آیا میدانید پردازنده گرافیکی چیست؟ به سرزمین شگفتانگیز گرافیک کامپیوتری خوش آمدید! جایی که تصاویر زنده میشوند، رنگها میرقصند و دنیایی از خلاقیت و هیجان در انتظار شماست.پادشاه این سرزمین کسی نیست جز پردازنده گرافیکی! یه تراشه کوچک اما قدرتمند که مثل یک هنرمند چیرهدست، تصاویر، ویدیوها و انیمیشنهای خیرهکننده را برای شما خلق میکند. تصور کنید در حال انجام یک بازی هیجانانگیز هستید، شخصیتها با جزئیات دقیق، محیطهای وسیع و جلوههای ویژه نفسگیر، شما را طوری در بازی غرق میکند که ناگهان به خودتان آمده و فکر میکنید دنیای بازی دنیای واقعی بوده و شما در آن زندگی میکردید! این جادوی پردازنده گرافیکی است که با سرعت و دقت بالا، تمام این تصاویر را پردازش میکند و تجربهای بینظیر برای شما رقم میزند. یا شاید هم یک تدوینگر حرفهای هستید که با ویدیوها سر و کار دارد. پردازنده گرافیکی به شما کمک میکند تا ویدیوهای خود را با کیفیت بالا و افکتهای خیره کننده ویرایش کنید و شاهکارهای هنری خود را خلق کنید. اما پردازنده گرافیکی دقیقاً چگونه کار میکند؟ انواع آن کدام است و چه کاربردهای دیگری دارد؟
در این مقاله، سفری هیجانانگیز به سرزمین پردازندههای گرافیکی خواهیم داشت و تمام اسرار این تراشههای قدرتمند را برای شما فاش خواهیم کرد. پس اگر شما هم عاشق دنیای گرافیک، بازیهای کامپیوتری یا تدوین ویدیو هستید و میخواهید که بیشتر در مورد این فناوری شگفتانگیز بدانید، با ما همراه باشید.
پردازنده گرافیکی (GPU) چیست؟
پردازنده گرافیکی یا همان Graphics Processing Unit که به صورت اختصاری GPU نامیده میشود، یک پردازشگر از نوع تصویر است که مانند CPU بوده، ولی کار آن دقیقا پردازش حجم عظیمی از کدهای گرافیکی میباشد. پردازنده گرافیکی به خودی خود نمیتواند کار کند و باید در کنار قطعات دیگر قرار بگیرد که تشکیل یک واحد گرافیکی بدهد که امروزه به آن کارت گرافیک میگوییم. معماری آنها به گونهای طراحی شده است که میتوانند تعداد زیادی از عملیات ریاضی را به طور همزمان انجام دهند. این ویژگی باعث میشود که دادههای گرافیکی که موازی هستند، به بهترین شکل پردازش شوند. به همین دلیل هم هست که برای استخراج ارز دیجیتال یا هوش مصنوعی هم از آنها استفاده میشود.
تاریخچه پردازنده گرافیکی از کجا شروع شد؟
اولین GPU در سال 1999 توسط شرکت Nvidia معرفی شد. این تراشه GeForce 256 نام داشت و میتوانست بیش از 10 میلیون چندضلعی در ثانیه رندر کند. از آن زمان تاکنون، GPU ها راه طولانی را پیمودهاند و به طور چشمگیری از نظر قدرت و کارایی بهبود یافتهاند. امروزه، GPU ها قادر به پردازش میلیاردها چندضلعی در ثانیه هستند و نقش مهمی در زمینههایی مانند بازیهای کامپیوتری، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین ایفا میکنند.
تفاوت GPU با CPU
CPU و GPU هر دو تراشههای پردازشی هستند، اما برای انجام وظایف مختلف طراحی شدهاند.
- CPU برای انجام طیف گستردهای از وظایف عمومی بهینه شده است.
- GPU برای انجام محاسبات موازی و پردازش دادههای گرافیکی مهندسی و ساخته شده است.
CPU ها تعداد کمتری هسته دارند، اما هر هسته قدرت پردازشی بیشتری دارد. از این ویژگی آنها برای انجام وظایف پیچیده و سریالی که نیاز به پردازش منطقی زیادی دارند استفاده میکند.
GPUها تعداد زیادی هسته دارند که هر کدام قدرت پردازشی کمتری دارند. به همین دلیل است که از آنها را برای انجام وظایف موازی که میتوانند به بخشهای کوچکتر تقسیم شوند، استفاده میشود
پس به طور خلاصه، CPU ها برای انجام وظایف عمومی و GPU ها برای پردازش گرافیکی و محاسبات موازی استفاده میشوند.
انواع پردازنده گرافیکی
پردازندههای گرافیکی از نظر ساختار و کاربرد به دو دستهی اصلی تقسیم میشوند: پردازندههای گرافیکی مجزا و پردازندههای گرافیکی یکپارچه.
هر کدام از این دو نوع، ویژگیها، مزایا و معایب خاص خود را دارند و برای مصارف مختلفی به کار میروند.
پردازندههای گرافیکی مجزا (Dedicated GPU)
پردازندههای گرافیکی مجزا، تراشههای مستقلی هستند که به طور اختصاصی برای پردازش گرافیکی طراحی شدهاند. این نوع GPU ها حتما بر روی یک قطعهای قرار میگیرند که به آن کارت گرافیک گفته شده و کاربر میتواند آن را از طریق رابط PCIe به مادربرد وصل کرده و استفاده کند. البته PCIe انواع مختلفی دارد که قصد نداریم اینجا به آن بپردازیم.
یک کارت گرافیک، علاوه بر GPU، اجزای دیگری مانند حافظه VRAM، خنک کننده و درگاههای خروجی تصویر نیز دارد که در نهایت تشکیل یکی از جذابترین قطعات دنیا را میدهد!
حال شاید پیش خود بپرسید که چه چیزی یک پردازنده گرافیکی مجزا را از یک پردازنده گرافیکی یکپارچه (مجتمع شده در CPU)جدا میکند؟
پردازندههای گرافیکی مجزا دارای حافظه اختصاصی خود (VRAM) هستند که برای ذخیره دادههای گرافیکی، بافتها، فریم بافر و سایر اطلاعات مورد نیاز برای رندرینگ تصاویر استفاده میشود. VRAM از نوع GDDR5 یا GDDR6 است که سرعت و پهنای باند بسیار بالایی دارند و به GPU اجازه میدهند تا به سرعت به دادههای مورد نیاز خود دسترسی پیدا کند. VRAM در حقیقت یک حافظه شبیه به کش در CPU است.
پردازندههای گرافیکی مجزا به دلیل قدرت پردازشی بالا، حافظه اختصاصی و پهنای باند بالا، برای انجام کارهای گرافیکی سنگین مانند گیمینگ، رندرینگ و ویرایش ویدیو ساخته میشوند.
شرکتهای Nvidia و AMD از پیشگامان تولید پردازندههای گرافیکی مجزا هستند و محصولات آنها در بازار با نامهای GeForce و Radeon شناخته میشوند. این دو شرکت به طور مداوم در حال رقابت با یکدیگر برای ارائه GPU هایی با عملکرد و کارایی بالاتر هستند.
پردازندههای گرافیکی یکپارچه (Dedicated GPU)
پردازندههای گرافیکی یکپارچه، در داخل CPU تعبیه شدهاند و حافظه اصلی سیستم را به عنوان حافظه گرافیکی به اشتراک میگذارند. این نوع GPU ها همیشه قدرت پردازشی کمتری نسبت به پردازندههای گرافیکی مجزا دارند و برای انجام کارهای گرافیکی سبک مانند وبگردی، تماشای ویدیو، کارهای خانگی، اداری، روزمره و اجرای بازیهای ساده مناسب هستند.
مزیت اصلی پردازندههای گرافیکی یکپارچه، قیمت فوقالعاده پایین و مصرف انرژی کمتر آنهاست. یعنی شما هیچ کارت گرافیکی نمیخرید و همه چیز داخل CPU است. به همین دلیل از این نوع در لپ تاپ غیر مهندسی و گیمینگ، تبلتها و سیستمهای خانگی و اداری مقرون به صرفه استفاده میشوند.
با این حال، پردازندههای گرافیکی یکپارچه به دلیل محدودیت در قدرت پردازشی و اشتراک گذاری حافظه با CPU، برای انجام کارهای گرافیکی سنگین مناسب نیستند. در چنین مواردی، استفاده از پردازندههای گرافیکی مجزا توصیه میشود.
شرکت Intel از بزرگترین تولیدکنندگان پردازندههای گرافیکی یکپارچه است و محصولات آنها با نام Intel HD Graphics و Intel Iris Xe Graphics شناخته میشوند. در سالهای اخیر، شرکت AMD نیز با ارائه پردازندههای Ryzen با گرافیک یکپارچه Radeon Vega، به رقابت با Intel در این زمینه پرداخته است.
کاربردهای پردازنده گرافیکی
بازیهای کامپیوتری
یکی از مهمترین و شناختهشدهترین کاربردهای پردازنده گرافیکی، انجام بازیهای کامپیوتری سنگین و پیچیده است. GPU ها نقش اساسی در رندرینگ تصاویر، اجرای فیزیک بازی، پردازش هوش مصنوعی شخصیتها و ایجاد جلوههای ویژه بصری ایفا میکنند.
با پیشرفت تکنولوژی و افزایش پیچیدگی بازیهای کامپیوتری، نیاز به GPU هایی با قدرت پردازشی بالاتر نیز افزایش یافته است. امروزه، GPU ها قادر به رندرینگ تصاویر با کیفیت 4K و حتی 8K ، با فریمریت بالا و جلوههای ویژه خیرهکننده هستند و تجربهی بازی ناب و فوقالعاده را برای کاربران به ارمغان میآورند.
رندرینگ و ویرایش ویدیو
GPU ها اصلیترین نقش را در رندرینگ تصاویر و ویرایش ویدیو ایفا میکنند. نرمافزارهای ویرایش ویدیو مانند Adobe Premiere Pro و DaVinci Resolve باید از GPU برای سرعت بخشیدن به رندرینگ ویدیوها، اعمال افکتهای ویژه و انجام پردازشهای مختلف استفاده کنند.
GPU ها با انجام محاسبات موازی بر روی فریمهای ویدیو، زمان رندرینگ را به طور چشمگیری کاهش میدهند و به تدوینگران اجازه میدهند تا پروژههای خود را سریعتر و کارآمدتر به پایان برسانند.
ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی
ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی امروزه به شکل بسیار عجیب و سریعی در حال رشد هستند که به شدت به قدرت پردازشی بالا نیاز دارند. GPU ها به دلیل معماری موازی خود، برای انجام محاسبات مورد نیاز در الگوریتمهای یادگیری ماشین و هوش مصنوعی بسیار مناسب هستند.
GPUها در آموزش شبکههای عصبی، پردازش زبان طبیعی NLP و سایر زمینههای هوش مصنوعی مورد استفاده قرار میگیرند و اگر نبودند، هیچ پیشرفتی در این دو زمینه وجود نداشت!
استخراج ارزهای دیجیتال
برای استخراج ارزهای دیجیتالی مانند بیت کوین و اتریوم نیاز به ماینر است. ماینر وظیفه دارد تا محاسبات پیچیده ریاضی را انجام دهد که فقط و فقط از یک کارت گرافیک بر میآید. به همین دلیل است که یک ماینر از چندین GPU تشکیل میشود. با این حال، استخراج ارزهای دیجیتال با استفاده از GPU میتواند منجر به افزایش مصرف انرژی و کاهش عمر GPU شود.
آینده پردازندههای گرافیکی
پردازندههای گرافیکی با سرعت بسیار زیادی در حال پیشرفت هستند و نقش آنها در دنیای فناوری روز به روز پررنگتر میشود. در آینده، شاهد کاربردهای جدید و گستردهتر GPU ها در زمینههای مختلف خواهیم بود. یکی از مواردی که قرار است در آینده دنیای کامپیوترها را متحول کند، پردازش ابری میباشد که به سرعت در حال رشد است و GPU ها نقش مهمی در ارائه خدمات ابری ایفا میکنند. همچنین آینده هوش مصنوعی هم در گرو همین پردازنده گرافیکی کوچک خواهد بود.
البته نباید از VR نیز قافل شد. واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR) از فناوریهای رو به رشد هستند که برای ایجاد تجربیات همهجانبه و تعاملی به قدرت پردازشی بالا نیاز دارند. GPUها میتوانند نقش مهمی در رندرینگ تصاویر با کیفیت بالا و نرخ فریم روان در VR و AR داشته باشند.
بهترین کارت گرافیک های 2024
سال 2024 شاهد رقابت سنگین سه غول بزرگ دنیای گرافیک، یعنی NVIDIA، AMD و Intel بود. تعجب نکنید، اینتل هم وارد بازی شده است.هر سه شرکت با ارائه کارت گرافیکهای قدرتمند و با استفاده از جدیدترین فناوریها، سعی در جذب کاربران و گیمرها داشتند.
پردازنده گرافیکی NVIDIA
انویدیا همچنان با معماری Ada Lovelace و فناوریهای پیشرفته مانند Ray Tracing و DLSS 3، در صدر بازار کارت گرافیک قرار دارد. این شرکت امسال با معرفی مدلهای زیر بازار را از آن خودش کرده است:
- GeForce RTX 4090: پرچمدار انویدیا با عملکرد فوقالعاده و قیمت بسیار بالا.
- GeForce RTX 4080 Ti: کارت گرافیک رده بالای انویدیا با عملکرد عالی و قیمت گران.
- GeForce RTX 4080: کارت گرافیک مناسب برای بازی با کیفیت 4K و قیمت متوسط به بالا.
- GeForce RTX 4070 Ti: کارت گرافیک مناسب برای بازی با کیفیت 1440P و قیمت مناسب.
- GeForce RTX 4070: کارت گرافیک مناسب برای بازی با کیفیت 1080P و قیمت مقرون به صرفه.
پردازنده گرافیکی AMD
AMD با معماری RDNA 3 و فناوری FidelityFX Super Resolution یا FSR، رقابت سختی با انویدیا دارد. از گذشتههای این دو شرکت به شدت با هم رقابت داشته و سعی میکنند تا با محصولات قویتر و قیمتهای بهتر، بازار گیمینگ و رندرینگ را از آن خود کنند.
امسالهم این شرکت با مدلهای زیر بازار را گرفت:
- Radeon RX 7900 XTX: پرچمدار AMD با عملکرد بسیار خوب و قیمت رقابتی
- Radeon RX 7900 XT: کارت گرافیک رده بالای AMD با عملکرد عالی و قیمت مناسب
- Radeon RX 7800 XT: کارت گرافیک گرافیک مناسب برای بازی با کیفیت 4K و قیمت متوسط
- Radeon RX 7700 XT: کارت گرافیک مناسب برای بازی با کیفیت 1440P و قیمت مقرون به صرفه
- Radeon RX 7600 XT: کارت گرافیک مناسب برای بازی با کیفیت 1080P و قیمت ارزان.
پردازنده گرافیکی Intel
تعجب نکنید! اینتل به تازگی وارد بازار کارت گرافیک شده است و با معماری Xe-HPG و فناوری XeSS، سعی در به چالش کشیدن انویدیا و AMD دارد. این شرکت امسال با مدلهای زیر میخواهد خودش را به کاربران حرفهای نشان دهد:
- Arc A770: کارت گرافیک رده بالای اینتل با عملکرد خوب و قیمت رقابتی
- Arc A750: کارت گرافیک مناسب برای بازی با کیفیت 1440P و قیمت مناسب
- Arc A580: کارت گرافیک مناسب برای بازی با کیفیت 1080P و قیمت مقرون به صرفه
- Arc A380: کارت گرافیک مناسب برای بازیهای سبک و کاربری روزمره و قیمت ارزان
- Arc A310: کارت گرافیک مناسب برای سیستمهای دفتر کار و خانگی و قیمت بسیار ارزان
ما در این مقاله سعی کردیم به صورت بسیار ساده ولی فنی، پردازنده گرافیکی، انواع آن و کارتهای گرافیکی مشهور را به شما معرفی کنیم. همان طور که میدانید تاپ رایان یکی از بزرگترین فروشگاههای قطعات کامپیوتر و گیمینگ در ایران است که بهترین و کاملترین کارتهای گرافیک موجود در ایران را با قیمتهای بسیار مناسب و گارانتی شرکتی عرضه میکند.