books gpu appearances

وحدات العرض المرئي المكرسة

وهي أقوى صيغة لوحدة معالجة الرسوميات وتتصل مع اللوحة الأم عن طريق شقوق التوسيع (Expansion Slot) مثل منفذ الملحقات الإضافية السريع (PCI Express) ومنفذ الرسوميات السريع (AGP) ويمكن تغير البطاقات بطريقة سهلة جدا. وبعض هذه البطاقات ما زال تستعمل منفذ الملحقات الإضافية ولكن حجم تدفق بياناته بطيء ولا يستعمل إلا عند عدم وجود منفذ الملحقات الإضافية السريع أو منفذ الرسوميات السريع. وإن وحدات العرض المرئي المكرسة لا تعني أنه يمكن فصلها عن الوحة الأم، بل أنها تحتوي على ذاكرة الوصول العشوائي خاصة بها. لأن وحدات معالجة الرسوميات المكرسة لحاسوب المحمول في العادة تكون مندمجة مع لوحة الأم.

وهناك تكنلوجيات جديدة نسبياً, وهي أس أل أي (SLI) من شركة إنفيديا وكروس فاير (CrossFire) من شركة إيه تي أي, التي تمكن من دمج قدرة تحليل عدة وحدات معالجة الرسوميات لترسم صورة واحدة، مما يقوي قدرة تحلل بينات الرسوميات.

وحدات معالجة الرسوميات المندمجة

وهي تتقاسم ذاكرة الوصول العشوائي بينها وبين وحدات المعالجة المركزية عوضا عن استعمالها لذاكرة الوصول العشوائي خاصة بها. وإن الحواسيب التي تتضمن وحدات معالجة الرسوميات مندمج تكون 90% من مبيعات الحواسيب، لأن كلفتها أرخص من وحدات معالجة الرسوميات المكرسة، ولكنها إقل قدرة منها. وهي تعيبر تاريخيا غير صالحة لعرض رسوميات الألعاب ثلاثية الأبعاد أو تشيغيل برامج تحتاج إلى تحليل رسوميات مكثف. ولكن بعض هذه الوحدات مثل وحدات جي أم إيه إكس 3000 (GMA X3000) من شركة إنتل (في مجموعة شرائح إنتل جي 965 G965) ووحدات ريدون أتش دي 3200 (Radeon HD 3200) من شركة إيه أم دي (في مجموعة شرائح إيه أم دي 780 جي AMD 780G) ووحدات جي فورس 8200 سلسلة شرائح جي فورس 8 من شركة إنفيديا (في مجموعة شرائح إنفيديا أن فورس 730 إيه nForce 730a) تحتوي على قدر ضئيلة نسبيأ ولكن أكبر من غيرها من وحدات وحدات معالجة الرسوميات المندمجة في التحليل ثنائي وثلاثي الأبعاد لبعض البرامج، ولكنها تنازع مع الألعاب ثلاثية المتقدمة. وإن معظم لوحات الأم التي تحتوي على وحدات معالجة الرسوميات المندمجة تحتوي أيضا على شقوق التوسيع لضم بطاقات عرض الرسوميات مكرسة إذا أراد المستهلك.

ولأن وحدات معالجة الرسوميات تتكل بشكل كثيف على ذاكرة الوصول العشوائي، فإن وحدات معالجة الرسوميات المندمجة تتنافس مع وحدة المعالجة المركزية على سرعة تضفق بيانات ذاكرة الوصول العشوائي البطيأة نسبيا لأن سرعة تضفق بيانات ذاكرة المنظومة تقع بين 2 Gb/s و 12.8 Gb/s أم سرعة تضفق بيانات ذاكرة وحدات معالجة الرسوميات المكرسة تقع بين 10 Gb/s إلى أكثر من 100 Gb/s. وإن وحدات معالجة الرسوميات المندمجة القديمة ينقصها نظام التحويل والإضائة، ولكن الوحدات الجديدة تتضمن ذلك.

وحدات هجينة

وهي فئة جديدة تتنافس مع وحدات معالجة الرسوميات المندمجة في الحاسوب الشخصي والمحمول. وأكبر مثال على ذلك نظامي تيربو كاتش (TurboCache) من شركة إنفيديا وهايبر ماموري (HyperMemory) من شركة إيه تي أي. فإن وحدات العرض المرئي الهجينة أغلى من وحدات معالجة الرسوميات المندمجة ولكنها في نفس الوقت أقل قدرة من وحدات العرض المرئي المكرسة. فهي مثل وحدات معالجة الرسوميات المندمجة تشارك منظومة الحاسوب ذاكرتها، ولكن تحوي في نفس الوقت على ذاكرة خاصة بها أصغر من ذاكرة وحدات العرض المرئي المكرسة، للتعويض عن ارتفاع كمون ذاكرة نظام الحاسوب، وإن تكنولوجية منفذ الملحقات الإضافية السريع (PCI Express) تمكنها من ذلك. وفي حين أن هذه الحلول تشير إلى حجم ذاكرة يصل إلى 768ميقابايت لكنها تعني كمية الذاكرة التي تشاركها مع منظومة الحاسوب، وليست التي تحويها في البطاقة.

تحليل التدفق والتحليل لأغراض عامة على وحدة معالجة الرسوميات

وهي مفهوم جديد يستخدم نظام معدل من نظام التحليل المتدفق (Stream Processing) ليمكّن من التحليل لأغراض عامة على وحدة معالجة الرسوميات. وإن هذه المنظومة تحوّل قدرة العمليات الحسابية على أعداد الفاصلة العائمة في مسرع الرسوميات الحديثة إلى قوة تحليل عامة، بدلا من تكريسها لعمليات حساب الرسوميات. في بعض التطبيقات التي تتطلب عمليات حساب نقات هندسية ضخمة، يمكن من الوصول إلى أداء أعل من أداء وحدات المعالجة المركزية التقليدية. وبدأت الشركات التي تصنع وحدات العرض المرئي المكرسة، إنفيديا وإيه تي أي، التسابق في التوسع في هذا السوق مع سلسلة من التطبيقات. وإن شركتي إنفيديا وإيه تي أي تعملان مع جامعة ستنفرد لتصنع برنامج يستخدم وحدات معالجة الرسومت ليساهم في مشروع الحوسبة الموزعة فولدنغ@هوم. وفي ظروف معينة، تقوم وحدت معالجة الرسوميات بعمليات حسابية أسرع بأربعين مرة من وحدة المعالجة المركزية المخصصة لهذه العمليات.

وفي الآونة الأخيرة بدأت شركة إنفيدي تعرض بطاقات العرض المرئي التي تدعم ملحقات واجهة البرمجة التطبيقات (API) للغة البرمجة سي مسمات كودا (Compute Unified Device Architecture), التي تمكن بعض وظائف الخاصة لبرامج السي لتعمل على محلل التدفق في وحدة معالجة الرسوميات. وهذا يمكّن برامج السي الإتستفادة من وحدات معالجة الرسوميات لمعالجة مصفوفات كبيرة بشكل متوازي، مع استعمال وحدات المعالجة المركزية عندما يقتضي الأمر. وإن برنامج كودا هو أول واجهة برمجة تطبيقات تمكن من عمل برامج مخصصة لوحدات المعالجة المركزية على وحدات معالجة الرسوميات للتحليل لأغراض عامة من دون التقيد باستخدام واجهة برمجة تطبيقات للرسوميات.

ومنذ عام 2005 أصبح هنك اهتمام في استعمال الأداء الذي تقدمه وحدة معالجة الرسوميات للحساب التطوري بشكل عام ولتسريع تقييم اللياقة البدنية في برمجة الجينات بشكل خاص. وإن معظم النهج تستخدم Linear Genetic Programming أو Tree-Based Genetic Programming على الحاسوب المضيف ثم تنقل التننفيذ إلى وحدات معالجة الرسوميات.

المعالجات الرسومية والتعلّم العميق

في عام ٢٠٠٧، طورت شركة NVIDIA مكتبة CUDA كمكتبة تعمل على مفهوم الحوسبة المتوازية في إجراء عمليات حاسوبية على المعالجات الرسومية، أصبحت بشكل سريع هذه المكتبة الخيار الأول للمطوريين والباحثين في مجال التعلم العميق، حيث تتفوق النماذج الرياضية التي تعمل على المعالجات الرسومية من حيث السرعة بما يصل إلى عشرة اضعاف مثيلاتها التي تعمل على وحدة المعالجة المركزية .