هر جا صحبت از رایانه و پردازش است، همیشه پای یک ریزپردازنده قدرتمند و پیشرفته با قدرت و سرعتی خیره کننده به میان می آید. اما این بار صحبت ما درباره پردازنده هایی مانند core 2 duo، فنوم2 x4 یاcore i7 نیست. در این مقاله می خواهیم درباره یکی دیگر از اجزای تشکیل دهنده رایانه که معمولا از صحنه نظرها بوده و به ندرت صحبتی از آن به میان می آید، صحبت کنیم. این قطعه چیزی نیست جز واحد پردازشگر گرافیکی (gpu) که روی کارت گرافیک در کنار پردازنده مرکزی کار می کند تا تصاویر را روی صفحه نمایش بیاورد.
بیشتر کاربران چندان توجه و علاقه ای به نوع کارت گرافیکی و gpu که در ترکیب پیکربندی رایانه شان وجود دارد، ندارند. تنها کاربرانی مانند بازیخورهای حرفه ای یا مصرف کنندگان برنامه های کاربردی سنگین هستند که نوع کارت گرافیکی برای آنها حائز اهمیت است.
اما این روزها gpu، برای انجام کارها و مقاصد دیگری به غیر از نگاشت پس زمینه و رندر کردن بازی های رایانه ای سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرد. کاربردها و قابلیت هایی که نه تنها برای شتاب دادن به فرآیند ایجاد گرافیک هایی با کارآیی بالا موثرند، بلکه در انجام بسیاری از کارهای ریز و درشت و سبک و سنگین نیز بسیار خوب عمل کرده و از سرعت و چالاکی کافی برخوردارند.
دانشمندان علوم رایانه سرمایه گذاری روی فناوری پردازش گرافیکی را آغاز کرده اند تا رایانه های امروزی بتوانند خیلی روان تر از گذشته کار کنند؛ از برنامه های نرم افزاری کاربردی پیچیده مورد استفاده برای یافتن پسوردهای گمشده مدارک رمزگذاری شده گرفته تا ابررایانه هایی که در نوع خود شاهکاری هنری بوده و شبیه سازی غیرقابل باور مواد شیمیایی را هدف قرار داده اند.
تاریخچه پردازش گرافیکی
اوایل رواج استفاده از محاسبات رایانه ای و رایانه های شخصی، اصلا چیزی به عنوان gpu وجود نداشت، پردازنده مرکزی مسوولیت قرار دادن تصاویر روی صفحه نمایش را بر عهده داشت و پردازش ساده بود. در وجه گرافیک در دوران پیش از ویندوز (که فقط توانایی تولید تصاویر متنی محض را داشت) ناحیه ای از حافظه سیستم طراحی شده بود تا تحت عنوان حافظه گرافیکی کار کند.
برخلاف حافظه رم معمولی، حافظه گرافیکی متشکل از نوع خاصی از حافظه به نام رم دو درگاهه (dual-port) بود. این حافظه، هم برای پردازنده و هم برای سخت افزار مسوولیت قرار دادن تصاویر روی صفحه نمایش را داشت و هر بخش از آن حافظه، به یک پیکسل مشخص روی صفحه نمایش وابسته بود. به عنوان مثال، برای رسم یک خط از بالای سمت چپ صفحه نمایش تا پایین سمت راست آن، پردازنده نقاطی را که روی خط هستند از کار در آورده و پس از آن، برای هر نقطه یک عدد در مکان متناظر مربوط به آن روی حافظه گرافیکی می نوشت. سپس سخت افزار گرافیکی هر یک از آن پیکسل ها را روشن می کرد تا خط را تشکیل دهند.
اولین کارت گرافیکی رایانه که به جز ایجاد متون ساده قادر به تولید تصاویر گرافیکی نیز بود، هماهنگ کننده گرافیک رنگی1 یا cga نامیده می شد. بالاترین تفکیک پذیری صفحه نمایش آن در حالت گرافیک، 640 در 200 پیکسل بود، اما این تفکیک پذیری فقط در حالت تک رنگ قابل دسترس بود. حالت گرافیک رنگی آن، تنها اجازه ایجاد 4 رنگ را می داد اما در این حالت فقط تفکیک پذیری 320 در 200 ارائه می شد. البته قدرت پردازشی مورد نیاز برای این تفکیک پذیری ها به هیچ وجه قابل مقایسه با حدی از نیروی پردازش گرافیکی که لازم است تا از عهده تفکیک پذیری 2560 در 1600 پیکسلی 7/16 میلیون رنگی صفحه نمایش های امروزی برآید، نیست به ویژه مفهومی که امروزه ما از گرافیک سه بعدی درک کرده ایم، در دوران cga، تنها یک رویای دست نیافتنی بود.
دهه 1980 و 1990 شاهد ظهور و صعود رابط کاربری گرافیکی2 یا gui بود و کنترل دسکتاپ رایانه از طریق یک ماوس جایگزین ورودی متنی شد. همچنان که این مدل کاربرد رایانه در بین مردم متداول تر می شد، بتدریج گرافیک از صورت یک بخش اضافی درآمد و تفکیک پذیری نیز افزایش یافت. فناوری های گوناگونی پا به میدان گذاشتند تا کار اضافی که بر دوش پردازنده گذاشته شده بود را کاهش دهند.
هنگامی که شتاب دادن به سخت افزار گرافیکی3 پدیدار و متداول شد، برای اولین بار پردازنده می توانست دستورالعمل های ساده ای چون: "یک خط آبی از نقطه (0،0) تا نقطه (1023،767) ترسیم کن" را به جای اجبار برای از کار درآوردن همه و هر یک از پیکسل ها در امتداد آن خط، صادر کند. کارت های گرافیکی ابتدایی که اجزای جانبی را به کار می گرفتند، راه را برای پردازشگرهای سفارشی طراحی شده گرافیک دو بعدی هموار ساختند تا سرانجام به پدید آمدن پردازشگرهای گرافیکی سه بعدی امروزی انجامید. امروزه ما شاهد ظهور پردازنده هایی هستیم که می توانند در جهتی هوشمندانه برنامه ریزی شده و دستورالعمل هایی را به ترتیب اجرا کنند، اما سخت افزار آنها باید به صورت مناسب و اختصاصی ساخته شود تا پاسخگوی ملزومات گرافیک سه بعدی باشد.
مقایسه کار یک gpu با پردازنده
اگرچه gpuها در اصل برای برنامه های کاربردی مخصوصی که به قصد تولید گرافیک سه بعدی کاربرد دارند، ساخته شده اند اما یک gpu در نهایت فقط یک پردازنده است که وظایفی که در محاسبات ریاضی و منطقی دخالت دارند را انجام می دهد و از این رو به پردازنده اصلی مرکزی شباهت دارد.
برای این که بفهمیم چه چیزی این قدر gpu را مهم و تکالیف آن را خطیر می سازد، باید به ویژگی هایی که آن را از ریزپردازنده با کاربرد در مصارف عمومی متفاوت می کند، نگاهی بیندازیم.
واضح ترین تفاوت آنها، تعداد هسته های آنهاست. پردازنده های x86 امروزی که در رایانه های ما هستند، 1،2،3،4 یا 6 هسته دارند و انواعی مانند core i7 نیز فناوری ابرچندنخی4 را به کار می برند تا تعداد هسته هایشان را 2 برابر کنند.
مهندسان این صنعت بر این عقیده اند که در کوتاه مدت پردازنده های معمولی خیلی فراتر از این حد نخواهند رفت. دلیل آن هم به محاسبات رایانه ای با کاربری عمومی برمی گردد. در همین حال، قانون کاهش بازده5 پا به میدان می گذارد. این قانون بر اساس این حقیقت است که با افزایش تعداد هسته ها، سپردن موقت کارها به همه هسته ها به شیوه ای کارآمد و با حفظ کارایی، مشکل تر می شود. در واقع افزودن هسته های اضافی مستلزم درگیر شدن مدیریت اضافی است که باید در امر محول کردن وظایف مختلف و اجتناب از ایجاد تنگناها صورت بگیرد.
این امر، به جای سرعت بخشیدن به فرآیند پردازش ممکن است موجب آهسته تر کردن روند آن شود. پردازشگر گرافیکی دارای واحدهای محاسباتی متعددی است که حجم بسیار زیادی از داده ها را در کوتاه ترین زمان به طور موازی پردازش می کند. در چند سال اخیر پردازنده های گرافیکی به عنوان هسته اصلی پردازش گرافیکی در کامپیوتر ها بسرعت توسعه می یابند. ریزپردازنده ها و واحدهای پردازشگر گرافیکی 4 تفاوت عمده به شرح زیر دارند:
1 gpuها به لطف معماری موازی خود، بسیار سریع تر از پردازنده های مرکزی هستند.
2 از نظر ملاک نسبت کارآیی به قیمت، gpuها ارزان تر هستند.
3 از نظر معیار نسبت کارایی به وات، gpuها توان مصرفی بسیار کمتری نسبت به پردازنده های مرکزی دارند.
4 پردازنده های گرافیکی تنها می توانند به پردازش سریع برنامه هایی مانند بازی های رایانه ای، محاسبات پیچیده و سنگین به صورت همزمان بپردازند که توسط gpu بخوبی پردازش شده و افزایش عملکرد محسوسی نسبت به پیاده سازی بر پایه پردازنده مرکزی خواهند داشت. بنابراین شما نمی توانید یک gpuرا در اجرای برنامه ورد مجموعه آفیس، جایگزین یک پردازنده کنید و از افزایش عملکرد و کارآیی بهره مند شوید.
جمع بندی
با فراگیر شدن فناوری پردازش گرافیکی، gpuها بتدریج خود را به عنوان ابررایانه های آینده اثبات می کنند. در آینده ای نزدیک نه تنها ساختار نرم افزارها بلکه معماری پردازنده های مرکزی نیز متحول خواهد شد که ما هم اکنون شاهد جلوه های آن در نمونه های جدید پردازنده های مرکزی ادغام شده با واحد پردازنده گرافیکی و معماری یکپارچه آنها هستیم.
منابع
http://desinformado.com
http://hexus.net
http://ixbtlabs.com/articles2
پی نوشت
1. color graphic adapter
2. graphical user interface
3. hardware graphics acceleration
4. hyper-threading
5. diminishing returns
جواد ودودزاده
تازه ترین کارت گرافیکی ecs
... اما محصول جدید ecs که در آینده نزدیک با پشتیبانی سازگار عرضه خواهد شد، به یک گیگابایت حافظه گرافیکی اختصاصی مجهز شده و از دیگر ویژگی های آن می توان پشتیبانی از فناوری های hdcp، انویدیا physx و انویدیا کودا را برشمرد ... تاکنون اطلاعاتی درباره زمان عرضه و قیمت این کارت گرافیکی اعلام نشده است ...
کامپیوتر یک پارچه اسوس روانه بازار شد
... کامپیوتر های all in one به کامپیوتر های اطلاق می شود که تمامی قطعات مانند پردازنده، کارت گرافیک، حافظه و غیره در فضایی به اندازه یک مانیتور تعبیه شده اند ... این دستگاه مجهز به چهار گیگابایت حافظه ddrii است که این ویژگی در کنار هارددیسک 5400 دور در دقیقه که مجهز به 32 مگابایت است به راحتی نیاز کاربر را بر اورده می کند ... asus در این محصول از پردازنده گرافیکی radeon hd 4570 با 256 مگابایت حافظه گرافیکی استفاده کرده است که به خوبی نیاز های گرافیکی کاربران امروزی را بر اورده کرده است ... 0 در پشت و کنار دستگاه، یک پورت شبکه یک گیگابیتی، کارت خوان حافظه با قابلیت پشتیبانی از حافظه های sd/sd hc/mmc/ms (pro)، خروجی hdmi، خروجی هدفون و ورودی mic و spdif است ...
ارزان ترین کارت های گرافیک
... به طور خاص اگر از طرفداران محصولات گرافیکی ati باشید بیشتر متوجه تاثیرگذاری این تغییر نسل در روند عرصه محصولات جدید و صف بندی غول های گرافیک جهان در ماه های اخیر خواهید شد ... زمانی که انویدیا اولین تراشه گرافیکی پشتیبان از directx10 را به بازار عرضه کرد، هیچ کس تصور نمی کرد که ati بر هرج و مرج و در حال ادغام، به گونه ای حرکت کند که ظرف مدت 4 سال بتواند گوی سبقت را از این غول بی شاخ و دم برباید و زودتر از آن، پرچم خود را بر قله یازدهم مایکروسافت برافرازد ... اما ati از انجام این مهم سربلند بیرون آمد و با معرفی کارت های گرافیک radeon hd5870 خود در شهریور امسال، شروع به سهم گیری از ابزار نسل جدید محصولات گرافیکی کرد ... این دو کارت با قیمتی بسیار نزدیک به هم، یکی با توان پردازشی بالاتر و دیگری با میزان حافظه گرافیکی بیشتر، با هدف حضور در رده گرافیک های زیر 100 دلار روزانه بازار شده اند ... گیگا بایت کارت r54sc-lgi را با یک سینک خنک کننده نسبتاظ بزرگ و میزان حافظه یک گیگا بایت تولید کرده است ... حافظه ها از نوع ddr3 بوده و کارت مبتنی بر درگاه 0 ... در این کارت که نمونه اورکلاک شده است، فرکانس پردازنده گرافیکی تا 700 مگاهرتز و فرکانس حافظه ها تا 1600 مگا هرتز افزایش داده شده است و به این ترتیب توان پردازشی تا 9 درصد افزایش یافته و از سویی میزان حافظه نیز به 512 مگابایت کاهش پیدا کرده است ...
اسوس نوت بوکی برای انجام بازیهای کامپیوتری سه بعدی ساخت
... این نوت بوک از یک پردازشگر گرافیکی nvidia® geforce® gtx 260m همراه با 1 گیگا بایت حافظه تصویری به منظور نمایش تصاویر بر روی صفحه نمایش 15 ... محصول یاد شده به امکان nvidia® 3d vision™ مجهز است و این بدان معناست که این نوت بوک می تواند گرافیکی کاملا شبیه به دنیای واقعی را برای کابران فراهم آورد ... گفتنی است این نوت بوک با برخورداری ازیک گیگا بایت حافظه گرافیکی ddr3 برروی برد توانسته است تا امتیازی بالغ بر 11000 را برپایه 3dmark®06 کسب کند که بالاترین امتیازدرمیان نوت بوک های 15 و 16 اینچ موجود دربازاراست ...
کارت گرافیک شما به چه میزان حافظه نیاز دارد؟
... برای مثال، همواره نسخه دوم بهتر از نسخه اول است یا سرعت فرکانس سه گیگاهرتز باید بیشتر از دو گیگاهرتز باشد یا اینکه چهار گیگابایت حافظه رم بهتر از دو گیگابایت حافظه است! به ندرت پیش می آید که کسی تفکر عامه عدد بزرگ تر نشان برتری است را به چالش بکشد ... در برخی موارد نیز میزان حافظه رم بیشتر هیچ تغییری در سرعت کارکرد سیستم ایجاد نمی کند! از زمان هخامنشیان به این طرف همواره شرکت های سازنده کارت های گرافیکی از میزان حافظه کارت هایشان به عنوان یک ابزار بازاریابی استفاده می کردند ... البته در زمان های قدیم، حوالی دوران مذکور میزان متنابهی حافظه روی کارت گرافیک مورد نیاز بود تا بتوان برنامه ها را با وضوح (رزولوشن) 1024 در 768 اجرا کرد ... از زمانی که شتاب دهنده های سه بعدی وارد کارزار شدند قضیه کمی متفاوت شد و کارت گرافیک از حافظه برای ذخیره سازی الگوها و تامین فضا برای اجرای برخی امکانات اضافی استفاده کرد ... البته در این مقاله قصد نداریم به جزئیات این مساله که چه اتفاقاتی در کارت گرافیک می افتد یا نحوه تعامل کارت گرافیک با حافظه و مسائل فنی دیگر بپردازیم ... در این قسمت قصد داریم به مسائل ملموس تر مانند تاثیر میزان حافظه رم کارت گرافیکی در کیفیت بازی ها بپردازیم و بررسی کنیم که تفاوت مقدار حافظه کارت گرافیک چه میزان در نتیجه تست در بازی های مطرح موثر است ...
تنوع موتورهای گرافیکی در لپ تاپ ها
... توانایی اینگونه از موتورهای گرافیکی در پردازش گرافیک دوبعدی فوق العاده است اما در پردازش گرافیک سه بعدی چندان مقتدر نشان نداده است ... جواد زارعی : موتورهای گرافیکی از عوامل قطعی در افزایش کارایی کلی و علی الخصوص گرافیکی لپ تاپ ها هستند ... در یکی، دو سال اخیر مدل هایی وارد بازار شده اند که خیلی گران نیستند اما کارت گرافیک مستقل و در برخی موارد حافظه گرافیکی (vram) مستقل دارند ... اندرونی و بیرونی به طور کلی دوگونه موتور گرافیکی وجود دارد گونه اول که همان موتور گرافیکی خطاب می شوند در بطن چیپ ست اصلی مادربورد تعبیه شده و از حافظه اصلی (ram) استفاده می کند ... به طور معمول توانایی اینگونه از موتورهای گرافیکی در پردازش گرافیک دوبعدی فوق العاده است اما در پردازش گرافیک سه بعدی چندان مقتدر نشان نداده است ... گونه دوم را در بازار کارت گرافیکی خطاب می کنند و به صورت مستقل روی مادربورد نصب می شود و مصداق بارز دوری و دوستی است ... کارت های گرافیکی خود به دو دسته تقسیم می شوند ... دسته اول حافظه موردنیاز خود را از حافظه اصلی سیستم (ram) دریافت می کند و دسته دوم از حافظه اختصاصی گرافیکی (dedicated memory) استفاده می کنند که روی مادربورد نصب شده است ... برخی مدل ها می توانند علاوه بر حافظه اختصاصی از حافظه اصلی سیستم نیز استفاده کنند ...
نکاتی درباره خرید لپ تاپ
... همچنین استفاده از حرف d به عنوان پسوند مقدار حافظه گرافیکی بسیار رایج است و نشان می دهد این مقدار حافظه به صورت اختصاصی در اختیار موتور گرافیکی قرار خواهد داشت ...
لپ تاپ های خانگی و دانشجویی
... موتور گرافیکی این گونه چندان قوی نیست و اغلب در درون چیپ ست اصلی مادربورد قرار دارد و حافظه گرافیکی (vram) مورد نیاز خود را بالطبع از حافظه اصلی (ram) دستگاه می ستاند که تابع محدودیت هایی نیز خواهد بود ... دیگر اینکه موتور گرافیکی این گونه چندان قوی نیست و اغلب در درون چیپ ست اصلی مادربورد قرار دارد و حافظه گرافیکی (vram) مورد نیاز خود را بالطبع از حافظه اصلی (ram) دستگاه می ستاند که تابع محدودیت هایی نیز خواهد بود ... تمامی مدل های ارزان قیمت از حافظه ddr2 با سرعت 533 یا حداکثر 667 مگاهرتز استفاده کرده و میزان حافظه آنها بین یک تا دو گیگابایت است ... بسیاری از آنها شامل یک فقره کارت گرافیکی مستقل هستند ... هارددیسک آنها حداقل 250 گیگابایت و حداکثر 400 گیگابایت ظرفیت داشته و حافظه اصلی آنها بین سه تا چهار گیگابایت است ...
کارت گرافیک جدید xfx با یک میلیارد ترانزیستور !
... به گزارش آژانس خبری فناوری اطلاعات و ارتباطات (ایستنا) اما حتما" می دانید که کمپانی xfx حدود یک سال است که علاوه بر تولید محصولات بر پایه تراشه گرافیکی کمپانی nvidia همکاری خود را نیز با تولید کننده صاحب نام تراشه های گرافیکی ati آغاز کرده است ... جالب است بدانید موتور گرافیکی این کارت گرافیک 256 بیتی ، جدید ترین تراشه گرافیکی ati بوده و با بهره گیری از فناوری terascale بازدهی معادل یک teraflops را به وجود آورده و با بکارگیری نزدیک به یک میلیارد ترانزیستور و 800 stream processor خلق تصاویر با بالاترین سرعت و رزولوشن ممکن برای یک سیستم با کارت گرافیک single را فراهم آورده و آن را در رده کارت های گرافیکی فوق حرفه ای قرار داده است ... مشخصات ذکر شده در بالا یعنی فرکانسی معادل یک گیگا هرتز!! علاوه بر آن ati hd 4890 blcak که با حمایت گارانتی سازگار در بازار ایران ارائه شده است مجهز به یک گیگابایت حافظه گرافیکی نسل جدید gddr5 با سرعت 4000mhz بوده و بد نیست بدانید سرعت انتقال داده های این نسل جدید از حافظه های گرافیکی معادل دوبرابر نسل پیشین خود (gddr3) است ...
|
صفحه 1
|
2 | 3 | 4 |
|
