X
دعوت به همکاری - گوینده
انتشارات و موسسه فرهنگی نوین پندار از علاقه مندان به گویندگی دعوت به همکاری مینماید. جهت کسب اطلاعات بیشتر به صفحه همکاری با ما مراجعه نمایید.
:: :: :: :: :: اطلاعیه :: :: :: :: ::
 
 
 
width: px
height: px

تاریخچه‌ی پردازنده‌های گرافیکی مدرن (بخش اول)

13:09   |   شنبه 26 مهر ماه 93   |   تعداد بازدید : 9056
تاریخچه‌ی پردازنده‌های گرافیکی مدرن (بخش اول),پردازنده‌های گرافیکی، پردازنده مدرن، تاریخچه پردازنده، تاریخچه پردازنده مدرن، توان پردازنده، کارت گرافیک، Graphics Processing Unit، GPU، گوشی‌های هوشمند، گرافیک بازی‌های کامپیوتری، پردازنده‌ مرکزی، پردازش محاسبات، پردازنده کمکی، عملیات پردازش، کاربرد‌ پردازنده‌ها، پردازش گرافیکی، کارت‌های   Add-on، سیستم‌عامل 32 بیتی ، معماری non-PC، بردهای گرافیکی، چیپ، سخت‌افزار، تکنیک‌های رندرینگ ، سیستم‌های گرافیکی، Pipeline  ، پیاده‌سازی الگوریتم‌ها، GPU  مدرن، واحد پردازنده مرکزی، مادربرد، عملیات رندرینگ، گرافیک‌های سه‌بعدی، پردازنده گرافیکی دایرکت ایکس، 8800 GTS، 8800 GTX، ATI، G80، بزرگ‌ترین GPU، AMD، کراس فایر
پردازنده‌های گرافیکی، پردازنده مدرن، تاریخچه پردازنده، تاریخچه پردازنده مدرن، توان پردازنده، کارت گرافیک، Graphics Processing Unit، GPU، گوشی‌های هوشمند، گرافیک بازی‌های کامپیوتری، پردازنده‌ مرکزی، پردازش محاسبات، پردازنده کمکی، عملیات پردازش، کاربرد‌ پردازنده‌ها، پردازش گرافیکی، کارت‌های   Add-on، سیستم‌عامل 32 بیتی ، معماری non-PC، بردهای گرافیکی، چیپ، سخت‌افزار، تکنیک‌های رندرینگ ، سیستم‌های گرافیکی، Pipeline  ، پیاده‌سازی الگوریتم‌ها، GPU  مدرن، واحد پردازنده مرکزی، مادربرد، عملیات رندرینگ، گرافیک‌های سه‌بعدی، پردازنده گرافیکی دایرکت ایکس، 8800 GTS، 8800 GTX، ATI، G80، بزرگ‌ترین GPU، AMD، کراس فایر


بدون شک یکی از هیجان‌انگیزترین بخش‌های رایانه و بخصوص دسکتاپ ،بخش پردازنده‌های گرافیکی و توان آن‌ها است. همانند یک خودرو که میزان اسب بخار و گشتاور بیشتر پرهیجان  آن می‌افزاید. کارت‌های گرافیک همیشه جالب و اسرارآمیز بوده‌اند و در طول عمر کوتاه خود، تغییرات زیادی به خود دیده‌اند. اکنون به مرحله‌ای رسیده‌ایم که کارت‌های گرافیکی  باقدرت پردازشی شگفت‌انگیز به‌راحتی به دسکتاپ ها راه‌یافته‌اند.
پردازنده گرافیکی، Graphics Processing Unit یا GPU مسئولیت نمایش تصاویر و ویدیوها را روی مانیتور بر عهده داشته و در بسیاری از وسایل همچون گوشی‌های هوشمند، کامپیوترهای شخصی، کنسول‌های بازی و … مورداستفاده قرار می‌گیرند. این پردازنده به‌صورت کاملاً اختصاصی برای پردازش گرافیکی محیط‌های سه‌بعدی و بازی‌های کامپیوتری طراحی‌شده است و طی سال‌های گذشته توسط صنعت چند میلیارد دلاری، بازی‌های کامپیوتری آن‌چنان تحول یافت که امروزه ازنظر کارایی با پردازنده ‌مرکزی که همه‌منظوره به شمار می‌رود، رقابت می‌کند. بکار گیری پردازنده‌ گرافیکی در محاسبات عمومی، جایگاه جدیدی برای کارت گرافیک‌های قدرتمند ایجاد کرده است، جایی که از پردازنده ‌گرافیکی دیگر برای پردازش محاسبات گرافیکی بازی‌های کامپیوتری استفاده نمی‌شود، در عوض در نقش یک پردازنده کمکی، قسمتی یا تمامی بار محاسباتی پردازنده مرکزی را تقبل کرده و به عملیات پردازش سرعت می‌بخشند که این موضوع، موجب گسترش کاربرد‌های پردازنده‌ها در حوزه‌هایی فراتر از بازی‌های کامپیوتری گشته است.
تکامل واحدهای پردازش گرافیکی مدرن باعرضه کارت‌های   Add-on سه‌بعدی در سال  1995 آغاز شد که  عرضه سیستم‌عامل‌های 32 بیتی  و در دسترس بودن کامپیوترهای شخصی قابل خریداری توسط عموم افراد  را به دنبال داشت. صنعت گرافیکی که قبل از این  دوران وجود داشت به شکل گسترده شامل دوبعدی ساده و معماری‌های  non-PC بود و بردهای گرافیکی که بر اساس سیستم الفبایی نام چیپ نام‌گذاری شده بودند و برچسب‌های قیمتی که همه را فراری می‌داد،  ایده‌های اولیه صنعت و بازار مصرف‌کننده‌های این بخش از چگونگی نصب سخت‌افزار گرفته تا تکنیک‌های متفاوت رندرینگ  و برنامه‌های کاربردی و اینترفیس ها،در کنار تنوع ایده‌ها بر مشکلات می‌افزود. سیستم‌های گرافیکی اولیه از ویژگی Pipeline  عملکردی ثابت(FFP /Fixed Function Pipeline  ) بهره می‌بردند و از معماری‌های تقریباً ثابت و شبیه به هم استفاده می‌کردند. با تغییر قرن،صنعت تولید پردازنده گرافیکی دستخوش تغییرات گسترده و همچنین شاهد تثبیت بیشتر بود. طی سال‌ها بازار اصلی پردازنده‌های گرافیکی در دست دو غول بزرگ دنیای فناوری، انویدیا و اینتل قرار گرفت و این دو تمام تلاش خود را برای ارائه‌ی محصولی متفاوت و خارق‌العاده در طی این سال‌ها فراهم آورده‌اند.
امروزه پردازنده‌‌های گرافیکی که بر روی کارت گرافیک‌های گران‌قیمت نصب می‌شوند، توان پردازشی خارق‌العاده‌ای نسبت به پردازنده‌های مرکزی ارائه می‌دهند. پردازنده‌های گرافیکی مدرن با معماری موازی خود پردازنده‌های بسیار سریعی به شمار می‌روند، درعین‌حال باقیمت و توان مصرفی کمتری عرضه می‌شوند و جهت پیاده‌سازی الگوریتم‌ها و برنامه‌های بینایی ماشین و پردازش تصویر که بار پردازشی زیادی را جهت رسیدن به نرخ فریم بیشتر طلب می‌کنند، یک راه‌کار اقتصادی و کارآمد به شمار می‌رود، طوری که برنامه‌نویس بدون نیاز به فراگیری واسط‌های برنامه‌نویسی گرافیکی به کمک کتابخانه‌های موجود برای این کار می‌تواند بار پردازشی برنامه خود را به‌سادگی از پردازنده مرکزی به پردازنده گرافیکی منتقل کند.
GPUهای مدرن در کنترل گرافیک کامپیوترها بسیار کارآمد هستند که ساختار متوازن آن‌ها باعث می‌شود بسیار مؤثرتر از سی پی یوهای چندمنظوره عمل کنند. در یک کامپیوتر شخصی،  واحد پردازنده مرکزی می‌تواند با کارت گرافیک و یا مادربرد عرضه شود. بیشتر کامپیوترهای رومیزی و شخصی امروزی پردازنده‌های گرافیکی یکپارچه دارند که معمولاً نسبت به آن‌هایی که کارت ویدئویی جداگانه دارند، دارای عملکرد ضعیف‌تری هستند.
در این مقاله تصمیم داریم به بررسی پردازنده‌های گرافیکی مدرن پرداخته و آن‌ها را از جنبه‌های متفاوت موردبررسی قرار دهیم. با ما همراه باشید:

تا زمان عرضه‌یDirectx 10 ، نیاز آن‌چنانی به‌اضافه کردن پیچیدگی به ساختارهای پردازشی با بزرگ کردن سطح  Die در GPU ها ،که باعث افزایش کارایی Vertex Shader ها می‌شود و علاوه بر افزایش دقت Floating Point ها در واحدهای سایه زنی پیکسل از 24 بیت به32بیت برای عملیات پیچیده Vertex ،نبود. با رسیدن DX10 ،Vertex /Pixel Shaders هنوز هم‌سطح گسترده‌ای از  فرایند عملیات رندرینگ را در اختیار داشتند. بنابراین حرکت به سمت معماری Unified  Shader Arch  از ایجاد   بلاک‌های پردازشی  بدون استفاده می‌کاست. 
با ظهور DirectX 10‎ انقلاب جدیدی در گرافیک‌های سه‌بعدی و بازی‌های ‏پیشرفته کامپیوتری شکل گرفت. هنگام عرضه Windows Vista‏ در ابتدای سال جاری میلادی ، شاهد حضور ‏API‏ جدید شرکت ‏Microsoft‏ یعنی  DirectX 10‎‏ بودیم که استانداردهای موجود برای پردازش سه‌بعدی و تجربه چندرسانه‌ای کاربران را به سطح جدیدی ارتقا ‏داد. 
پردازنده‌های گرافیکی مبتنی بر DirectX نسخه‌ی 10 ، شامل تغییرات عمده‌ای در معماری شدند. Direct3D 10‎‏ یک مرحله سایه زن جدید را به خط لوله‌های گرافیکی اضافه کرد. در این نسخه همچنین، تغییرات عمده‌ای در معماری پدید آمد و سایه زن رأس و پیکسل حذف و پردازنده جریانی جایگزین آن‌ها شده است. هر پردازنده جریانی تقریباً مشابه با یک پردازنده بسیار کوچک دارد و به‌تنهایی وظایف مربوط به سایه زن ‌های رأس و پیکسل را انجام می‌دهد.  
8800 GTX و 8800 GTS با کد G 80 نخستین پردازنده‌های گرافیکی مبتنی بر دایرکت ایکس 10 بودند که پس از چهار سال تلاش توسعه‌دهندگان، با 681 ترانزیستور  و 129 پردازنده‌ی جریان در 8 نوامبر 2006 وارد بازار شدند. نسخه اور کلاک شده GTX که 8800 Ultra نام داشت، قله توانمندی  G80را نشان می‌داد که مابین دو مدل محبوب  GTS 320 مگابایتی  در فوریه و نسخه تولید محدود GTS  640 مگابایتی با 112 هسته در 19 نوامبر 2007 عرضه شد.
استفاده از الگوی جدید در آنتی الیازینگCSAA  ،انویدیا کارت‌های تک‌هسته‌ای و دو هسته‌ای موجود در بازار را شکست داد. البته علیرغم پیشرفت تکنولوژیکی ، شرکت 3 درصد کاهش سود را در سه ماه آخر سال به دلیل تمرکز گسترده بر بازار گرافیک‌های مجزا تجربه کرد که فرصتی برای  ATI فراهم شد تا با بستن قراردادهای جدید با سازندگان تجهیزات اصلی ،کمی سود ببرد.

 


به‌تدریج از دیگر قابلیت‌های کلیدی G80 در فوریه و ژوئن 2007 معرفی شدند. زبان بر پایه C پلتفرم کودا یا CUDA که یک   SDK بود، نیز به شکل بتا عرضه شد تا بتواند  طبیعت قدرتمند اینGPU ها را بیشتر فاش کند. موتور فیزیک PhysX انویدیا در کنار پروژه‌های محاسباتی، Professional Virtualization و Optix و موتور ray tracing انویدیا از اپلیکیشن های قدرتمند قابل‌استفاده از زبان کودا بودند. 
هر دو شرکت‌های انویدیا و ATI (که حالا به اسم ATI شناخته می‌شود) تلاش زیادی برای افزایش قابلیت محاسباتی در لوله پردازش پیکسلی یا graphics pipeline ها نموده‌اند.   ATI/AMD  تمرکز خود را روی استفاده از  OpenCL  گذاشته بود درحالی‌که  انویدیا تمرکزش روی  Cuda و توانایی بالای محاسباتی بود.
در ماه  ژوئن، انویدیا پردازنده‌های کمکی ریاضیاتی Tesla را معرفی کرد که بر پایه G80  معروف شکل‌گرفته و پیش از آن قدرت بخش  GeForce و Quadro های FX 4600/4500  بودند. بعد از حدود 2 تا 3 سال توسعه  و فرایندهای دیباگینگ پیچیده، AMD سری R600  را در ماه می عرضه کرد. 
 
این محصول قدرتمند سروصدای زیادی به پا کرد تا آنجا که رسانه در جهت شدت بخشیدن به هیجانات حاکم بر بازار اعلام کردند که  AMD با R600  به جنگ با عرضه  پر و سروصدای 8800GTX  رفته است ولی عرضه HD 2900 XT  خیلی ناامیدکننده بود. این کارت محصول رده میانی با میزان مصرف یک کارت حرفه‌ای یا به عبارتی پرمصرف‌تر از تمام رقبا در آن زمان بود! 
ابعاد اشتباه AMD در  طراحی R600  به حدی بود که  این بار شرکت قول داد که استراتژی خود را تغییر داده  و اشتباهات گذشته را جبران کند. این شرکت با معرفی  RV770 و در پی آن سری جزایر شمالی و جنوبی موفق شد تا حدی مشکلات را مرتفع سازد. 
علیرغم این واحد پردازشی، بزرگ‌ترین GPU عرضه‌شده از سوی AMD/ATI  با سایز 420mm² بود، اما AMD موفق شد تعدادی رکورد جدید را به‌عنوان نخستین واحد پردازشی AMD/ATI  باقابلیت پشتیبانی ازDX10 ، نخستین و تنها GPU با باس حافظه 512 بیتی ، نخستین واحد دسکتاپ که  مجهز به یک  Tessellator (البته این واحد تا مدتی بدون استفاده ماند) و نخستین GPU باقابلیت پشتیبانی از HDMI  و VLIW  به ثبت برساند. این کارت همچنین نخستین محصول پس از رادئون 7500  بود که موفقیت بسیاری را برای AMD به همراه داشت چراکه این شرکت طی این مدت نتوانسته بود یک کارت برجسته با کارایی ، قیمت مناسب و سطح بالا عرضه کند.
AMD پس از مدتیR600  را با کاهش واحد GPU  از TSMC  80 نانومتری به 55 نانومتری و جایگزینی باس حافظه 512 بیت با باس استاندارد 256 بیت، به RV670 به‌روزرسانی کرد. این کار منجر به نصف شدن ناحیه‌یDie  شد درحالی‌که افزایش  تعداد ترانزیستورها از 666 میلیون به 700 میلیون را نیز در پی داشت. شرکت AMD  همچنین برای اولین بار در توسعه‌ی پردازنده‌های گرافیکی خود از PCI Express 2.0 و DX10.1   بهره برد. این تغییرات به میزانی بود که  HD 2000 را در جایگاهی قابل‌ملاحظه و به‌عنوان رقیب جدی برای کارت‌های جریان متوسط مثل   8800GT   و کارت‌های پایین‌تر قرار دهد. 
در غیاب یک GPU  رده‌بالا،AMD  دو کارت دو هسته‌ای را وارد رقابت کرد   و در کنار آن‌ها نیز مدل‌های بودجه پسند RV620/635  در ژانویه 2008  عرضه شدند. HD 3850 x2  در آوریل عرضه شد و آخرین کارت سری ALL in wonder تحت عنوان HD3650  نیز در ژوئن عرضه شد.
باوجود یک درایور خوب و پولیش شده ،کارت دو هسته‌ای توانست نظر منتقدان و گیمر ها را جلب کند. HD 3870 x2  تبدیل به سریع‌ترین کارت بازار شد  و 3850 دو هسته‌ای هم کندتر از مدل جدید نبود. برخلاف راه‌حل SLI  انویدیا، AMD از ASIC معمولی برای پشتیبانی از کراس فایر استفاده می‌کرد.





:: تبلیغات

ADOBE CREATIVE CLOUD COLLECTION 2016

سایر خبرهای این گروه ...
 
بحث ها و نظرها
0
نظر
برای شرکت در بحث و تبادل نظر در سایت Login نموده، یا ثبت نام کنید.


:: تبلیغات
Photoshop CC Collection 2016
ADOBE CREATIVE CLOUD COLLECTION 2016



 
 
تمامي كالاها و خدمات اين فروشگاه، حسب مورد داراي مجوزهاي لازم از مراجع مربوطه مي‌باشند و فعاليت‌هاي اين سايت تابع قوانين و مقررات جمهوري اسلامي ايران است.
Copyright © 1998 - 2016 NovinPendar Co. Ltd. All rights reserved.