است. همچنین برخی GPUها ویژگی‌ها و تکنولوژی‌های خاصی دارند که می‌توانند در برنامه‌ها و بازی‌های خاص کارایی بهتری داشته باشند. برای مثال،RTX در کارت‌های NVIDIA برای رندرینگ نور طبیعی و ردیابی پرتوها استفاده می‌شود.
پردازنده‌های گرافیکی معمولاً به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
واحد پردازش یکپارچه
پردازنده گرافیک یکپارچه که به عنوان on-board GPU شناخته می‌شود، از نوع Integrated GPU است و شما برای رفع نیاز خود باید بدانید که دقیقاً چگونه کار می‌کند. IGP قابلیت جداسازی از سیستم را نداشته و به صورت یکپارچه بر روی مادربرد نصب می‌شود.
این پردازنده به صورت پیش‌فرض بر روی سیستم‌ها قابل نصب است و امکان برخورداری از سیستم‌های سبک‌تر و کاهش میزان مصرف را فراهم می‌کند. این نوع پردازنده گرافیکی با قدرت پردازش مناسب، برای نمایش تصاویر و ویدیو بسیار کارآمد است. به‌علاوه می‌توانید محاسبات پیچیده علمی را از طریق آن انجام دهید.
واحد پردازش گرافیکی یکپارچه (Integrated GPU) کاربردهای زیر را دارد:
- استفاده‌های روزمره: مناسب برای مرور وب، پخش ویدئو، و کارهای اداری.
- بازی‌های سبک: اجرای بازی‌های کم‌حجم و با گرافیک پایین.
- مصرف انرژی کم: بهینه برای دستگاه‌های قابل حمل مانند لپ‌تاپ‌ها و تبلت‌ها.
- قیمت پایین‌تر: اقتصادی‌تر نسبت به GPUهای گسسته.
- طراحی باریک‌تر دستگاه‌ها: کمک به طراحی‌های باریک و سبک در لپ‌تاپ‌ها و سایر دستگاه‌ها.
- تولید محتوا سبک: مناسب برای ویرایش عکس و ویدئوهای سبک است.
مطلب پیشنهادی: راهنمای کامل خرید سرور
واحد پردازش گرافیکی گسسته
واحد پردازش اختصاصی یا گسسته جهت انجام عملیات محاسباتی و انجام پردازش گرافیک یکپارچه بهترین گزینه است.
پردازنده‌های یکپارچه گسترده وCPU برای انجام عملیات پردازش همزمان از RAM سیستم استفاده می‌کنند؛ اما می‌توانید برای کاهش مصرف انرژی از GPUهای مجزا با استفاده از یک رم اختصاصی با ظرفیت بالاتر بر روی کارت گرافیک استفاده کنید. این قطعه، قدرت محاسباتی سیستم را تا چند برابر ظرفیت ارتقاء می‌دهد.
واحد پردازش گرافیکی گسسته (Discrete GPU) کاربردهای متنوع و مهمی دارد که شامل موارد زیر می‌شود:
- بازی‌های ویدیویی: ارائه عملکرد بالا برای اجرای بازی‌های با گرافیک سنگین.
- رندرینگ گرافیکی: ایجاد و پردازش تصاویر سه‌بعدی برای طراحی و انیمیشن.
- تدوین ویدئو: تسریع فرایندهای ویرایش ویدئو و جلوه‌های ویژه.
- محاسبات علمی: استفاده در شبیه‌سازی‌ها و محاسبات عددی پیچیده.
- هوش مصنوعی و یادگیری عمیق: تسریع فرایندهای آموزش و اجرای مدل‌های یادگیری ماشین.
- واقعیت مجازی (VR) و واقعیت (AR) : ارائه تجربه‌های بصری پیشرفته و روان.
- مدیریت نمایش‌های چندگانه: پشتیبانی از چندین مانیتور با وضوح بالا.
GPUچه کاربردهایی دارد؟
کمپانی انویدیا در دهه ۹۰ با معرفی قطعه GPU در کارت‌های گرافیک GeForce، در دنیای پردازش گرافیکی یک انقلاب به وجود آورد. این فناوری کاربردهای متنوعی را در پردازش‌های پیچیده کامپیوترها و رایانه‌های شخصی فراهم کرد.
GPU در ایجاد جلوه‌های بصری و صحنه‌های واقعی‌تر بسیار کاربرد دارد. این قطعه برای بازی‌های با کیفیت بالا و طراحی‌های گرافیکی و رندرینگ استفاده می‌شود. در ادامه بیشتر در خصوص کاربردهای واحد پردازش گرافیکی توضیح خواهیم داد.
کاربرد GPU در بازی‌های کامپیوتری
GPU یا واحد پردازش گرافیکی در ایجاد انیمیشن‌ها و تصاویر قدرتمند بسیار کارایی داشته و تجربه بازی در سطح فراتر از واقعیت را برای گیمرها خلق می‌کند.
GPU تصاویر سه بعدی را با سرعت سریع پردازش کرده و همچنین جلوه‌های نوری و وضوح تصاویر را به صورت چشمگیری افزایش می‌دهد. GPU در بازی‌های کامپیوتری برای انجام پردازش‌های گرافیکی سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شامل رندرینگ بلادرنگ، بهبود نرخ فریم، ایجاد جلوه‌های ویژه و پشتیبانی از وضوح بالا است. به طور کلی، GPUها در بهبود کیفیت بصری و تجربه کاربری در بازی‌ها اساسی هستند.
کاربرد پردازنده گرافیکی در هوش مصنوعی
در دنیای هوش مصنوعی برای حوزه‌های پیچیده‌تر از GPU استفاده می‌شود. واحد پردازش گرافیکی به دلیل توانایی و قابلیت در پردازش موازی بهتر می‌تواند داده‌های تصویر را پردازش کند و برای تشخیص تصاویر در کانولوشن ( (CNNها بسیار کاربرد دارد؛ از این رو این قطعه در فرایند آموزش و پردازش، افزایش دقت و سرعت پردازش داده‌ها بسیار کارایی دارد.
کاربرد پردازنده‌های گرافیکی در دیتا سنترها
GPU در سرورهای دیتا سنتر برای انجام پردازش‌های پیچیده گرافیکی بسیار مناسب است. به گونه‌ای که با وجود این فناوری نیازی به آخرین مدل‌های کارت گرافیک نیست و می‌توانید از قدرت پردازش ابری برای رندر تصاویر و ویدیوها استفاده کنید.
برای استفاده از این قابلیت باید در پلتفرم‌های ارائه‌دهنده سرویس‌های پردازش گرافیک ابری اشتراکی را خریداری کنید. در واقع این تکنولوژی به کاربران بازی‌های رایانه‌ای یا افرادی که در حوزه ارز دیجیتال فعال هستند و همچنین توسعه‌دهندگان هوش مصنوعی این امکان را فراهم می‌کند تا در سریع‌ترین زمان برنامه‌های خود را اجرا کنند.
GPU و کاربرد آن در تولید و ویرایش محتوا
ورود پردازنده‌های قدرتمندی مانند GPU به دنیای فناوری، باعث تسریع فرایند ویرایش ویدیو و طراحی گرافیک شده است. از طریق این قطعه سرعت رندرینگ ویدیوها به طور چشمگیری ارتقاء پیدا کرده و افرادی که به دنبال خلق انیمیشن‌ها و تصاویر گرافیکی پیچیده با جزئیات دقیق هستند، بسیار می‌توانند از آن بهره ببرند.
GPU علاوه پردازش ویدیو، در رندرینگ سه بعدی نقش داشته و در حال حاضر به عنوان یک ابزار ضروری برای فرایندهای گرافیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع با استفاده از واحد پردازش گرافیکی کاربران می‌توانند همزمان پیش نمایش تغییرات اعمال شده بر روی پروژه‌های خود را مشاهده کرده و ایده‌های خود را با سرعت بی‌نظیری پیاده سازی کنند.
مزایای استفاده از واحد پردازش گرافیکی (GPU) چیست؟
شاید این سؤال برای شما بوجود آمده باشد که مزایای استفاده از واحد پردازش گرافیکی (GPU) چیست؟ سرورهای GPU یکی از کاربرد‌ترین پردازنده‌های دنیای گرافیک هستند که استفاده از آنها مزایای زیر را به همراه دارد:
- امکان تجربه رابط کاربری بی نظیر
GPU گرافیک روان‌تر و واقعی‌تر را ارائه می‌کند. در نتیجه تجربه کاربری لذت بخش‌تری را برای کاربران به ارمغان می‌آورد.
- افزایش بهبود عملکرد گرافیکی
واحد پردازش گرافیکی یا GPU به علت توان پردازش موازی در رندرینگ تصاویر و ایجاد جلوه‌های گرافیکی کاربرد زیادی دارد.
- اجرای برنامه‌های سنگین هوش مصنوعی
سرورهای GPU با سرعت دهی به فرایند یادگیری ماشین، تحلیل داده‌های حجیم و محاسبات پیچیده را راحت‌تر کرده و در پیشرفت حوزه‌های مختلف هوش مصنوعی از جمله تشخیص تصاویر رباتیک و پردازش طبیعی زبان نقش دارد.
- کاربرد GPU در محاسبات مهندسی و علمی
GPU با ارائه پردازش فوق‌العاده سرعت محاسبات مهندسی و علمی را ارتقاء می‌دهد.
- ارتقاء عملکرد محاسباتی
به دلیل قدرت پردازش بسیار زیاد، این قطعه تحلیل و پردازش داده‌ها را سریع‌تر می‌کند.
- انعطاف‌پذیری بالا
واحد پردازش گرافیکی با نیازهای رو به رشد کاربران به بهترین شکل تطبیق پیدا می‌کند.
- صرفه‌جویی در انرژی و زمان
استفاده از قطعه GPU زمان انجام پروژه‌ها را کم کرده و همین باعث صرف انرژی کمتر می‌شود.
تفاوت GPU و CPU
تفاوت GPU وCPU در نوع وظایف آنها است؛ در حالی که هر دو واحد پردازش هستند،CPU مدیرعامل سیستم است که وظایف کلی پردازش داده‌ها را به عهده دارد؛ اما GPU یک پردازنده گرافیکی جهت پردازش داده‌های بصری است.
در مجموعCPU برای مواردی چون تماشای ویدیو، کار با نرم‌افزارهای اداری کاربرد دارد؛ اما GPU بیشتر برای ویرایش ویدیو و طراحی‌های سه بعدی و اجرای بازی‌های سنگین استفاده می‌شود.
از سوی دیگر تعداد هسته‌های GPU بیشتر ازCPU است و در ارتباط با نوع محاسبات، واحد پردازش گرافیکی عملیات پیچیده با تعداد محدودی از داده‌ها را اجرا می‌کند؛ در حالی کهCPU وظیفه اجرای عملیات ساده داده‌ها با حجم زیاد را بر عهده دارد.
بعلاوه GPU دارای سرعت حافظه بالا برای پردازش داده‌های گرافیکی است.CPU دارای سرعت حافظه کمتر و در عین حال از حافظه پردازشی کارآمدتری برخوردار است.
از نظر تعداد ترانزیستورها نیز بیشترین میزان تمرکز GPU بر روی پردازش موازی است، در حالی کهCPU تمرکز بالایی بر روی کارایی عمومی سیستم دارد.
تفاوت GPU و کارت گرافیک چیست؟
واژه پردازش گرافیکی یا GPU با کارت گرافیک اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شود؛ اما تفاوت زیادی بین این دو قطعه وجود دارد. GPU به عنوان یک قطعه از کارت گرافیک، وظیفه اصلی پردازش تصاویر و گرافیک در کامپیوتر و ایجاد افکت‌های گرافیکی را بر عهده دارد.
کارت گرافیک یک برد داخل مادربرد است که در داخل کیس نصب شده و GPU را به همراه اجزای دیگر مانند سیستم خنک‌کننده و حافظه در خود جای می‌دهد. در واقع مادربرد رابط بین GPU و دیگر اجزا مانندCPU و حافظه است.
کارت گرافیک به صورت در اسلاتPCI Express مادربرد قرار می‌گیرد؛ اما واحد پردازنده یک بخش از کارت گرافیک است که در مادربرد نصب می‌شود.
سرور واحد پردازش گرافیکی (GPU) چیست؟
سرور پردازنده‌های گرافیکی جهت پردازش سریع داده‌ها و محاسبات پیچیده و همچنین یادگیری ماشین بسیار کارآمد است. این سرورها عملیات رندرینگ، اجرای روان بازی‌های کامپیوتری و ایجاد تصاویر گرافیکی را در عرض چند ثانیه انجام می‌دهند.
بعلاوه این سرورها به راحتی داده‌ها را پردازش کرده و عملکرد نرم‌افزار را ارتقاء می‌دهند. اگر می‌خواهید بازی‌های کامپیوتری و گرافیکی بدون هیچ گونه تاخیری اجرا شوند، سرور GPU می‌تواند گزینه بسیار مناسبی باشد.
کلام آخر
واحد پردازش گرافیکی یا GPU چیست؟ این قطعه یک پردازنده تخصصی است که برای سرعت‌دهی به رندر ویدیوها و تصاویر و همچنین اجرای محاسبات پیچیده مانند یادگیری ماشین کاربرد زیادی دارد. پردازنده گرافیکی می‌تواند بسیاری از داده‌ها را به صورت موازی و به شکل همزمان پردازش نموده و برای بازی‌های کامپیوتری نیز بسیار کارآمد است.
GPUها ممکن است در سی پی یو کامپیوتر ادغام شوند یا به عنوان یک واحد سخت‌افزاری مجزا قدرت اجرای عملیات پردازش را داشته باشند. اگر به یک پردازنده مناسب برای اجرای برنامه‌های گرافیکی از جمله اجرای بازی‌های کامپیوتری سه بعدی طراحی و توسعه داده‌ها نیاز دارید، وجود این قطعه در سیستم شما ضروری است.
سؤالات متداول
- آیا GPU می‌تواند به عملیات ویرایش ویدیوها کمک کند؟
GPU به عنوان یک پردازنده بسیار قوی، برای اعمال افکت‌های سنگین، ویرایش ویدیوها و فرایند تدوین از آن استفاده کرده و بهترین خروجی را دریافت نمایید.
- از GPU بیشتر در چه حوزه‌هایی استفاده می‌شود؟
GPU برای اجرای بازی‌های ویدیویی و گرافیک‌های کامپیوتری، یادگیری ماشین، پردازش داده‌های علمی و تحلیل داده‌های گسترده و حجیم کاربرد دارد.
- تفاوت GPU و CPU چیست؟
GPU یک قطعه تخصصی برای پردازش داده‌های گرافیکی سنگین و محاسبات موازی است؛ در حالی که CPU مدیریت وظایف کلی سیستم و اجرای برنامه‌ها را بر عهده داشته و بیشتر برای برنامه‌های عمومی مورد استفاده است.
