توسط : زندگی در جهان امروز، بدون وجود کامپیوترها غیرممکن شده است. به‌طوری‌که همه چیز از کارهای ساده روزانه گرفته تا محاسبات علمی پیچیده به آن وابسته‌اند.
می‌دانیم که در قلب کامپیوترها دو جزء حیاتی وجود دارند: واحد پردازش مرکزی (CPU) و واحد پردازش گرافیک (GPU). در این مقاله به تعریف و بیان تفاوت CPU و GPU خواهیم پرداخت:
فهرست مطالب
- واحد پردازش مرکزی یا CPU چیست؟
- اجزای یک CPU چیست؟
- واحد پردازش گرافیکی یا GPU چیست؟
- اجزای یک GPU چیست؟
- تفاوت CPU و GPU چیست؟
- فرصت اجاره GPU و CPU از ابر فردوسی
واحد پردازش مرکزی یا CPU چیست؟
از واحد پردازش مرکزی (CPU) به عنوان مغز کامپیوتر یاد می‌شود. بنابراین CPU جزء بسیار مهمی است. زیرا بیشتر پردازش‌های داخلی کامپیوتر توسط آن انجام می‌شوند. در واقع CPU قدرت بسیار زیادی در انجام اکثر امورات مهم، آن هم به تنهایی دارد.
این واحد پردازشی، دستورالعمل‌های محاسباتی، منطقی، کنترلی و ورودی/خروجی (I/O) را از سخت‌افزار و نرم‌افزارهای کامپیوتر دریافت، تفسیر و اجرا می‌کند. همچنین سیستم‌عامل و منابع کامپیوترها را مدیریت و داده‌ها را پردازش می‌کند.
به‌طور کلی سه نوع CPU تک هسته‌ای (رایانه‌های قدیمی و کارهای ساده)، چند هسته‌ای (رایانه‌های مدرن، سرورها و محاسبات موازی) و میکروکنترلرها (لوازم خانگی، سیستم‌های خودرو و ماشین آلات صنعتی) وجود دارد.
سرعت و کارایی CPU عملکرد کلی یک کامپیوتر را تعیین می‌کند. یک CPU سریع‌تر می‌تواند دستورالعمل‌های بیشتری را در ثانیه انجام دهد که منجر به عملکرد بهتر در وظایف محاسباتی می‌شود.
وجود CPU قوی برای پردازش‌های موازی و کارهایی که نیاز به قدرت محاسباتی قابل توجهی دارند، مانند شبیه‌سازی های علمی، تجزیه و تحلیل داده‌ها و رندر گرافیکی، حیاتی است.
اجزای یک CPU چیست؟
در این بخش با اجزای مختلف یک واحد پردازش مرکزی (CPU) آشنا خواهیم شد. از مهم‌ترین شرکت‌های سازنده CPU می‌توان به Intel، AMD و ARM اشاره کرد.
1. Arithmetic Logic Unit (ALU):
عملکرد:
عملیات حسابی مانند جمع، تفریق، ضرب، تقسیم و عملیات منطقی (AND، OR، NOT) را انجام می‌دهد.
اهمیت:
برای دستکاری داده‌ها و وظایف محاسباتی بسیار مهم است.
2. Control Unit (CU):
عملکرد:
عملکرد پردازنده را هدایت می‌کند. یعنی به حافظه کامپیوتر، ALU و دستگاه‌های ورودی/خروجی می‌گوید که چگونه به دستورالعمل‌های دریافتی پاسخ دهند.
اهمیت:
اطمینان حاصل می‌کند که دستورالعمل‌ها به ترتیب صحیح اجرا می‌شوند و فعالیت‌های سایر اجزای رایانه را هماهنگ می‌کند.
3. Registers:
عملکرد:
مکان‌های ذخیره‌سازی کوچک و سریع در CPU هستند که برای نگهداری موقت داده‌ها در حین اجرا استفاده می‌شوند.
اهمیت:
سرعت اجرای دستورات را با فراهم کردن دسترسی سریع به داده‌ها و دستورالعمل‌ها افزایش دهید.
4. Cache:
عملکرد:
نوع کوچکی از حافظه رایانه فرار است که دسترسی سریع داده‌ها را برای پردازنده فراهم می‌کند و سرعت پردازش را بهبود می‌بخشد.
اهمیت:
زمان مورد نیاز برای دسترسی به داده‌ها و دستورالعمل‌های پر استفاده از حافظه اصلی را کاهش می‌دهد.
5. Buses:
عملکرد:
مسیرهای ارتباطی هستند که از طریق آن داده‌ها و دستورالعمل‌ها بین CPU و سایر اجزای کامپیوتر حرکت می‌کنند.
اهمیت:
برای انتقال داده‌ها و اطمینان از اینکه بخش‌های مختلف سیستم می‌توانند به طور موثر باهم ارتباط برقرار کنند ضروری است.
واحد پردازش گرافیکی یا GPU چیست؟
واحد پردازش گرافیکی (GPU) یک مدار الکترونیکی تخصصی است که بر روی کارت گرافیک سوار می‌شود. GPU در ابتدا به منظور سرعت بخشیدن به پردازش، رندرینگ و ارائه تصاویر و ویدئوهای گرافیکی طراحی شده بود.
اما امروزه وجود GPU نه تنها در ساخت و ارائه انواع تصاویر گرافیکی، بلکه در بازی‌ها، الگوریتم‌ها، هوش مصنوعی، ارز دیجیتال، پردازش کلان داده‌ها، شبیه‌سازی‌های علمی و… نیز ضرورت دارد.
طبیعی است که هرچه قدرت و سرعت GPU بیشتر باشد، کیفیت و سرعت خروجی این پروژه‌ها نیز بیشتر است. لازم به ذکر است که GPU به صورت مجزا از CPU عمل می‌کند تا بار کاری کامپیوتر را کم کند.
برخلاف CPU، یک GPU حاوی صدها یا هزاران هسته کوچکتر است که چندین کار را به طور همزمان انجام می‌دهند که آن را برای پردازش‌های موازی ایده‌آل می‌کند.
GPUها شامل یکی از سه نوع Integrated (غیرقابل جداسازی و حافظه مشترک با CPU)، Discrete (مستقل و اتصال از طریق PCIe) و Workstation (برای استفاده در سرورها و انجام امورات حرفه‌ای) می‌باشند.
اجزای یک GPU چیست؟
در این بخش با اجزای مختلف یک واحد پردازش گرافیکی (GPU) آشنا خواهیم شد. از مهم‌ترین شرکت‌های سازنده GPU می‌توان به Intel، AMD و NVIDIA اشاره کرد.
1. Cores (Stream Processors):
عملکرد:
هسته‌ها محاسبات واقعی را انجام می‌دهند. پردازنده‌های گرافیکی دارای هزاران هسته کوچک هستند که می‌توانند وظایف متعدد را به طور همزمان پردازش کنند.
اهمیت:
تعدد هسته‌ها امکان پردازش موازی را فراهم می‌کنند و کارهای پیچیده را به کارهای کوچکتر تقسیم می‌کنند تا به طور همزمان انجام شوند.
2. Memory (VRAM):
عملکرد:
بافت‌ها، زمینه‌ها، بافرهای فریم و سایر داده‌های مورد نیاز برای رندر کردن تصاویر را ذخیره می‌کند.
اهمیت:
وجود حافظه با سرعت بالا، برای دسترسی سریع و پردازش مقادیر زیادی از داده‌های مورد نیاز در کارهای گرافیکی و محاسباتی بسیار مهم است.
3. Shader Units:
عملکرد:
محاسبات سایه زدن را برای تعیین رنگ، نور و بافت هر پیکسل انجام می‌دهد.
اهمیت:
با شبیه سازی نحوه تعامل نور با سطوح، واقع گرایی بصری را تقویت می‌کند.
4. Render Output Units (ROPs):
عملکرد:
مرحله آخر در خط لوله رندر است و به وظایفی مانند anti-aliasing و نوشتن داده‌های پیکسل نهایی در حافظه می‌پردازد.
اهمیت:
برای تولید تصویر نهایی که روی صفحه نمایش داده می‌شود بسیار مهم است.
Cooling System:
عملکرد:
با پراکنده کردن گرمای تولید شده در طول پردازش، دمای عملیاتی بهینه را حفظ می‌کند.
اهمیت:
عملکرد ثابت و طول عمر GPU را تضمین می‌کند.
تفاوت CPU و GPU چیست؟
در جدول زیر تفاوت‌های اصلی میان GPU (واحد پردازش گرافیکی) و CPU (واحد پردازش مرکزی) آمده است:
| جنبه | GPU | CPU |
|---|---|---|
| کاربرد | متخصص در پردازش موازی، رندرینگ گرافیک و انجام محاسبات پیچیده | انجام وظایف تک رشته‌ای و پردازش عمومی شامل اجرای سیستم عامل و برنامه‌ها |
| معماری | شامل هزاران هسته کوچکتر و کارآمد برای وظایف موازی | شامل تعداد کمتری هسته قدرتمند برای پردازش سریالی |
| مصرف برق | مصرف برق بالاتر به دلیل تعداد زیاد هسته‌ها و پردازش موازی | مصرف برق کمتر و ایجاد تعادل بین عملکرد و کارایی انرژی |
| تولید گرما | تولید گرمای بیشتر به دلیل مصرف برق بالاتر و پردازش موازی گسترده | تولید گرمای کمتر (پردازنده‌های قدرتمند نیز می‌توانند گرمای قابل توجهی تولید کنند) |
| انعطاف‌پذیری | انعطاف‌پذیری کمتر، بهینه‌سازی شده برای نوع خاصی از محاسبات | انعطاف‌پذیری بیشتر، قادر به انجام طیف وسیعی از وظایف |
| تأخیر | تأخیر بالاتر برای عملیات فردی به دلیل پردازش موازی | تأخیر کمتر، با اجرای سریع عملیات فردی |
| دسترسی به حافظه | دسترسی بالا به پهنای باند حافظه، بهینه‌سازی شده برای مدیریت مجموعه داده‌های بزرگ و بافت‌ها | دسترسی پایین به پهنای باند حافظه، بهینه‌سازی شده برای دسترسی سریع به مجموعه داده‌های کوچکتر |
| فضای کاربری راحت | ممکن است نیاز به تنظیمات پیچیده‌تر و بهینه‌سازی برای کاربردهای خاص داشته باشد | تنظیمات ساده‌تر و با پشتیبانی گسترده از برنامه‌ها و سیستم عامل‌ها |
| بروزرسانی | بروزرسانی ممکن است نیاز به تغییرات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری داشته باشد، به‌ویژه برای کاربردهای خاص | بروزرسانی معمولاً ساده‌تر و سازگارتر با سیستم عامل‌های مختلف، با نیاز کمتر به تنظیمات تخصصی |
| امنیت | امنیت کمتر. به دلیل پیچیدگی و تخصصی بودن برخی کاربردها، ممکن است نیاز به تنظیمات امنیتی اضافی داشته باشد | امنیت بالاتر. به دلیل پشتیبانی گسترده از پروتکل‌های امنیتی و به‌روزرسانی‌های منظم سیستم عامل |
فرصت اجاره GPU و CPU از ابر فردوسی
از آنجایی‌که قیمت خرید سیستم‌های قدرتمندی که دارای میزان قابل قبولی از GPU، CPU و سایر منابع کامپیوتری هستند، بسیار زیاد است، بهترین راه‌حل استفاده از سرورهای ابری می‌باشد.
در حال حاضر شرکت ابر فردوسی یکی از قوی‌ترین ارائه دهندگان خدمات ابری در ایران است که با قیمت‌های معقول و تیم پشتیبانی حرفه‌ای، اعتماد کاربران بی‌شماری را به خود جلب نموده است.
شما می‌توانید با اجاره سرورهای ابری آن، به میزان دلخواهی از GPU، CPU و سایر منابع کامپیوتری مورد نیاز خود دست پیدا کرده و هزینه‌های آن را به روش پرداخت به میزان مصرف بپردازید. برای کسب اطلاعات بیشتر کلیک نمایید.
