ماهو المعالج الرسومي او وحدة معالجة الرسوميات GPU ؟

وحدة معالجة الرسومات (أو GPU باختصار) مسؤولة عن التعامل مع كل ما يتم نقله من الأجزاء الداخلية للكمبيوتر الشخصي إلى الشاشة المتصلة. سواء كنت تلعب أو تعدل فيديو أو تحدق ببساطة في خلفية سطح المكتب ، يتم عرض كل شيء بواسطة وحدة معالجة الرسومات. في هذه المقالة، سننظر في ماهية وحدة معالجة الرسومات بالضبط ، وكيف تعمل ولماذا قد ترغب في شراء ما سننصح به لأفضل بطاقة رسومات للألعاب والتطبيقات التي تحتاج وحدة معالجة رسومية متقدمة.

لا تحتاج في الواقع إلى بطاقة متقدمة لعرض المحتوى على الشاشة. إذا كان لديك جهاز كمبيوتر محمول ، فعلى الأغلب أنه يحتوي على وحدة معالجة رسومات (GPU) مدمجة – اي أنها جزء من مجموعة شرائح المعالج. تعد هذه الحلول الأصغر والأقل قوة والأكثر مثالية لبيئة سطح المكتب والأجهزة منخفضة الطاقة.

لسوء الحظ بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المحمول والكمبيوتر اللوحي وبعض مالكي أجهزة الكمبيوتر ، قد لا يكون خيار ترقية معالج الرسومات الخاص بهم خيار متاح. سيؤدي ذلك إلى ضعف الأداء في الألعاب (وتحرير الفيديو ، وما إلى ذلك) ويتطلب ذلك منك ضبط إعدادات جودة الرسوم للحد الأدنى. بالنسبة لأولئك الذين لديهم كمبيوتر شخصي ، سيكون ترقية البطاقة الرسومية ممكنا، وستتمكن من نقل تجربة اللعب إلى المستوى التالي.

المعالج الرسومي والمعالج العادي CPU vs. GPU

يحوي الحاسب (على اختلاف انواعه) وحدة معالجة مركزية قوية CPU، فلماذا نحتاج إلى GPU إذا كان لدينا بالفعل وحدة معالجة مركزية قوية؟

 ببساطة ، يمكن لوحدة معالجة الرسومات التعامل مع الكثير من حيث الأرقام والحسابات. هذا هو سبب الاعتماد عليها لتشغيل “مخ” اللعبة وكل ما يأتي معه، أو تطبيق مكثف مثل مجموعة تحرير الفيديو. يمكن للعدد الهائل من النوى الموجودة على لوحة GPU التعامل مع جميع العمليات في وقت واحد.

هذا هو السبب في أن منجمي البيتكوين يعتمدون على معالج الجرافيكس الموثوق بهم للحصول على القوة المطلقة (وهذا ما يعرف بـ GPGPU – وحدة معالجة الرسوم للأغراض العامة) تعد كل من وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات من المعالجات الدقيقة القائمة على شرائح السليكون ، لكنهما مختلفتان بشكل أساسي ويتم استخدامهما لأدوار مختلفة. لكن دعونا لا نشغل وحدة المعالجة المركزية كثيرًا. لن تقوم بتشغيل Windows على وحدة معالجة الرسومات. وحدة المعالجة المركزية هي عقل أي جهاز كمبيوتر وتتولى مجموعة متنوعة من المهام المعقدة ، وهو أمر لا تستطيع وحدة معالجة الرسومات القيام به بكفاءة.

فكر في أن وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات تشبه الدماغ والقوة ، فالأول سيكون قادرًا على العمل على العديد من العمليات الحسابية المختلفة بينما سيتم تكليف وحدة معالجة الرسومات بواسطة البرنامج بتقديم الرسومات وتركيز جميع النوى المتاحة على مهمة محددة في متناول اليد. يتم تشغيل بطاقة الرسومات عندما تحتاج إلى قدر هائل من الطاقة في مهمة واحدة (لكنها معقدة للغاية – لأن الرسومات والبرامج الهندسية غاية في التعقيد).

أهم الشركات المصنعة للمعالجات الرسومية

يهيمن اسمان كبيران على سوق وحدة معالجة الرسومات: AMD و NVIDIA. كان سابقًا ATI وبدأ في الأصل بعلامة Radeon التجارية في عام 1985. ظهرت NVIDIA وأصدرت أول GPU في عام 1999. انقضت AMD واشترت ATI مرة أخرى في عام 2006 وهي الآن تنافس NVIDIA و Intel على جبهتين مختلفتين. في الواقع ، لم يكن يوجد الكثير الذي يفصل بين AMD و NVIDIA عندما يتعلق الأمر بوحدة معالجة الرسومات – فقد كان الأمر يتعلق بشكل أساسي بالتفضيل الشخصي.

بدأت NVIDIA في تحسين الأمور من خلال سلسلة GTX 10 التي تم إصدارها حديثًا ، ولكن AMD تقدم منافسين بأسعار معقولة ومن المتوقع أن تطرح حل الرسومات المتطور الخاص بها في وقت ما في المستقبل القريب. تعمل الشركات عمومًا على طريق سريع موازٍ ، وتطلق كلاهما حلولهما الخاصة لمعالجة وحدة معالجة الرسومات ومراقبة التزامن ، على سبيل المثال. تلعب الأطراف الأخرى دورًا مثل Intel الذين يطبقون حل الرسومات الخاص بهم، لكن عندما نفكر الآن بشراء بطاقة رسوميات، فإننا نختار بين AMD أو NVIDIA.

نظرة إلى داخل المعالج الرسومي

نتفق الآن أن وحدة معالجة الرسومات (GPU) هي أقوى مكون داخل الكمبيوتر ، ويأتي جزء كبير من قدرتها من احتوائها على  VRAM اي ذاكرة الوصول العشوائي للفديو.  تسمح وحدات الذاكرة هذه للوحدة بتخزين البيانات واستلامها بسرعة دون الحاجة إلى المرور عبر وحدة المعالجة المركزية إلى ذاكرة الوصول العشوائي المتصلة باللوحة الأم. ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو التي تستخدمها بطاقة الرسومات الخاصة بك منفصلة عن ذاكرة الوصول العشوائي التي يعتمد عليها جهاز الكمبيوتر.

يستطيع النظام الذي يدعم ذاكرة DDR4 من تشغيل بطاقة رسومات مع ذاكرة الوصول العشوائي GDDR5. تُستخدم ذاكرة VRAM الموجودة على بطاقة الرسومات لتخزين البيانات والوصول إليها بسرعة على البطاقة ، بالإضافة إلى التخزين المؤقت لعرض الإطارات لعرضها على الشاشة. تساعد الذاكرة أيضًا في مكافحة التعرجات لتقليل تأثير “الحواف الخشنة” على الشاشة من خلال تقريب البيانات ومحاولة جعل الصور تبدو أكثر سلاسة.

زيادة دقة الشاشة تعني جعل وحدات البكسل أكثر عددًا وأصغر ، وبالتالي يصعب على العين البشرية تمييزها عن بعضها (فكر شاشات “Retina” من Apple) – إلا إذا نظرت عن كثب. يتطلب عرض محتوى مثل الألعاب بدقة أعلى مزيدًا من الطاقة من وحدة معالجة الرسومات نظرًا لأنك تحتاج إلى الوحدة بشكل أساسي لضخ المزيد من البيانات. وكل هذه البيانات تتطلب الكثير من الأنوية أو المعالجات.

هذا هو السبب في أن بطاقات الرسومات الحديثة بها مئات ومئات من هذه النوى. يعد العدد الأساسي الهائل هو السبب الرئيسي الذي يجعل وحدة معالجة الرسومات أقوى بشكل كبير من وحدة المعالجة المركزية مع العدد المحدود من النوى عندما يتعلق الأمر بإخراج البكسل. في حين أن النوى نفسها غير قادرة على تشغيل مجموعة متنوعة من العمليات الحسابية التي يجب أن تقوم بها وحدة المعالجة المركزية كل ثانية ، إلا أنها رائدة في عمليات الرسومات الخاصة بها.

التبريد في المعالجات الرسومية

الاستفادة من كل هذه القوة الحسابية الخام يعني أن هناك الكثير من الكهرباء التي تمر عبر وحدة معالجة الرسومات ، والكثير من العصير يعني الكثير من الحرارة. يتم قياس كمية الحرارة التي تنتجها بطاقة الرسومات (أو المعالج لهذه المسألة) بوحدة الطاقة الحرارية (أو TDP للاختصار) والواط. هذا ليس مقياسًا مباشرًا لاستهلاك الطاقة ، لذلك إذا كنت تنظر إلى GTX 1080 الجديد اللامع ورصدت تصنيف 180W TDP ، فهذا لا يعني أنه سيتطلب 180 واط من التيار من مزود الطاقة الخاص بك.

يجب أن تهتم بهذه القيمة ببساطة لأنك تحتاج إلى معرفة مقدار التبريد الذي ستحتاجه داخل البطاقة وحولها. قد يتسبب رمي وحدة معالجة الرسومات مع TDP أعلى في علبة محكمة مع تدفق هواء محدود في حدوث الكثير من المشاكل ، خاصة إذا كنت تملك وحدة معالجة مركزية قوية ومبردًا لانك في هذه الحالة ربما تستخدم اقصى خرج لوحدة الطاقة (مزود الكهرباء) في الحاسب الخاص بك. 

معايير اختيار معالج رسومي

الهندسة المعمارية: النظام الأساسي (أو التقنية) التي تعتمد عليها وحدة معالجة الرسومات. يتم تحسين هذا بشكل عام من قبل الشركات على مدى أجيال البطاقات. ومن الأمثلة على ذلك هندسة Polaris الخاصة بـ AMD.

عرض النطاق الترددي للذاكرة: يحدد هذا مدى كفاءة وحدة معالجة الرسومات في الاستفادة من VRAM المتاحة. يمكن أن يكون لديك كل ذاكرة GDDR5 في العالم ، ولكن إذا كانت البطاقة لا تحتوي على النطاق الترددي لاستخدامها جميعًا بشكل فعال ، فستواجه عنق الزجاجة. محسوبة بأخذ واجهة الذاكرة في الحسبان.

معدل تعبئة النسيج: يتم تحديده من خلال الساعة الأساسية مضروبة في وحدات رسم الخرائط المتوفرة (TMU). إنه عدد البكسلات التي يمكن تركيبها في الثانية.

النوى / المعالجات: عدد النوى المتوازية (أو المعالجات) المتوفرة على البطاقة.

الساعة الأساسية: مطابقة لسرعة ساعة وحدة المعالجة المركزية. بشكل عام ، كلما زادت هذه القيمة زادت سرعة وحدة معالجة الرسومات (GPU) في العمل. إنها ليست بأي حال من الأحوال مقارنة نهائية بين البطاقات ، ولكنها مؤشر قوي.

SLI / CrossFire: هل تحتاج إلى مزيد من القوة؟ لماذا لا تقوم بشراء وحدتي GPU متوافقين وربطهما لتقديم المزيد من وحدات البكسل؟ SLI و CrossFire هي تقنيات NVIDIA و AMD التي تسمح لك بتثبيت أكثر من بطاقة GPU وتشغيلها جنبًا إلى جنب.

هذا هو GPU باختصار ونأمل أن يقدم لك هذا الدليل الصغير في عالم معالجة الرسومات ماتحتاج أن تعرفه قبل شراء معالج رسومي جديد.