یک GPU معمولاً بر روی کارتهای گرافیکی قرار می گیرد، اگر چه کارتهای گرافیکی غیر حرفه‌ای مستقیما بر روی بُرد مادر (OnBorad) قرار می‌گیرند.
GPU ابزاری است شامل تعدادی عملگر ابتدایی گرافیکی، که باعث می‌شود نسبت به CPU در خلق تصاویر بر صفحه نمایشگر بسیار سریعتر عمل کنند.
رایج ترین عملگر‌ها برای گرافیک دو بعدی کامپیوترها شامل عملگر BitBLT است که معمولاً در سخت افزارهای مخصوص یک "Biltter" نامیده می‌شود. این عملگر‌ها برای کشیدن مستطیل، مثلث، دایره و قوس بکار می‌روند. پردازنده‌های گرافیکی جدید، پردازش گرافیک سه بعدی را نیز در رایانه‌ها انجام می‌دهند.
اوایل دههٔ ۱۹۸۰
واحدهای پردازندهٔ گرافیکی از چیپ‌های گرافیکی بکپارچه در آغاز دهه ۸۰ و ۹۰ زاده شدند. این چیپ‌ها محدود به پشتیبانی از BitBLt بود و غالبا از شیوهٔ طراحی قالب حمایت نمی‌کرد. بعضی از GPUها توانایی اجرای چندین عملگر را در فهرست نمایش دارا می‌باشند، و همچنین می‌توانند از DMA برای کاهش بارگذاری روی پردازندهٔ اصلی استفاده کنند. یک نمونهٔ اولیه ANTIC بود که به عنوان یک کمک‌پردازنده در رایانه(پی سی پدیا)های آتاری۸۰۰ و آتاری ۵۲۰۰ استفاده شد. در اواخر دههٔ ۸۰ و اوایل دههٔ ۹۰ سرعت بالاتر ریزپردازنده های همه منظوره به ابزاری محبوب برای GPUهای گران‌قیمت تبدیل شدند. چند بُرد گرافیکی گران‌قیمت که برای رایانه‌های شخصی و ایستگاه‌های کاری استفاده می‌شد؛ عبارت بودند از TI سری ۳۴۰TMS (یک CPUی ۳۲بیتی بهینه سازی شده برای استفاده در کارهای گرافیکی؛ همراه با کنترلگر بافر بر روی چیپ آن) برای اجرای سریع رسم توابع. این‌ها مخصوصا برای یک نوع خاص از GPUها برای استفاده در CAD معروف هستند.
همچنین بسیاری از چاپگر‌های لیزری شرکت اپل دارای فنآوری پردازش تصاویر توسط پست اسکریپت بودند. تعداد کمی از کابردهای خصوصی شده از پردازندهٔ دیجیتال سیگنال برای گرافیکی ۳ بعدی استفاده می‌کنند از قبیل بازی‌های Atari Games'Hard Drivin یا Race Drivin .
همچنان که فن آوری پردازشگرها پیشرفت می‌کرد، سرانجام برای طراحی حرکت و توابع BitBLT بر روی یک بورد امکان پذیر شد (و سرانجام بر روی یک چیپ) مانند یک کنتلگر منظم fram Buffer مانند VGA .
دهه ۱۹۸۰
رایانه کمودور آمیگا اولین وسیلهٔ پر فروش رایانه‌ای بود که شامل یک biltter در قسمت سخت افزار گرافیکی خود بود. سیستم گرافیک رایانه ۸۵۱۴IBM اولین رایانهٔ شخصی بود که کارت گرافیکی ۲ بعدی را شامل می‌شد.
آمیگا در زمان خودش بی نظیر بود چرا که یکی از خصوصیات آن که امروزه به سیستم شتاب دهندهٔ گرافیکی شناخته می‌شود را دارا بود. تقریباً تمام بار تولید توابع گرافیکی بر عهدهٔ سخت افزار بود، به طور مثال کشیدن خط، پرکردن مساحت و یک کمک پردازندهٔ گرافیکی همراه با مجموعهٔ دستورات داخلی مخصوص به خود. تا قبل از ارایهٔ (و حتی تا مدتی بعد بر روی اکثر سیستم‌ها) هدف عمومی CPU این بود که با تمام جنبه‌های گرافیکی سر و کار داشته باشد.
دههٔ ۱۹۹۰
در اوایل دهه ی۹۰ با رشد چشمگیر سیستم عامل مایکروسافت ویندوز، علاقهٔ فراوانی به استفاده از سرعت بیشتر و تفکیک پذیری ۲ بعدی بالاتر (bitmapped graphics) که قبلا توسط ایستگاه‌های کاری یونیکس و رایانه‌های مکینتاش شرکت اپل استفاده شده بود) ایجاد گردید. برای بازار فروش تسلط مایکروسافت به معنی تمرکز بیشتر و تلاش بر روی فقط یک میانجی برنامه نویسی بود :
دستگاه میانجی گرافیکی (Graphics Device Interface)
از سال ۲۰۰۰ تا به حال
با ظهور رابط کاربری DirectX نسخهٔ ۸ و توابع مشابه به نام OpenGL، توانایی برنامه‌ریزی سایه‌زنی به قابلیت‌های GPU اضافه شد. هر پیکسل اکنون می‌توانست توسط برنامه‌های کوچک که شامل اضافه شدن بافت تصویری به عنوان ورودی‌ها، و یک برنامهٔ کوتاه توانایی پردازش هر یک از مختصات سه بعدی را پیش از نمایش تصویر دارا بود .ان ویدیا بازار را با ارایهٔ اولین چیپ با توانایی سایه‌زنی برنامه‌ریزی شده در دست گرفت: جی فورس ۳ (GeForce ۳) که البته به ۲۰NV نیر مشهور است. در اکتبر ۲۰۰۲، شرکت ATI با معرفی Radoen ۹۷۰۰ که با نام ۳۰۰R نیز شناخته می‌شود، اولین شتابدهندهٔ دایرکت ۳ بعدی نسخهٔ ۹ را معرفی کرد.
توابع مربوط به یک محاسبه
GPUهای جدید از بسیاری از ترانزیستورهایشان برای محاسبهٔ مربوط به گرافیک سه بعدی رایانه‌ها استفاده می‌کنند. آنها در ابتدا برای شتاب دادن به حافظهٔ اصلی، نقشه برداری بافت ها، رندر کردن کثیرالاضلاع‌ها و به طور کلی چندگوشه‌ها استفاده می‌شدند. ولی بعداً برای کارهای سخت‌تر از جمله شتاب دادن به محاسبات هندسی مانند تبدیل رئوس از یک دستگاه مختصات به یک دستگاه مختصات دیگر استفاده شد. اخیراً با گسترش GPUها , آنها سایه زنی‌های قابل برنامه‌ریزی و رئوس و بافت‌ها را اداره می‌کنند همچنین با بسیاری از عملگر‌های پشتیبانی شده توسط CPUها و الحاقی و محاسبهٔ مقادیر واسط بین دو نقطه، با تکنیک reduce aliasing) و Color Space با دقت بسیار بالا انجام می‌دهد.
...................................................................................................
|
در رایانه های ابتدایی ، یک پردازنده به نام CPU مسئولیت انجام کلیه محاسبات و پردازشهای اجرایی را انجام می داد . پس از مدتی کارشناسان یک پردازنده دیگر به نام GPU را طراحی نمودند تا وظیفه انجام پردازشهای گرافیکی را به آن بسپارند و CPU برای انجام سایر دستورات آزاد شود . بدین ترتیب ، کارتهای گرافیکی (که GPU یا پردازنده گرافیکی بر روی آن نصب است ) ، با دارا بودن مقداری حافظه ، عملیات گرافیکی یک سیستم رایانه ای را انجام می دهند . اینکه قدرت گرافیکی سیستم شما در چه حدی است ، به کارت گرافیکی این سیستم مرتبط است . حال این سوال پیش می آید که راندمان کلی یک سیستم به چه عاملی بیشتر مرتبط است و اینکه برای تهیه یک سیستم قوی ، برای کدام قطعه باید پول را خرج نمود ؟
|
|
از آنجایی که سرعت پردازنده های کنونی به اندازه کافی بالاست ، و افزایش فرکانس (چیزی که معمولا در نسخه های جدید تر پردازنده های اینتل مشاهده می شود) ، کمک چشمگیری به افزایش راندمان کلی سیستم نمی کند ، انجام هزینه برای خرید پردازنده های بالاتر خیلی منطقی به نظر نمی رسد . از طرفی دیگر ، اگر شما یک کاربر گرافیکی ، بازی ، انیمیشن و نرم افزارهای سه بعدی می باشید ، برای شما کارت گرافیکی بسیار مهم تر از پردازنده می باشد .
|
|
ولی جدیدا بحث جالبتری مطرح شده است : GPU ها که به منظور انجام محاسبات گرافیکی و کمک به CPU طراحی شده بودند ، اکنون توانایی کار بر روی همه انواع عملیات محاسباتی را دارند و نکته جالبتر اینکه به دلیل معماری مناسب GPU ، و عدم نیاز به کاشه های بزرگ (حافظه هایی که در پردازنده تعبیه می شوند ) ، GPU ها بسیار سریعتر از CPU ها پردازش می نمایند ! این امر هم در مورد پردازشهای گرافیکی و هم در مورد کلیه نرم افزارهای روزمره و نیز حرفه ای صادق است . نتایج یک نمونه تست و مقایسه زمان مورد نیاز برای پردازش ، توسط GPU در مقابل CPU در زیر آورده شده است :
|
|
سیستم تست : یک نوت بوک با پردازنده Core 2 Duo T5450 ، کارت گرافیکی 8600M GT ، و سیستم عامل ویستا . نتایج در رزولوشن 2048X2048 : (نتایج از سایت تخصصی Tomshardware)
|
|
CPU 1 thread: 1419 ms
CPU 2 threads: 749 ms
CPU 4 threads: 593 ms
|
|
GPU (8600M GT) blocks of 256 pixels: 109 ms
GPU (8600M GT) blocks of 128 pixels: 94 ms
|
|
GPU (8800 GTX) blocks of 128 pixels / 256 pixels: 31 ms
|
|
مشاهده می شود که در ضعیفترین GPU ، سرعت نسبت به بهترین حالت CPU ، حدودا شش بار بیشتر است ! این توانایی پردازش در همه کارتهای گرافیکی وجود دارد . تنها نکته ، چگونگی کمپایل نرم افزارها است . در واقع برنامه نویس باید بتواند کدها را به زبان GPU بنویسد . ولیNvidia با معرفی CUDA ، به هر برنامه نویسی که توانایی نوشتن کد به زبانهای معمول C/C++ را دارد ، امکان کار با GPU و استفاده از قدرت بالای آن را می دهد .
|
|
جدیدا ، به منظور استفاده بهتر از Nvidia ، CUDA تراشه های گرافیکی سری Geforce GTX 200 را نیز به بازار عرضه نموده است . این تراشه ها همچنان از DirectX 10 پشتیبانی می نمایند ولی دارای معماری جدیدی نسبت به سریهای 8 و 9 می باشند . مزیت اصلی این GPU همانطور که ذکر شد ، امکان اجرای نرم افزارهای رایج است (General Purpose Graphic Processing Unit یا GPGPU ) . البته این کار در چند کار تحقیقاتی (و با عرضه سیستم Tesla) با کارتهای گرافیکی قبلی نیز انجام شد ولی برای چند نرم افزار خاص ، نه برای همه نرم افزارهای رایج .
|
|
تراشه های Nvidia Geforce GTX 200 در دو نسخه متفاوت به بازار عرضه شده اند و همانطور که گفته شده ، دارای معماری متفاوتی نسبت به سریهای 8 و 9 می باشند و به نظر می رسد دارای راندمان بسیار بالایی می باشند . در زیر مقایسه ای از این کارتها را مشاهده می نمایید :
|
|
10
|
32
|
22.4 GB/s
|
128-bit
|
1.4 GHz
|
540 MHz / 1.18 GHz
|
GeForce 8600 GT
|
|
10
|
32
|
32 GB/s
|
128-bit
|
2 GHz
|
675 MHz / 1.45 GHz
|
GeForce 8600 GTS
|
|
10
|
96
|
38.4 GB/s
|
192-bit
|
1.6 GHz
|
550 MHz / 1,375 MHz
|
GeForce 8800 GS
|
نظرات شما عزیزان:
وبلاگ تخصصی کامپیوتر و فناوری های روز جهان.
|
| |
|
|
| |
تبادل
لینک هوشمند
