واحد پردازش گرافیکی (GPU) چیست و چه کاربردی دارد؟

GPU چیست؟ واحد پردازش گرافیکی، قلب تپنده‌ دنیای گرافیک در کامپیوترهاست. این قطعه‌ کوچک، قدرتی شگفت‌انگیز در خلق تصاویر زیبا و روان دارد. به خصوص در بازی‌های سنگین، ویرایش ویدئو، طراحی سه‌بعدی و حتی محاسبات علمی پیچیده GPU به شما کمک می‌کند تا از گرافیکی روان و بدون افت فریم لذت ببرید.

در این مقاله از آموزش فناوری بلاگ پارس پک، به طور کامل به بررسی انواع و کاربردهای جی‌پی‌یو و تفاوت GPU با CPU و کارت گرافیک می‌پردازیم. با مطالعه این مقاله، می‌توانید به طور کامل با این تکنولوژی آشنا شده و بهترین انتخاب را برای خود داشته باشید.

GPU چیست؟

واحد پردازش گرافیکی (Graphics Processing Unit)، که به اختصار GPU نامیده می‌شود، قلب تپنده پردازش گرافیکی در کامپیوترها است. این قطعه قدرتمند در رایانه‌های شخصی، ایستگاه‌های کاری حرفه‌ای و کنسول‌های بازی یافت می‌شود و وظیفه‌ سنگین خلق و نمایش تصاویر با کیفیت بالا را بر عهده دارد. در حقیقت، GPU مسئول پردازش جزئیات مرتبط با تصاویر مثل رنگ‌ها و شکل‌ها است.

به زبان ساده‌تر، GPU تراشه‌ای است که یا به صورت جداگانه روی کامپیوتر نصب می‌شود یا مستقیماً در برد اصلی کامپیوتر (مادربورد) قرار دارد. این واحد پردازش گرافیکی شامل تعداد زیادی از عملگرهای کوچک است که هر کدام به صورت همزمان کار می‌کنند تا تصاویر را سریع‌تر و با دقت بیشتری نسبت به CPU، که واحد پردازنده مرکزی (Central Processing Unit) کامپیوتر است، پردازش کنند. به همین دلیل است که بازی‌های کامپیوتری و برنامه‌های طراحی گرافیکی با GPU سریع‌تر و روان‌تر کار می‌کنند.

GPU چه کاربردهایی دارد؟

دهه ۱۹۹۰ نقطه عطفی در تاریخ کامپیوتر بود، چرا که انویدیا با معرفی GPU در کارت‌های گرافیک GeForce، انقلابی در پردازش گرافیکی رقم زد. این فناوری نوظهور، نه تنها به ارتقای چشمگیر گرافیک در کامپیوترهای شخصی و تجاری منجر شد، بلکه زمینه را برای کاربردهای متنوع دیگری در پردازش‌های پیچیده فراهم کرد.

 این پیشرفت به تولید جلوه‌های بصری بهتر و صحنه‌های واقعی‌تر کمک می‌کند. جی‌پی‌یو هم برای بازی‌های با کیفیت بالا و هم برای کاربردهای تجاری مانند طراحی گرافیکی و رندرینگ استفاده می‌شود. امروزه، GPU‌ها در برنامه‌های متنوعی فراتر از گرافیک معمولی استفاده می‌شوند. از کاربردهای واحد پردازنده گرافیکی عبارت‌اند از:

۱. کاربرد GPU در بازی‌های کامپیوتری

واحد پردازش گرافیکی قدرتمند، تصاویر و انیمیشن‌های خیره‌کننده‌ای را خلق می‌کند که تجربه بازی را به سطحی فراتر از واقعیت می‌برد.

این قطعه سرعت و کیفیت تصاویر بازی را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد و باعث می‌شود بازی‌ها روان‌تر و واقعی‌تر به نظر برسند. GPU با پردازش سریع تصاویر 3D، جلوه‌های نوری و وضوح تصاویر را به طور چشمگیری ارتقا می‌دهد و امکان مشاهده جزئیات با کیفیتی به مراتب بالاتر را فراهم می‌کند. بازی‌هایی مانند «The Witcher 3» ،«Red Dead Redemption 2» و «Cyberpunk 2077» نمونه‌هایی بارز از کاربرد GPU در ارتقای تجربه گیمینگ هستند.

۲. کاربرد GPU در هوش مصنوعی

در دنیای یادگیری ماشین، به‌ویژه در حوزه‌های پیچیده مانند یادگیری عمیق، GPUها به عنوان ابزاری انقلابی ظهور کرده‌اند. معماری موازی منحصربه‌فرد آن‌ها، آموزش شبکه‌های عصبی را به طور چشمگیری سریع‌تر و کارآمدتر می‌کند.

در بینایی کامپیوتر، واحد پردازش گرافیکی به دلیل توانایی پردازش موازی، نقش مهمی در پردازش داده‌های تصویری دارد. این موضوع به خصوص در شبکه‌های عصبی کانولوشن (CNNها) که برای تشخیص تصاویر به کار می‌روند، مشهود است. در این شبکه‌ها، GPUها با شتاب‌دهی به فرایند آموزش و پردازش، دقت و سرعت را افزایش می‌دهند.

۳. کاربرد GPU در تولید و ویرایش محتوا

قدرت پردازش خارق‌العاده GPUها، مرزهای ویرایش ویدئو و طراحی گرافیک را جابه‌جا کرده است. این پردازنده‌های قدرتمند، سرعت رندرینگ ویدئوها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهند و به خلق انیمیشن‌ها و تصاویر گرافیکی پیچیده با جزئیات دقیق کمک می‌کنند.

نقش GPU در رندرینگ سه‌بعدی و پردازش ویدئو در لحظه باعث شده تا یک ابزار ضروری برای کارهای گرافیکی باشد. به طوری که با استفاده از این پردازنده‌ها، کاربران می‌توانند به طور همزمان شاهد پیش‌نمایش تغییرات اعمال‌شده روی پروژه‌های خود باشند و با سرعت و دقتی بی‌نظیر، ایده‌های خود را به واقعیت تبدیل کنند.

واحد پردازش گرافیکی از نظر قرارگیری روی مادربورد به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:

• واحد پردازش گرافیکی داخلی: GPUهای داخلی که به طور معمول روی مادربرد در کنار CPU قرار می‌گیرند، برای مصارف عمومی مانند کارهای اداری، وب‌گردی و تماشای ویدیو مناسب هستند. این نوع GPU به دلیل مصرف انرژی پایین در لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترهای کم‌مصرف مناسب برای کارهای روزمره استفاده می‌شوند.
• واحد پردازش گرافیکی مجزا:‌ GPUهای مجزا، پردازنده‌های گرافیکی قدرتمندی هستند که به صورت مستقل روی مادربرد نصب می‌شوند و برای اجرای کارهای گرافیکی سنگین مانند بازی‌های پیشرفته و طراحی حرفه‌ای مناسب هستند. این نوع GPU به طور معمول در کامپیوترهای گیمینگ و ایستگاه‌های کاری حرفه‌ای یافت می‌شود که به قدرت پردازش گرافیکی بالایی نیاز دارند.

مزایای استفاده از GPU را بشناسید

سرورهای GPU مزایای متعددی دارند که باعث شده یکی از پرکاربردترین پردازنده‌ها باشند، از جمله:

• افزایش عملکرد محاسباتی: سرورهای GPU قدرت پردازش را به طور چشمگیری بالا می‌برند، به همین دلیل داده‌ها سریع‌تر پردازش شده و برنامه‌ها روان‌تر اجرا می‌شوند.
• بهبود تجربه کاربری: استفاده از GPU، گرافیک روان‌تر و سرعت عملکرد را افزایش می‌دهد و در نتیجه تجربه کاربری لذت‌بخش‌تری را به ارمغان می‌آورد.
• موثر در اجرای برنامه‌های سنگین AI: سرورهای GPU با سرعت‌بخشیدن به فرایند یادگیری ماشین، تحلیل داده‌های حجیم و انجام محاسبات پیچیده، نقش مهمی در پیشرفت‌های حوزه‌های مختلف هوش مصنوعی مانند تشخیص تصویر، پردازش زبان طبیعی و رباتیک دارند.
• بهبود عملکرد گرافیکی: واحد پردازش گرافیکی به دلیل توان پردازش موازی خود، در رندرینگ تصاویر و جلوه‌های گرافیکی پیچیده بسیار کارآمد است.
• کاربرد در محاسبات علمی و مهندسی: GPUها با ارائه قدرت پردازش خارق‌العاده، سرعت انجام محاسبات علمی و مهندسی را به طور چشمگیری افزایش می‌دهند.
• انعطاف‌پذیری: واحد پردازش گرافیکی به راحتی می‌تواند با نیازهای رو به رشد کاربران تطبیق پیدا کند.
• صرفه‌جویی در زمان و انرژی: با استفاده از واحد پردازش گرافیکی، زمان انجام پروژه‌ها کاهش یافته و انرژی کمتری صرف خواهید کرد.

تفاوت GPU و CPU

 CPU و GPU هر دو واحد پردازش هستند، اما وظایف متفاوتی دارند. CPU مدیرعامل سیستم شماست که وظایف کلی را هدایت می‌کند، درحالی‌که GPU به عنوان پردازنده گرافیکی، متخصص پردازش‌های پیچیده بصری است.

به‌طورکلی، CPU برای کارهای روزمره مانند وب‌گردی، تماشای ویدیو و کار با نرم افزارهای اداری مناسب است. اما اگر به دنبال تجربه روان در بازی‌های سنگین، ویرایش ویدیو یا طراحی‌های سه‌بعدی هستید، GPU حرف اول را می‌زند.

برای انتخاب درست، باید نیازهایتان را بشناسید. جدول زیر به شما در درک تفاوت‌های کلیدی بین CPU و GPU کمک می‌کند:

تفاوت GPU و کارت گرافیک

واژه‌های GPU و کارت گرافیک اغلب به‌جای هم استفاده می‌شوند، اما تفاوت دقیقی بین این دو وجود دارد که برای انتخاب درست سخت‌افزار مورد نیازتان بسیار مهم است.

واحد پردازش گرافیکی تراشه‌ای است که وظیفه‌ی اصلی پردازش تصاویر و گرافیک را در کامپیوتر بر عهده دارد. این تراشه وظایف متعددی از جمله رندر تصاویر سه‌بعدی، اعمال افکت‌های گرافیکی و پردازش ویدیو را انجام می‌دهد.

در مقابل، کارت گرافیک بردی است که در داخل کیس کامپیوتر نصب می‌شود و GPU را به همراه اجزای دیگر مانند حافظه و سیستم خنک‌کننده در خود جای می‌دهد. این برد به مادربرد متصل می‌شود و رابطی بین GPU و سایر اجزای سیستم مانند CPU و حافظه را فراهم می‌کند.

جدول زیر به طور خلاصه، تفاوت‌های کلیدی بین GPU (واحد پردازش گرافیکی) و کارت گرافیک را نشان می‌دهد:

سرور GPU چیست و به چه منظوری استفاده می‌شود؟

سرورهای GPU نوعی سرور پرقدرت هستند که از پردازنده گرافیکی برای پردازش سریع و قوی داده‌های سنگین استفاده می‌کنند. این سرورها به دلیل کارآمدی بالا در محاسبات سریع و دقیق، برای زمینه‌هایی مانند محاسبات علمی و هوش مصنوعی بسیار مناسب هستند. سرورهای مجهز به واحد پردازش گرافیکی با قدرت پردازش خارق‌العاده خود، محاسبات پیچیده نظیر رندرینگ، اجرای روان بازی‌های جدید و گرافیکی و سایر وظایف سنگین و چالش‌برانگیز را در چشم به هم زدنی انجام می‌دهند. با بهره‌مندی از این سرورها، قادر به پردازش سریع داده‌ها و ارتقای چشمگیر عملکرد نرم‌افزارها خواهید بود. تصور کنید که بتوانید بازی‌های جدید و گرافیکی را بدون هیچ‌گونه لگ یا تاخیر اجرا کنید. این همان کاری است که با سرور GPU می‌توانید انجام دهید.

جمع‌بندی

GPU چیست؟ واحد پردازش گرافیکی تراشه الکترونیکی است که برای پردازش سریع محاسبات مرتبط با تصویرسازی طراحی شده است. جی‌پی‌یو‌ها به عنوان راهی برای کاهش بار کاری CPU و بهبود عملکرد در اجرای برنامه‌های گرافیکی مانند بازی‌های ویدئویی سه‌بعدی، طراحی و توسعه داده شدند. در این مطلب از بلاگ پارس پک، شما را با مفهوم واحد پردازش گرافیکی و انواع و کاربردهای آن آشنا کردیم. اگر سوالی درباره استفاده از آن دارید یا می‌خواهید از سرور GPU برای انجام محاسبات سنگین خود استفاده کنید، در بخش دیدگاه‌ها نظراتتان را برای ما بفرستید تا به‌سرعت به آن‌ها پاسخ دهیم.

سؤالات متداول

۱. تا چه حد GPU بر عملکرد ویرایش ویدیو تاثیر می‌گذارد؟

به لطف GPUها، ویرایش ویدیو و اعمال افکت‌های سنگین به فرایندی روان و سریع تبدیل شده و به تدوینگران کمک می‌کند تا در کمترین زمان به بهترین نتیجه دلخواه برسند.

۲. آیا می‌توان بدون GPU بازی‌های سنگین را اجرا کرد؟

اجرای بازی‌های سنگین بدون GPU اختصاصی ممکن است، اما معمولاً با کاهش شدید کیفیت گرافیکی و نرخ فریم همراه خواهد بود.

۳. تعویض GPU قدیمی با یک مدل جدید چه تاثیری روی کامپیوتر دارد؟

 ارتقای پردازنده گرافیکی به مدل جدیدتر، می‌تواند تاثیر زیادی در عملکرد بازی‌ها و برنامه‌های گرافیکی داشته باشد. این ارتقا، به طور خاص منجر به افزایش نرخ فریم، ارتقای کیفیت تصویر و کاهش چشمگیر زمان لودینگ خواهد شد.

۴. آیا GPU فقط برای بازی‌ها و گرافیک استفاده می‌شود؟

خیر، اگرچه واحد پردازش گرافیکی بیشتر به خاطر کاربرد در بازی‌های ویدیویی و گرافیک کامپیوتری شناخته می‌شوند، اما نقش مهمی در زمینه‌های دیگری مانند یادگیری ماشین، پردازش داده‌های علمی و تحلیل داده‌های حجیم هم دارند.