در دنیای امروز، تکنولوژی به سرعت در حال پیشرفت است و واحدهای پردازش مختلف همچنان نقش مهمی در کارایی سیستم های کامپیوتری ایفا می کنند. از پردازنده های مرکزی گرفته تا پردازنده های گرافیکی و واحدهای پردازش شتاب یافته و پردازش عصبی، هر کدام برای انجام وظایف خاص خود طراحی شده اند و تاثیر بسزایی در عملکرد کلی سیستم دارند. شناخت تفاوت ها و کاربردهای این واحدها می تواند به انتخاب بهتر برای ارتقای سیستم ها و پاسخگویی به نیازهای مختلف کاربران کمک کند.
در این مقاله به بررسی هر یک از این واحدهای پردازشی و عملکرد آن ها در دنیای فناوری خواهیم پرداخت و توضیح خواهیم داد که چگونه می توانند تجربه کاربری بهتری را فراهم آورند.
انواع تراشه های پردازنده
تراشه های پردازنده به طور کلی به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که هرکدام برای مقاصد خاصی طراحی شده اند. این دسته ها شامل پردازنده های مرکزی (CPU)، پردازنده های گرافیکی (GPU)، واحدهای پردازش شتاب یافته (APU) و واحدهای پردازش عصبی (NPU) هستند.
هر یک از این پردازنده ها با توجه به نوع کاربرد و نیازهای مختلف، ویژگی ها و توانایی های خاص خود را دارند که در ادامه به طور مفصل به آن ها پرداخته خواهد شد.
واحد پردازش مرکزی (CPU)
واحد پردازش مرکزی (CPU) مغز کامپیوتر است و وظیفه انجام محاسبات و پردازش دستورالعمل ها را بر عهده دارد.
در گذشته، اجزای CPU به صورت چند تراشه مجزا در سیستم قرار می گرفت، اما امروزه تمام این اجزا بر روی یک تراشه یکتا تجمیع می شوند تا هم کارایی بالا برود و هم هزینه ها کاهش یابد.
با پیشرفت تکنولوژی، تراشه های CPU کوچک تر، قدرتمندتر و کم مصرف تر شده اند. این پیشرفت باعث شده است که کامپیوترهای All-In-One و لپ تاپ ها باریک تر ولی قدرتمندتر شوند، همچنین گوشی های هوشمند با وجود ضخامت کمتر، قدرت پردازش بالاتری دارند.
تراشه پردازنده مرکزی سه مرحله اصلی دارد: فراخوانی (Fetching)، رمزگشایی (Decoding) و اجرا (Execution). در مرحله فراخوانی، داده ها از حافظه کش CPU دریافت می شوند. سپس دستورالعمل ها رمزگشایی شده و در نهایت پردازش می شوند. نتایج این پردازش ها به حافظه موقت ارسال می شود.
این مراحل پایه‌ای هستند که به کامپیوترها امکان می دهند کارهای مختلف مانند اجرای برنامه ها، سیستم عامل و حتی بازی های کامپیوتری را انجام دهند.
در پردازنده های مدرن، هر CPU معمولا از چند هسته پردازشی تشکیل شده که برخی از آن ها کم مصرف و برخی دیگر با توان بالا هستند. هسته های کم مصرف برای پردازش کارهای سبک تر استفاده می شوند، در حالی که برای پردازش های سنگین تر مانند بازی های کامپیوتری، هسته های با توان بالا فعال می شوند. این تقسیم کار باعث بهینه سازی مصرف انرژی و بهبود عملکرد پردازش می شود.
دو شرکت اصلی سازنده CPU، اینتل و AMD هستند. پردازنده های اینتل از سری Core i9 با قدرت پردازش بالا در بازار موجود هستند، در حالی که AMD نیز پردازنده های رایزن با ویژگی های متنوع و کیفیت بالا تولید می کند.
واحد پردازش گرافیکی (GPU)
تراشه پردازنده گرافیکی (GPU) به کمک پردازنده مرکزی (CPU) در پردازش تصاویر و گرافیک های پیچیده نقش دارد. GPU می تواند به صورت داخلی که در یک تراشه با CPU ترکیب می شود، یا خارجی کارت گرافیک مجزا باشد. GPU داخلی بیشتر برای پردازش گرافیکی ساده و کارهای پایه ای استفاده می شود، در حالی که GPU خارجی در پردازش و رندرینگ تصاویر پیچیده و اجرای بازی ها به کار می رود.
CPU معمولا در پردازش داده ها به صورت خطی عمل می کند، در حالی که GPU به طور همزمان تعداد زیادی از ورودی ها را پردازش می کند. این تفاوت باعث می شود که GPU برای کارهای گرافیکی و ویدیویی بسیار کارآمدتر باشد. در سیستم های اقتصادی معمولا از تراشه پردازنده های گرافیکی یکپارچه استفاده می شود، که این پردازنده ها با CPU بر روی یک تراشه قرار دارند.
تراشه پردازنده های گرافیکی یکپارچه، مانند Intel UHD Graphics، در نسل های مختلف بهبود یافته اند و قادر به پخش ویدیو با وضوح بالا هستند، هرچند که برای بازی های سنگین مناسب نیستند.
در عوض، پردازنده های گرافیکی خارجی مانند کارت های گرافیک انویدیا و AMD برای بازی ها و کارهای گرافیکی پیشرفته مناسب تر هستند، زیرا دارای حافظه گرافیکی اختصاصی و سیستم های خنک کننده قوی تری هستند.
واحد پردازش شتاب یافته (APU)
APU (واحد پردازش شتاب یافته) یک تراشه پردازنده است که به منظور کاهش هزینه و اندازه فیزیکی دستگاه ها، پردازنده های CPU و GPU را در یک تراشه واحد ترکیب می کند. این نوع طراحی که مشابه با سیستم های یکپارچه SoC است، به افزایش عملکرد دستگاه ها مانند کامپیوترهای شخصی، گوشی های هوشمند و کنسول های بازی کمک می کند. APU با کاهش فاصله فیزیکی بین CPU و GPU باعث افزایش سرعت انتقال داده ها و بهبود عملکرد کلی سیستم می شود.
این نوع طراحی به CPU این امکان را می دهد که بخشی از وظایف پردازشی خود را به GPU محول کند، که باعث بهبود سرعت محاسبات گرافیکی می شود. اما با این حال،APU معمولا عملکردی مشابه یا برابر با ترکیب جداگانه CPU و GPU ندارد و در سیستم هایی که این دو پردازنده مجزا از هم عمل می کنند، معمولا عملکرد بهتری مشاهده می شود.
شرکت AMD اولین بار در سال ۲۰۱۱ از واژه APU برای تمایز محصولات خود استفاده کرد، در حالی که شرکت اینتل پردازنده هایی با CPU و GPU یکپارچه تولید می کند، اما هیچ گاه از اصطلاح APU برای این محصولات استفاده نکرده است. APU به عنوان یک گزینه اقتصادی برای کسانی که می خواهند سیستم خود را با هزینه کمتر ارتقا دهند، مورد استفاده قرار می گیرد.
واحد پردازش عصبی (NPU)
واحد پردازش عصبی NPU به عنوان یک نوآوری در دنیای پردازش، برای تسریع و بهینه سازی وظایف مرتبط با هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) طراحی شده است. برخلاف پردازنده های گرافیکی GPU که به طور معمول برای پردازش داده های گرافیکی و ویدیویی به کار می روند، NPU ها به طور خاص برای تسریع فرآیندهای پیچیده ای مانند تشخیص تصویر، پردازش زبان طبیعی و یادگیری ماشین بهینه شده اند. این واحدها با قابلیت پردازش موازی و طراحی اختصاصی خود، توانسته اند عملکرد بسیار بهتری در انجام وظایف AI و ML ارائه دهند.
در حالی که پردازنده های گرافیکی نیز به دلیل ظرفیت بالای پردازش موازی می توانند در برخی کاربردهای هوش مصنوعی ایفای نقش کنند، NPU ها از آنجا که به طور ویژه برای این وظایف طراحی شده اند، بازدهی بالاتری دارند. برای مثال، واحدهای Tensor در پردازنده های گرافیکی انویدیا که به طور خاص برای پردازش یادگیری ماشین طراحی شده اند، در کنار پردازش های گرافیکی فعالیت می کنند. با این حال، NPU ها به دلیل بهینه سازی های سخت افزاری ویژه ای که دارند، قادر به انجام این وظایف با سرعت و کارایی بیشتر هستند.
تراشه های NPU معمولاً به طور مستقل در دسترس نیستند و معمولا توسط شرکت هایی مانند اینتل و کوالکام در قالب تراشه های یکپارچه همراه با پردازنده های مرکزی (CPU) به بازار عرضه می شوند. این ترکیب، به کاربران امکان می دهد که از عملکرد بهینه ای در پردازش های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در دستگاه های خود بهره مند شوند.
کلام آخر
در این مقاله به بررسی انواع واحدهای پردازش مختلف مانند APU، NPU، CPU و GPU پرداختیم و هر یک از این واحدها را از نظر طراحی و کاربردهایشان در دنیای فناوری بررسی کردیم. APU به عنوان یک ترکیب از CPU و GPU در یک تراشه، امکان پردازش سریع تر داده ها را فراهم می آورد و در سیستم های اقتصادی جایگاه ویژه ای دارد. از طرفی،NPU به عنوان واحدی اختصاصی برای تسریع فعالیت های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین با کارایی بالا شناخته می شود.
اگر به دنبال خرید پردازنده کامپیوتر و ارتقای سیستم های خود با بهترین و جدیدترین قطعات سخت افزاری هستید، فروشگاه پدیده پی سی می تواند انتخابی مناسب برای شما باشد. این فروشگاه با ارائه انواع قطعات و لوازم سخت افزاری با کیفیت، به شما کمک می کند تا دستگاه های خود را با آخرین فناوری ها به روز کرده و عملکرد بهتری را تجربه کنید.
