GPU چیست و چه تفاوتی با کارت گرافیک دارد؟

یکی از رایج‌ترین مشکلات در دانستن جزئیات فنی دنیای کامپیوتر، سردرگمی بین اصطلاحات و کلمات اختصاری است. در بسیاری از موارد، دو عبارت GPU و کارت گرافیک بجای یکدیگر استفاده می‌شوند. این در حالی است که آنها متفاوت هستند و هر کدام عملکرد خاص خود را دارند. اما تفاوت GPU و کارت گرافیک چیست؟ در این مقاله می‌خواهیم به معرفی پردازنده گرافیکی و کارت گرافیک بپردازیم و تفاوت‌های موجود بین این دو پردازنده را به طور کامل توضیح دهیم. پس تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.

 

 

آشنایی با تاریخچه پردازنده گرافیکی یا GPU

پردازش GPU همه منظوره یک پدیده نوظهور است و استفاده از GPU به سرعت در حال افزایش است. در دهه های 80 و 90، محبوبیت روزافزون سیستم عامل های رابط کاربری گرافیکی مانند ویندوز، بازار پر رونقی را برای نسل های جدید پردازنده ها ایجاد کرد. در آن دوره، شرکت Graphic Silicon برای اولین بار یک پردازنده گرافیکی با قابلیت ارائه گرافیک سه بعدی ارائه کرد و در سال 1992 یک رابط برنامه نویسی در قالب یک کتابخانه OpenGL برای توسعه دهندگان سخت افزاری که به تازگی آن را تولید کرده بودند ارائه کرد. در نتیجه برای پاسخ به این سوال که پردازنده گرافیکی توسط چه کسی ساخته شده است، می توان گفت که Silicon Graphics اولین شرکتی بود که شروع به تولید پردازنده های گرافیکی کرد.

بعدها Graphic Silicon کتابخانه OpenGL را برای نوشتن برنامه های سه بعدی در قالب استاندارد توسعه داد. این امر منجر به ساخت بازی های نقش آفرینی سه بعدی مانند Doom شد. اگرچه بیشتر بازی های تولید شده از فناوری سه بعدی استفاده می کردند، اما محبوبیت تیراندازی اول شخص تأثیر زیادی بر استفاده از واحدهای پردازش گرافیکی سه بعدی در رایانه های شخصی داشت.

این بازار رو به رشد منجر به ظهور شرکت هایی مانند NVIDIA، ATI و 3dfx شد. با ورود کارت گرافیک NVIDIA GeForce 256، قابلیت های پردازنده های گرافیکی افزایش چشمگیری پیدا کرده است. برای اولین بار، پردازش نور و رندر تصویر مستقیماً روی GPU انجام می شود. از دیدگاه بسیاری از محققان، انتشار نسل سوم کارت های گرافیک GeForce از NVIDIA در سال 2001 نقطه عطفی در تاریخ فناوری پردازنده های گرافیکی بود.

توسعه کارت‌های گرافیکی با خطوط لوله قابل برنامه‌ریزی، بسیاری از محققان را تشویق کرد تا راه آسان‌تری برای تعامل با GPU نسبت به برنامه‌نویسی در اطراف OpenGL و DirectX پیدا کنند.

 

تفاوت GPU و کارت گرافیک چیست؟

 

GPU یا همان پردازنده گرافیکی :

GPU (واحد پردازش گرافیکی) مخفف عبارت Graphic Processing Unit است. GPU و CPU شباهت‌های زیادی دارند، همانطور که CPU مغز دستگاه شما است، GPU بخش اصلی و هسته مرکزی پردازش گرافیکی است. GPU ها برای کار با داده های بصری طراحی و ساخته شده‌اند. یکی از وظایف اصلی GPU کاهش بار روی واحد پردازش مرکزی (CPU) است. این مشکل به خصوص زمانی که در حال اجرای یک بازی با گرافیک سنگین یا هر نوع رندر گرافیکی هستید، بیشتر به چشم می آید.

همانطور که اطلاع دارید Cpu  از رم به عنوان یک حافظه موقت استفاده می کند. GPU همچنین دارای VRAM (حافظه دسترسی موقت ویدیویی) است. وظیفه اصلی مادر برد اتصال RAM و CPU است. ولی برای متصل کردن GPU و VRAM به کارت گرافیک نیاز است.

 

کارت گرافیک چیست و چه وظیفه ای در کامپیوتر دارد؟

کارت گرافیک بخشی است که بین کامپیوتر شما و صفحه نمایش متصل می شود. در واقع این جزء از قطعه داده های تصویر موجود در دستگاه شما را به تصاویر قابل مشاهده در مانیتور تبدیل می ‌کند. یک کارت گرافیک با وضوح بالا از نرخ فریم بالا، رندر قدرتمند چند ضلعی، کنترل نور و سایه پشتیبانی می کند. این بخش برای کاربرانی که فیلم ها و بازی های ویدیویی را ویرایش می کنند بسیار مهم است.

قبل از اینکه به قیمت و مشخصات یک کارت گرافیک برای ارتقاء رایانه شخصی توجه کنید، مهم است که اولین قدم را با بررسی سازگاری رایانه فعلی خود بردارید، و این فقط در مورد گسترش اسلایت ها نیست. پورت‌های برق، مادربردها و اسلات های PCIe اولین منابعی هستند که سازگاری با کارت گرافیک مورد نظر شما را بررسی خواهند کرد. این به این دلیل است که از طریق اسلات PCIe با مادربرد ارتباط برقرار می‌کند.

 

انواع پردازنده های گرافیکی کامپیوتر

پردازنده‌های گرافیکی بسته به نوع، عملکرد و قیمت در انواع مختلفی تولید می‌شوند. مدل‌های گران قیمت و بزرگتر معمولاً در رایانه‌های خانگی و پلتفرم‌های بازی استفاده می شوند. به هر حال، نوع سبک‌تری از پردازنده گرافیکی بر روی دستگاه های سبک‌تر و ارزان‌تر نصب شده است که در ادامه این مقاله به آن خواهیم پرداخت.

 

 

• کارت گرافیک مستقل

گرافیک گسسته پردازنده های گرافیکی هستند که مستقل از CPU اجرا می شوند. گرافیک های مستقل حافظه اختصاصی خود را دارند که با CPU مشترک نیستند. از آنجایی که کارت های گرافیک مجزا از تراشه CPU جدا هستند، دارای مصرف انرژی زیادی است و گرمای تولیدی در این نوع کارت گرافیک بالا است. از آنجایی که کارت‌های گرافیک اختصاصی دارای حافظه و منابع تغذیه مستقل هستند، عملکرد بیشتری نسبت به کارت‌های گرافیک مجتمع دارند.. کارت‌های گرافیک گسسته معمولاً در رایانه‌های رومیزی یافت می‌شوند. لپ تاپ‌ها و کامپیوترهای کوچک نیز ممکن است کارت گرافیک مجزا داشته باشند.

شرکت های مادر در توسعه واحدهای گرافیکی دسکتاپ AMD و به خصوص Nvidia هستند. انویدیا بیشتر در صنعت گرافیک رایانه های شخصی به خاطر خط GeForce خود شناخته شده است و سال‌ها پیشرو در صنعت بوده است. در همین حال، AMD برای خط Radeon خود شناخته شده است.

 

• کارت گرافیک مجتمع

گرافیک های مجتمع پردازنده های گرافیکی هستند که به مادربرد لحیم شده و معمولاً به CPU متصل می‌شوند.

Top of Form

Bottom of Form

گرافیک یکپارچه از حافظه به اشتراک گذاشته شده با CPU استفاده می کند باعث کاهش رم موجود در کارت گرافیک می شود. از یک پردازنده گرافیکی یکپارچه می توان در کنار کارت‌های گرافیک مجزا استفاده کرد. اگر یک GPU یکپارچه دارید و می خواهید جدیدترین بازی های ویدیویی را انجام دهید، باید برای ارتقا سیستم خود با اضافه کردن یک ماژول کارت گرافیک قدرتمند اینکار را انجام دهید.

به دلیل قرار گرفتن گرافیک های مجتمع در پردازنده باعث مصرف شدن کمتر انرژی در این نوع پردازنده ها شده است. از آنجایی که دما عامل اصلی سایش سخت افزار است، این می تواند عمر باتری را افزایش دهد پردازنده هایی با گرافیک یکپارچه معمولاً در سیستم های کوچکتر مانند لپ تاپ ها و اولترابوک ها پیدا می شوند.

 

CPU ها و GPU ها چگونه فرآیندها را پردازش و مدیریت می کنند؟

پردازنده فرآیندها را بر روی هر هسته به صورت متوالی (یکی پس از دیگری) اجرا می کند. هنگامی که یک رایانه در حال پردازش است، هر هسته تقریباً به تنهایی فرآیند را مدیریت می کند. در حالی که در حال تایپ هستید، سایر وظایف در Task Manager در حال اجرا هستند. هر یک از این عناصر به طور جداگانه و متوالی در CPU پردازش می شوند. از آنجایی که کیس ها به صورت متوالی پردازش می شوند و پردازش به موقع هر یک نیاز به توان زیادی دارد، به همین دلیل CPU باید سرعت بالایی برای پردازش داده ها داشته باشد. پردازش متوالی به این معنی است که رایانه وظایف را یکی پس از دیگری انجام می دهد. بنابراین اگر قصد دارید چندین فرآیند را همزمان اجرا کنید، ممکن است عملکرد خوبی نداشته باشید.

GPU عملکردی متفاوت دارد. هنگامی که یک وظیفه به GPU اختصاص داده می شود،GPU آن را به هزاران قسمت کوچک تقسیم می کند و سپس همه آنها را به یکباره پردازش می کند. این باعث می‌شود که پردازنده‌های گرافیکی برای مدیریت فرآیندهای بزرگی که از قطعات بسیار کوچک تشکیل شده‌اند، مانند پردازش گرافیک سه بعدی، مناسب‌تر باشند.

به عنوان مثال، تصویر نمایش داده شده در بازی یک فیلد چند ضلعی است. با فرض اینکه هزاران چند ضلعی برای پردازش دارید، هر چند ضلعی به صورت جداگانه ناحیه GPU را پر می کند. اعداد چشمگیر هستند و به فضای و قدرت زیادی از پردازنده گرافیکی شما نیاز دارند. بنابراین اگر قدرت پردازشی کافی نداشته باشید، نمی‌توانید تمام فرآیندها را همزمان مدیریت کنید. بنابراین، تصویر ممکن است در حین انجام بازی خراب شود.

 

تفاوت بین CPU و GPU در چیست؟

GPU یک پردازنده با معماری موازی است که روی کارت گرافیک قرار می گیرد. این فقط برای پردازش گرافیک های سه بعدی و بازی های رایانه ای طراحی شده است. اما به تدریج تکامل یافت و از نظر عملکرد و کارایی به رقیبی برای واحد پردازش مرکزی (CPU) تبدیل شد. همچنین در سال های اخیر GPU ها محاسبات هندسی را تسریع کرده اند.

یکی از تفاوت های اصلی بین پردازش CPU و GPU این است که اگر یکی از هسته های CPU را از دست بدهیم با مشکل جدی مواجه می شویم. زیرا جایگزینی آن هسته و کار با هسته های باقی مانده مشکل است و قدرت پردازش کلی بسیار کاهش می یابد. اما اگر بنا به دلایلی مشکلی در برنامه و پردازنده گرافیکی وجود داشته باشد، تغییر خاصی در پردازش GPU ایجاد نمی شود و پردازش متوقف نمی شود.

در GPU هسته های بیشتری داریم اما قدرت هر هسته کمتر از قدرت پردازنده است. پهنای باند GPU بسیار بزرگتر از پهنای باند CPU است. یعنی پردازش در مقیاس بزرگ روی GPU سریعتر از CPU انجام می شود. برنامه ها را می توان توسط یک پردازنده گرافیکی که قابلیت همگام سازی پردازش را دارد پردازش کرد، زیرا برنامه های سریالی که قابلیت همگام سازی را ندارند روی پردازنده گرافیکی قابل اجرا نیستند، ثانیاً اگر اجرا شوند به صرفه نیستند و سرعت را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند.

 

سخن پایانی

در این نوشته از سایت emojo سعی کرده ایم تفاوت GPU و کارت گرافیک را بررسی و همچنین برای شما CPU ها و GPU ها را با هم مقایسه کنیم و نحوه عملکرد متفاوت هر کدام را به طور کامل برای شما بررسی کرده‌ایم. CPU و GPU اجزای حیاتی یک سیستم هستند که هر کدام فرآیندهای کاربر را به روشی متفاوت اجرا می کنند.

راه اندازی سیستم، تایپ کردن، باز کردن و بستن برنامه های کامپیوتری، وبگردی و سایر مواردی که ممکن است فکرش را نکنید از جمله وظایف CPU هستند. CPU تمام وظایف پردازشی را به صورت سریال و متوالی انجام می دهد. در عوض، پردازنده گرافیکی وظیفه پردازش تمامی تصاویر و ویدئوهای نمایش داده شده بر روی صفحه را برعهده دارد.

GPU تمام پردازش‌ها را به طور همزمان انجام می دهد. اگر از کاربرانی هستید که پردازش‌های گرافیکی سنگین و پیچیده‌ای انجام می دهید، بهتر است سیستم‌هایی را با کارت گرافیک مجزا انتخاب کنید تا قدرت کافی دریافت کنید.