بنویسید GPU بخوانید CPU

[Solver]

  طبق وعده در مبحث مربوط به گرافیک ها، این مطلب را آماده کردم، اما به ناچار به خاطر ایندکس نشدن سنترال به عنوان مرجع (سرعت ایندکس سنترال در گوگل بالا است) مجبور شدم با چند روز تاخیر و پس از نشر مطلب اینجا برای دوستان بزارمش.



[HR]
  


GPU دیگر چیست؟ CPU یا همان پردازشگر اصلی در رایانه ها می باشد. هر کامپیوتر از یک CPU جهت انجام محاسبات خود استفاده میکند. پردازشگر های مختلف و گاه چند هسته ای که پردازش حجم بیشتر محاسبات را در زمان کمتری فراهم می کنند…

اما GPU واحد پردازش گرافیکی است. یک Graphics processing unit وظیفه رندر کردن تصاویر را در کارت گرافیک عهده دارد. البته در برخی نمونه ها از آن با نام VPU یاد می شود. GPU های امروزی بسیار پیشرفته شده اند و دستورات بسیاری را بصورت موازی پردازش می کنند، GPU ها بسیاری از دستورات را بهتر و سریعتر از پردازنده اصلی کامپیوتری یا CPU انجام می دهند در کامپیوترهای خانگی GPU می تواند در کارت گرافیک باشد و یا بر روی مادربرد قرار بگیرد.

GPU های جدید از بسیاری از ترانزیستورهاشان برای محاسبه مربوط به گرافیک سه بعدی رایانه‌ها استفاده می‌کنند. آن‌ها در ابتدا برای شتاب دادن به حافظه اصلی، نقشه برداری بافت ها، رندرکردن چند ظلعی های با اضلاع زیاد و به طور کلی چندگوشه‌ها استفاده گردیده و همچنین نرم افزارهایی ویژه سایه زنی پدید آورده اند که به کمک آن خصوصاً در بازی ها سرعت بالاتری برای رندر کلی تصویر به ارمغان آمده است.

قیاس پردازش CPU و GPU :


Please Login or Register to see this code


البته GPU های سوار بر کارت گرافیک هر چند قدرتمند هستند اما در مقابل مدل هایی که بر روی مادربرد نصب می گردد بسیار ضعیف به حساب می آیند. [External Link Removed for Guests] 


این روند و توسعه نسل جدید GPU ها کم کم کار را به آنجا رسانده که این پردازشگر جای CPU را می گیرد. چرا که در اکثر پردازش ها از CPU ها قدرتمند تر عمل می کند. در همین راستا Nvidia 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. به این ترتیب ما برنامه هایی خواهیم داشت که به کمک GPU اجرا خواهند شد و این یعنی چند برابر اجرای سریعتر نرم افزارها.

خبر جالب توجه تر این است که مایکروسافت به تازگی اعلام کرده است در سیستم عامل جدید خود احتمالا همان ویندوز 8، از کلیه این پردازشگرها در کنار پردازشگر های قدیمی پشتیبانی می کند و این شاید یک جهش بی سابقه درعرصه پردازنده ها باشد. 

منبع: [External Link Removed for Guests]

این تحلیل 7 قسمت است که این مقدمه اش بود و قسمت به قسمت اینجا برای دوستان خواهم گذاشت.

[Immortal King]

این اتفاق بسیار خوبیه.

فقط یه سوال: یعنی از این به بعد میشه با نرم افزار C مستقیما GPU نوشت؟

اگه بشه که یعنی یه انقلاب تو برنامه نویسی

[Mohammad 1985]

به طور قطع خیر ! معماری جی پی یو و سی پی یو به طور کلی متفاوته و هر کدام در پردازش نوعی از اطلاعات قدرت داره ضمن اینکه در نهایت اطلاعاتی که جی پی یو پردازش میکنه باید توسط سی پی یو براش ترجمه بشه .

[Solver]

   ,

فقط یه سوال: یعنی از این به بعد میشه با نرم افزار C مستقیما GPU نوشت؟

خیر، از این به بعد نه، از این به قبل ... الان مدت هاست کدا عرضه شده و این امکان وجود دارد که شما پردازش نرم افزار خود را بر عهده GPU بگذارید. در بسیاری از بازی ها از این قابلیت بهره برده شده است.

معماری جی پی یو و سی پی یو به طور کلی متفاوته و هر کدام در پردازش نوعی از اطلاعات قدرت داره ضمن اینکه در نهایت اطلاعاتی که جی پی یو پردازش میکنه باید توسط سی پی یو براش ترجمه بشه .

اینطور نیست، دوست عزیز، در مطالب بعد و صحبت از پردازشگر های جدید AMD کم کم خواهید دید چطور دیگر روی مادربرد ها اثری از CPU نیست، عکسی اول این مطلب هم در مورد یک کنفرانس شرکت اینتل در مورد تحلیل جایگزینی نسلی از پردازشگرها به جای CPU ها است که بر مبنای یک GPU طراحی شده اند.

الان AMD با عرضه چندین پردازشگر این موضوع را به واقعیت رسانده است که در بخش های بعدی مورد تحلیل دقیق قرارشان خواهیم داد.

[Immortal King]

MiimA

من منظورم این بود که میشه کد های روتین نرم افزار های C و فرترنو مستقیما با این روش حل کرد؟

[Mohammad 1985]

هیچ جا صحبت از حذف سی پی یو نیست ! بلکه صحبت از ترکیب این دو هست و قرار هم نیست سی پی یو حذف بشه اون مدلهایی هم که شما میگی همه ترکیبی از سی پی یو و جی پی یو هستن و هنوز هم در تقریبا اکثر کاربردها فقط بخش پردازشی کار میکنه

[Mahdi1944]

سلام دوستان
CPU همچنان جايگاه خودش رو داره و GPU به دليل تعداد هسته‌هاي بسيار بيشتر و مصرف بسيار بسيار كمتر، امكان پردازش‌هاي بسيار همزمان رو فراهم ميكنه، اما اين به اين معني نيست كه هر پردازشي قابل اجرا روي GPU خواهد بود، بلكه پردازشهايي كه امكان چند تكه شدن و موازي سازي رو داشته باشند روي GPU اجرا خواهد شد، چرا كه GPU در پردازشهايي كه قابليت موازي سازي نداشته باشند و حتما نياز به سري اجرا شدن داشته باشند ناكارامد هستند، به زبان بهتر CPU به عنوان يك پردازشگر قدرتمند حضور خواهد داشت و در كنار اون GPU ها با هسته‌هاي بسيار بيشتر (400 هسته و قطعا در آينده بيشتر) و فركانس پايين‌تر، پردازشهايي كه خصوصيات اجرا روي GPU رو داشته باشند اجرا خواهند كرد، CPU هم در كنار فعاليت عادي خود كه با وجود GPU بسيار سبك شده، كار همگام سازي و هماهنگي و كنترل تقسيم پردازشها رو به عهده داره و به اين شكل ميشه سرعت پردازش در پردازشهاي قابل موازي سازي رو تا دهها برابر افزايش داد


اين معماري در نهايت با كاهش قابل توجه مصرف انرژي و كاهش حرارت، فن رو در پردازشگرهاي نسل آينده از بين خواهد برد و سرعت پردازشها به شكل چشم‌گيزي افزايش خواهد يافت، همچنين اين به نظر ميرسه با پايان معماري ناكارامد X86 همراه خواهد بود و جاي خود را به ARM و مشتقات اون خواهد داد (حداقل براي PC , Laptop ها...)

البته قطعا ديگه در آينده شاهد قطعه‌اي كه صرفا CPU‌ با اون معماري قديمي باشه نخواهيم بود و جاي خودش رو به معماري‌هايي شبيه AMD APU خواهد داد و خود AMD نيز اعلام كرده كه هدف گزاري خودش رو به سمت معماري مشتق شده از ARM قرار داده

با ورود ويندوز 8 كه معماري‌هاي ARM رو پشتيباني خواهد كرد ميشه اين انقلاب رو خيلي نزديك ديد، همچنين Android هم در نسخه‌ي 5 قابليت نصب در لپتاپ و PC هاي فعلي رو خواهد داشت و با Chromium OS ادغام خواهد شد و به اين شكل رقابت آينده فكر ميكنم بين اين دو سيستم عامل باشه ...

[Mohammad 1985]

البته نوع هسته های گرافیکی با نوع هسته های پردازشی قابل مقایسه نیست ولی در پردازشهایی که به گفته خودتون چند تکه میشن کارایی تا 10 برابر هم افزایش پیدا میکنه . بعضی از کدکها و فرمتهای تصویری از این قابلیت پشتیبانی میکنن .
همچنین بعضی برنامه هایی که برای شکستن پسورد ازشون استفاده میشه به نحوی که برنامه فقط با توان پردازشی سی پی یو می تونست در ثانیه حدود 27000 پسورد کدگذاری شده رو تست کنه که با کمک جی پی یو به بیش از 270000 رسید .
اما ترکیب این دو هنوز در ابتدای راه هست و فعلا کاری که کردن اینه که هر بخش رو روی یک مدار قرار دادن هدف نهایی ترکیب کاملا و ساخت یک هیولا از این دو خواهد بود که همونطور هم که می دونید شعار ای ام دی به این مورد تغییر پیدا کرده بود
the Future is fusion که دقیقا هم همین خواهد بود .
البته معماری X86 رو هم نمیشه نا کار آمد توصیف کرد این معماری هم قدرت کمی نداره هر چند ای ام دی هم قرار هست در از ARM هم استفاده کنه ولی بیشتر تمرکز ARM روی مصرف کم و گرمای کم هست و توان پردازشی بالایی نداره . البته این معماری در آینده فاتح بازار خواهد بود .
ویندوز 8 از ARM پشتیبانی میکنه ولی برنامه های نسخه X86 روی اون نصب نمیشه .
--------------
معماری جدید سری 7000 گرافیک ای ام دی و معماری بلدوزر هر چی بیشتر به سمت پردازش موازی طراحی شدن .
اینم جدولی از عرضه سری ای پی یو های جدید ای ام دی با گرافیک داخلی از سری 7000

[HORLIKAN]

در حال حاضر پردازنده های گرافیکی (GPU) ها بسیار بهتر از CPU ها انجام می دهند و Nvidia با دانش کافی از معماری GPU های تولیدی خود ، در این راه گام برداشته است

[Mahdi1944]

Mohammad 1985,
قبلا ARM يك پلاتفورم كم توان و كم مصرف بود، اما اخيرا به همه اثبات كرده كه ميتونه آينده به طور كامل جايگزين X86 بشه، براي مثال همين پردازشگرهاي 4 هسته‌اي جديد كه با فركانس 1.5GHZ و در آينده 1.8GHZ و بالاتر ارائه خواهند شد به خوبي تمامي نيازهاي يك لپتاپ رو برآورده ميكنند، با مصرف غير قابل مقايسه با X86 و در حين حال بدون حرارت محسوس و در نتيجه بدون نياز به فن كه اين هم باعث امكان فشرده كردن بيشتر قطعات و باز كاهش مصرف (حذف مصرف برق توسط فن) ميشه و حداقل من اطمينان دارم در آينده تا PC ها ديگه X86 جايگاهي نداره، شايد در سرورها همچنان باقي بمونه، اما دور نخواهد بود روزي كه ARM ها تكامل كافي براي جايگزيني كامل X86 رو داشته باشند
در مورد اجراي برنامه‌هاي X86 هم درسته قابل اجرا روي ARM ها نيستند، اما اين هم به هيچ وجه موضوع چندان مهمي نيست، چون با نسل جديد ساختار برنامه نويسي مبتني بر HTML5 كه در ويندوز 8 استفاده خواهد شد خيلي زود نسخه‌هاي جديد برنامه‌ها به اين پلاتفورم منتقل خواهند شد تا برنامه‌ها براي PC,Tablet,Mobile به صورت يكسان اجرا شوند، از طرفي قطعا امكان Emulate كردن برنامه‌هاي X86 روي ARM وجود خواهد داشت، همانطور كه در حال حاضر شبيه سازهاي اجراي برنامه‌هاي DOS و بر پايه‌ي 9X ويندوز روي موبايلهاي سيمبيان و اندرويد وجود داره، پس اين مورد به نظر من مشكل عمده‌اي نخواهد بود

HORLIKAN,
بله، Nvidia هم با تقليد از AMD راه طراحي پردازشگرهاي integrate شده با گرافيك رو شروع كرده و در حال حاضر به نظر من Tegra 2 و Tegra 3‌ اين شركت بهترين پردازشگرهاي حوزه‌ي موبايل و تبلت هستند (اينده رقابت بين AMD و Nvidia خواهد بود و فكر ميكنم Intel هر چند تلاشهايي در اين زمينه انجام داده اما به دليل نداشتن بخش GPU قدرتمند آينده‌اي در اين زمينه نداره ...)
لازم به توضيح هست كه Tegra ها چيپست و گرافيك بر پايه Geforce دارند و CPU هم بر پايه‌ي مشتقات ARM هست ...

[Mohammad 1985]

البته مهدی اینتل الان بخش گرافیکی قدرتمندی نداره ولی عنصر مهمی به نام پول داره ! ارزش اینتل و قدرت مالی اون بسیار بالاتر از رقباش هست اینتل بالای 60 میلیارد دلار ارزش داره در حالی که متاسفانه ! ای ام دی در حدود 7 میلیارد دلار ارزش داره همچنین انویدیا هم تقریبا همین مقدار ارزش داره اینتل می تونه خیلی راحت تر با حریفان مقابله کنه چرا که خیلی سرمایه داره کاری که قبلا هم انجام داده چند سال پیش پردازشگرهاشو مجانی یا به قیمتی بسیار بسیار ناچیز به تولید کننده ها می داد تا فقط در لپ تاپهاهاشون از اینتل استفاده کنن که بعدا و با رسوایی به وجود اومده 2 میلیارد دلار غرامت ای ام دی پرداخت کرد !
X86 صاحب بسیار قدرتمندی به نام اینتل داره که به راحتی اینتل اونو از دست نمیده و معماری X86 هم داره به سرعت به سمت مصرف و گرمای کمتر حرکت میکنه به عنوان مثال سری جدید IVY bridge با قدرت نجومی که داره با بیش از 1.5 میلیارد ترانزیستور و فرکانس نزدیک به 4 گیگاهرتز مصرفی تنها در حدود 77 وات داره که با توجه به قدرتش اصلا رقمی نیست در همون جدولی که از ای پی یو های جدید ای ام دی ارسال کردم ببینید با گرافیک داخلی 7660 با 384 هسته رادئون ( که در معماری جدید قویتر از هسته های قبل هستن ) با فرکانس 800 مگاهرتز در بخش گرافیکی و 4 هسته در بخش پردازشی که هر کدام 1 مگابایت حافظه کش دارن و سرعت 3800 مگاهرتزی که در حالت توربو تا 4200 مگاهرتز افزایش پیدا میکنه ! فقط 100 وات مصرف میکنه ! ( یک کارت گرافیک تنها فقط با اون مشخصات حدود 60 تا 70 وات مصرف میکنه ! ) به هر حال رقبای ARM از معماری X86 مثل اتم یا سری E ای ام دی هم اصلا دستو پا بسته نیستن به خصوص سری E که گرافیک داخلی قدرتمندی داره و با مصرفی در بین 9 تا 18 وات بسته به مدل کاملا توانایی رقابت با Arm رو دارن
نظر من اینه که X86 به این راحتی میدان رو خالی نمیکنه ! چون در این صورت دو شرکت بزرگ اینتل و ای ام دی باید برن کشکشون رو بسابن ! البته آینده بسیار درخشانی در انتظار ARM هست که خودتون بیشتر توضیح دادین .
باید دید در آینده چی پیش میاد ( یکی از دلایل عدم پیشرفت X86 در بعضی ضمینه ها این بوده که تا به حال با خودش رقابت میکرده ! یعنی اینتل در برابر ای ام دی هر دو بر پایه معماری X86 حالا باید با ARM هم رقابت کنن که البته توانش رو دارن چنین کاری بکنن )
حاصل این رقابتها به نفع مصرف کننده خواهد بود و پیشرفت تکنولوژی .

[Solver]

  تشکر از آقا مهدی بابت تشریح مطلب چون بنده الان فهمیدم بد منظورم را بیان کرده بودم، منظور بنده حذف یک قطعه با نام CPU و دقیقا فرمایش مهدی بود. اگر نه روشن است آن پردازنده که حاصل ترکیب GPU و CPU است از هر خانواده که باشد فقط یک GPU نیست.

اما یک مسئله مهم است که مهدی بهش اشاره کردند و من هم فکر کنم این برگ برنده نسل جدید پردازنده ها خواهد بود و آن بحث پیشرفت پرتابل ها و توجه ویژه توسعه دهندگان نرم افزار برای سیستم های یکپارچه می باشد که به سرعت شاهد این تغییرات خواهیم بود. درست مانند تحول 9X به سیستم عامل جدید مایکروسافت که کاربران مقاومت کردند و چند سال بعد به ویندوز XP نقل مکان کردند به خاطر عدم پشتیبانی از نرم افزارها، اینجا نیز شاهد این مقاومت خواهیم بود. اما این بار به علت همین موضوع یکپارچه سازی، وقتی شما یک تلفن همراه و لپ تاپ و تبلتی دارید که یک نرم افزار روش نصب است و البته قابلیت های مختلف از گوشه و کنار این یکپارچه بودن در دسترس شما است، بعدی است رایانه رومیزی خودتان را از این قابلیت ها محروم کنید.

حدس میزنم امروزه بیش از نیمی از نرم افزارها از همان نخستین قدم های تولید با در نظر داشتن ابری بودن برای نسخه های تلفن همراه، تبلت و رایانه های رو میزی طراحی می شوند و کمتر شاهد هستیم که یک نرم افزار مثلا خاص تلفن همراه یا تبلت یا رایانه رومیزی باشد. اتفاقا ما به معرفی اکثر این نرم افزارهای یکپارچه پرداختیم که به مرور در سنترال هم برخیشون را معرفی میکنیم.

همین میل و اشتیاق کاربران موجب خواهد شد توسعه دهندگان نرم افزار خیلی زودتر از جهش های گذشته با این جهش سخت افزاری همگام شوند. ضمناً زمزمه هایی هم شنیدم که البته اصلاً از جای معتبر نبوده اما اگر واقعیت داشته باشد باید گفت AMD در حال طراحی یک سیستم عامل ویژه نسل جدید پردازنده ها است ... اما بنده فقط در چند فروم بهش برخورد کردم و هیچ منبع رسمی ازش ندیدم.

یک نکته، واقعا از این مبحث استفاده بردم و بعد از مدت ها در بخش رایانه سنترال شاهد مطالب پر بار بودیم که البته مشارکت مهدی در بحث هم بسیار مفید تر شده،خیلی خوبه که فقط مدیر سنترال نباشید و در بحث ها به قول رامین همانند یک کاربر عادی وارد بشید و برخی اطلاعات و نظرات خودتان را بیان کنید تا استفاده ببریم.