GPU چیست؟ واحد پردازش گرافیک

گرافیک رایانه‌ای بخشی اساسی از هر سیستم رایانه‌ای مدرن، حتی لپ تاپ‌های سبک وزن است. “GPU” مخفف واحد پردازش گرافیک است و بخشی از رایانه شخصی است که باعث نمایش تصاویر روی نمایشگر می‌شود.

 آنچه GPU انجام می‌دهد

اگر از رایانه خود برای کارهای اساس مانند وبسایت گردی یا استفاده از نرم افزارهای Office استفاده می‌کنید نیازی نیست تا در مورد GPU بدانید. GPU بخشی از رایانه است که مسئول نمایش آنچه را که برروی نمایشگر می‌بینید است.

با این حال، برای گیمرها یا هر کسی که کارهای گرافیکی انجام می‌دهد، مانند رندر ۳ بعدی، رمزگذاری ویدیو و غیره، GPU کارهای بسیار بیشتری انجام می‌دهد. این افراد باید از GPU خود بیشتر بداند، بنابراین بیایید در این مورد عمیق‌تر شویم.

بیشتر بخوانید: RAM چیست؟ تمام آنچه نیاز است بدانید

انواع مختلف پردازنده‌های گرافیکی

دو نوع پردازنده گرافیکی اصلی وجود دارد که می‌توانید برای یک کامپیوتر مدرن تهیه کنید: یکپارچه و مجزا.

کارت‌های گرافیک معمولاً اجزای بزرگ و حجیم برای رایانه‌های رومیزی هستند که دارای یک، دو یا گاهی اوقات سه فن هستند. این کارت‌ها دارای تراشه پردازنده گرافیکی واقعی و همچنین RAM برای کنترل بارهای گرافیکی بالاتر مانند بازی‌های ویدیویی هستند. فن‌ها باعث خنک شدن اجزا می‌شوند.

کارت‌های گرافیک رومیزی یکی از آسان‌ترین قطعات برای ارتقا هستند. شما فقط کارت را برروی شکاف PCIe x16 قرار می‌دهید، کابل را به منبع تغذیه وصل می‌کنید (در صورت لزوم) ، و سپس درایورها را نصب می‌کنید.

لپ تاپ‌ها همچنین می‌توانند GPU مجزا داشته باشند. به جای کارت بزرگ، یک GPU لپ تاپ، تراشه‌ای است که روی مادربرد قرار داده شده است. برخلاف رایانه‌های شخصی، ارتقا این مورد آسان نیست.

سپس، گرافیک‌های یکپارچه‌ای وجود دارد که درست درون پردازنده (CPU) تعبیه شده‌اند. همه CPU ها این امکان را ندارند. به عنوان مثال پردازنده‌های رایانه‌ای AMD Ryzen به دلیل فقدان گرافیک یکپارچه مشهور هستند.

تراشه‌های Core دسک تاپ اینتل با شماره مدل که به “F” ختم می‌شوند و همچنین پردازنده‌های Core سری X با شماره مدل‌هایی که با “X” خاتمه می‌یابند، نیز فاقد گرافیک هستند. از آنجا که این پردازنده‌ها GPU ندارند، با قیمت پایین‌تری به فروش می‌رسند.

یک پردازشگر بدون گرافیک تنها یک نگرانی برای دسکتاپ‌ها است. به این علت که لپ تاپ‌ها به آسانی قابل بازگشایی نیستند، بنابراین ﺁنها به یک پردازشگر GPU مجزا یا گرافیکی یکپارچه که در پردازشگر قرار دارد نیاز دارند.

پردازنده‌های مدرن با گرافیک یکپارچه می‌توانند به طرز شگفت انگیزی قدرتمند باشند. هنگامی که تنظیمات گرافیک کاهش می‌یابد، برخی قادر به اجرای عناوین AAA قدیمی هستند که با نرخ فریم قابل پخش هستند.

پردازنده‌های یکپارچه برای کسانی که هنوز توانایی تهیه کارت گرافیک رویاهای خود را ندارند یک انتخاب مقرون به صرفه است. هر کسی که بخواهد یک بازی جدی انجام دهد، به یک GPU جداگانه احتیاج دارد.

بیشتر بخوانید: تفاوت APU ، CPU و GPU چیست؟

GPU چه کاری انجام می‌دهد؟

ساده‌ترین راه برای درک اینکه GPU چه کاری انجام می‌دهد صحبت در مورد بازی‌های ویدیویی است. در یک بازی، ممکن است یک تصویر کامپیوتری از یک شخص، یک منظره یا یک مدل کاملاً دقیق از یک شی سه بعدی مشاهده کنیم. هرچه می‌بینیم، به لطف واحد پردازش گرافیک است.

بازی‌های ویدئویی کارهای پیچیده‌ای هستند که برای نمایش تصاویر بر روی صفحه نمایش به محاسبات ریاضی زیادی نیاز دارند. برای پردازش اطلاعات گرافیکی از جمله هندسه، رنگ، سایه و بافت‌های تصویر یک پردازشگر هدفمند ساخته شده است. RAM آن همچنین متخصص نگهداری مقدار زیادی اطلاعات وارد شده به پردازنده گرافیکی و داده‌های ویدیویی، معروف به فریم بافر، که به نمایشگر هدایت می‌شوند، است.

GPU تمام دستورالعمل‌های ترسیم تصاویر روی صفحه را از پردازنده می‌گیرد و سپس آنها را اجرا می‌کند. به این فرآیند رفتن از دستورالعمل‌ها به تصویر نهایی، رندر (rendering) یا خط لوله گرافیکی (graphics pipeline) گفته می‌شود.

واحد اصلی برای شروع ایجاد گرافیک‌های سه بعدی چند ضلعی است. به طور دقیق‌تر، مثلث‌ها. تقریباً هر آنچه در یک بازی ویدیویی معمولی مشاهده می‌کنید، به صورت مجموعه‌ای عظیم از مثلث‌ها شروع می‌شود. اشکال دیگری نیز می‌تواند وجود داشته باشد، اما اکثریت قریب به اتفاق مثلث هستند.

این اشکال پایه‌ای، علاوه بر خطوط و نقاط، به عنوان “بدوی” شناخته می‌شوند. آنها ساخته شده‌اند تا اشیا قابل شناسایی مانند میز، درخت و .. را بسازند. هر چه از چند ضلعی بیشتر برای یک شی استفاده کنید، جزئیات بیشتری در تصاویر نهایی شما ایجاد می‌شود.

هر شی مختصات خاص خود را دارد که باید در یک صحنه تنظیم شوند. به عنوان مثال اگر انسانی از اتاق ناهار خوری نقاشی می‌کشید، ما عقیده خود را در مورد محل قرارگیری میز و صندلی‌ها یا نزدیک بودن این اشیا به دیوار بیان می‌کنیم.

رایانه نمی‌تواند این قضاوت‌ها را برقرار کند و برای قرار دادن به مختصات نیاز دارد. این یکی از دلایلی است که باعث می‌شود، گاهی اوقات در بازی‌های ویدیویی اوضاع بسیار اشتباه پیش می‌رود و شما ناگهان جسمی را در هوا خواهید دید.

پس از تنظیم صحنه، GPU شروع به کشف چشم‌انداز بر اساس مکانی که “دوربین” به صحنه نگاه می‌کند ، انجام می‌دهد. برای مثال، اگر شخصیت شما در بالای یک اتوبوس پارک‌شده در حال نگاه کردن به هرج و مرج باشد در مقابل نگاه‌های دزدکی پشت یک تاکسی واژگون شده، بسیار متفاوت به نظر می‌رسد. ریاضیات زیادی برای کشف زوایای دید وجود دارد.

تمام این پردازش‌های گرافیکی با سرعت سریع اتفاق می‌افتد و نیاز به محاسبات سنگین دارند، به همین دلیل در مرحله اول به یک واحد پردازش جداگانه نیاز است.

GPU به طور خاص برای پردازش گرافیک ساخته شده است، که به محاسبات ریاضی زیادی احتیاج دارد که به طور موازی اتفاق می‌افتد. تمرکز شدیدتر در محاسبه و عملیات موازی به همین دلیل است که مدافعان اولیه بیت کوین برای تولید ریاضیات مورد نیاز برای استخراج رمز ارز از GPU استفاده می‌کنند. در همین حال پردازنده‌ها به همان اندازه تخصصی نیستند و هدف کلی‌تری دارند.

از نظر فنی می‌توانید برای پردازش گرافیکی به CPU اعتماد کنید، اما کارآمد نخواهد بود و نتیجه نهایی هرگز از نظر بصری چشمگیر نخواهد بود. CPU به راحتی منابع اکثر بازی‌ها را ندارد. در حال حاضر سیستم عامل، برنامه‌های دیگر و فرایندهای پس زمینه شما را اجرا می‌کند. این همچنین به شما کمک می‌کند تا بازی را با محاسبات فیزیک، عملیات هوش مصنوعی و سایر کارها انجام دهید.

بیشتر بخوانید: ۱۰ کاری که باید قبل از استفاده از رایانه جدید انجام دهید

به کدام GPU نیاز دارید؟

اکنون اصول کار GPU و انواع مختلفی که از آن وجود دارد آگاهی دارید. بنابراین، از کجا می‌دانید به کدام یک نیاز دارید؟ اگر مشغول بازی روی دسک تاپ هستید، به کارت گرافیک احتیاج دارید و یک دنیای کامل از بررسی‌ها برای کمک به شما در انتخاب بهترین کارت وجود دارد.

به طور کلی، حتماً یک کارت گرافیک مناسب با وضوح صفحه نمایش خود مانند 1080p ، 1440p یا 4K تهیه کنید. ویژگی‌های بازی‌های ویدیویی به طور مداوم در حال پیشرفت هستند و به سخت افزار جدیدی نیاز دارند. این بدان معناست که کارت‌های گرافیک تمایل دارند زودتر از سایر اجزا منسوخ شوند. دارندگان دسک تاپ باید چیزی را که در دو سه سال گذشته منتشر شده است خریداری کنند.

برای بازی در لپ تاپ، بسیار دقیق باشید. بسیاری از لپ تاپ‌های مخصوص بازی دارای پردازنده گرافیکی مجزا هستند که قدمت آنها تا دو نسل است و هزینه آنها به همان اندازه (یا تقریباً به اندازه) یک لپ تاپ با پردازنده گرافیکی جدیدتر است.

اگر شما تمرکز خود را روی ویرایش ویدئو می‌گذارید، یک CPU قدرتمند از اهمیت بیشتری برخوردار است، اما یک کارت گرافیک مجزا نیز مورد نیاز است.

برای دیگر افراد، گرافیک یکپارچه جواب می‌دهد. برای پخش ویدئو  بازی‌های وب یا حتی ویرایش عکس اولیه نیازی به تهیه کارت گرافیک نیست. فقط مطمئن شوید که پردازنده مرکزی شما در واقع دارای یک GPU یکپارچه است.

منبع: HowToGeek