کارت گرافیک

کارت گرافیک (به انگلیسی: graphics card) (با نام‌های کارت ویدئو، کارت نمایشگر، آداپتور نمایشگر، آداپتور گرافیک و برد گرافیک شناخته می‌شود) یک کارت توسعه است که تصاویر خروجی را برای نمایشگر تولید می‌کند.

کارت گرافیک RTX 3090
کارت گرافیک سافایر HD 6850

اکثر کارت‌های گرافیک، توابع مختلفی مانند شتاب دهندهٔ رندر صحنه‌های سه‌بعدی و دوبعدی، رمز گشایی کردن MPEG-2/MPEG-4، خروجی تلویزیون یا قابلیت اتصال چند مانیتور را ارائه می‌کنند.

اکثر کارت‌های گرافیک به نمایش ساده صفحه نمایش محدود نمی‌شوند. پردازنده گرافیکی مجتمع (GPU) که هسته کارت گرافیک است، می‌تواند پردازش‌های اضافی را نیز انجام دهد، تا بار محاسباتی اضافه را از پردازنده مرکزی رایانه (CPU) حذف کند. به عنوان مثال، در ابتدا شرکت‌های Nvidia و (AMD (ATi که کارت‌های گرافیکی را تولید می‌کنند، محاسبات نرم‌افزاری OpenGL و DirectX را بر روی سطح سخت‌افزاری کارت گرافیک ارائه می‌دهند تا از میزان اطلاعات پردازشی توسط CPU بکاهند. در اواخر سال‌های ۲۰۱۰ نیز، تمایل به استفاده از قابلیت‌های محاسباتی پردازنده گرافیکی (GPU) برای حل وظایف غیر گرافیکی به وجود آمد.

معمولا کارت گرافیک به شکل یک صفحه مدار چاپی (کارت توسعه) ساخته شده‌است و به شکاف‌های توسعه(AGP، PCI Express) متصل می‌شوند. بعضی از آن‌ها با استفاده از محفظه‌های اختصاصی ساخته شده‌اند که از طریق کابل به کامپیوتر متصل می‌شوند.

کارت گرافیک اختصاصی یا ادغام شدهویرایش

به عنوان یک روش جایگزین برای استفاده از یک کارت گرافیک، می‌توان سخت‌افزار آن را به مادربرد یا واحد پردازنده مرکزی منتقل کرد. به هر دو روش ادغام کردن گرافیک "integrated" می‌گویند. پیاده‌سازی‌های مبتنی بر مادربرد گاهی اوقات به نام "گرافیک on-board " نامیده می‌شود. در حالی که پیاده‌سازی‌های مبتنی بر واحد پردازنده مرکزی "APU" نامیده می‌شوند. تقریباً تمام مادربردهای دسکتاپ با گرافیک ادغام شده اجازه می‌دهد تا تراشه گرافیکی ادغام شده در بایوس غیرفعال شوند. این مادربوردها دارای یک اسلات مخصوص کارت گرافیک از نوع PCI یا (PCI Express (PCI-E برای اضافه کردن کارت گرافیک با کارایی بالا به جای گرافیک ادغام شده هستند. [نیازمند منبع]

در برخی موارد وقتی کارت گرافیک on-board در مادربورد از کار می‌افتد ما می‌توانیم با اتصال کارت گرافیک اختصاصی به مادربورد مشکل عدم نمایش تصویر را حل کنیم. گاهی اوقات هر دو گرافیک ادغام شده و کارت گرافیک اختصاصی می‌توانند به‌طور همزمان برای نمایش روی مانیتورهای جداگانه استفاده شوند. مزایای اصلی گرافیک ادغام شده شامل هزینه، فشرده سازی، سادگی و مصرف انرژی کم است؛ و ضعف آن عملکرد ضعیف گرافیک ادغام شده‌است زیرا پردازنده گرافیکی منابع سیستم را با CPU به اشتراک می‌گذارد. یک کارت گرافیک اختصاصی حافظه دسترسی تصادفی (VRAM)، سیستم خنک‌کننده مخصوص خود و تنظیم کننده‌های برق اختصاصی با تمام اجزای طراحی شده مخصوص برای پردازش تصاویر ویدئویی دارد. ارتقاء به یک کارت گرافیک اختصاصی از بار محاسبات پردازنده و حافظه مصرفی سیستم (RAM) می‌کاهد، بنابراین پردازش گرافیکی نه تنها سریعتر خواهد بود بلکه عملکرد کلی کامپیوتر نیز بهبود می‌یابد.[نیازمند منبع]

کارکرد به زبان ساده ‌ویرایش

واحد پردازش گرافیکی در پی همبستگی با اپلیکیشن‌های نرم‌افزاری، اطلاعاتی درباره یک فرتور را به کارت گرافیک می‌فرستد. کارت گرافیک بر پایه اطلاعات دریافت‌شده از پردازشگر، شیوه بکارگیری از پیکسل‌ها برای ساخت یک فرتور را درمی‌یابد. سپس اطلاعات به‌دست‌آمده از برآورد کار را از راه کابل میان خود و نمایشگر به نمایشگر روانه می‌کند.

ویدئو رمویرایش

ویدئو رم Video RAM (VRAM) یک حافظه مخصوص است که کارت گرافیک از آن برای ذخیره‌سازی و دسترسی به داده‌های گرافیکی استفاده می‌کند.[۱]

هسته تنسورویرایش

یکی از فناوری های اصلی و مدرن در جدیدترین نسل ریزمعماری کارت گرافیک است هسته تنسور یکی از واحد های پردازش تخصصی است که از زمان معرفی از نسل های گذشته بصورت قابل توجهی پیشرفت را در آن میتوان حس کرد هسته ی تنسور یکی جدیدترین ابتکارات شرکت انویدیا در جهان گرافیک مدرن است که در پایه محصولات این شرکت تاثیر بسیار زیادی داشته است. در دنیایی امروزه هسته تنسور در فعالیت های لپتاپ ها و کامپیوتر های شخصی و مرکز دیتا ها نقش دارند.

هسته های تنسور دارای دو بعد مختلف است:

1.تنسور تک بعدی(برداری)  2.تنسور دو بعدی (ماتریسی)

بطور خلاصه وار و ساده میتوان گفت هسته های تنسور از قسمت های کوچکی تشکیل شده اند که برای انجام کار پردازشی سنگین به کارت گرافیک کمک میکنند و کار را برای انجام فعالیت آن ساده میکنند.[۲]

هسته کودا (CUDA)ویرایش

هسته های کودا (CUDA) در کارت گرافیک ها یکی از بحث برانگیز ترین و جزو اجزای مهم و تاثیر گذار بخش اطلاعات فنی کارت های گرافیک شرکت انویدیا به شمار میرود

هسته ی کودا چیزی شبیه کارت گرافیک است که مسئولیت پردازش تصاویر را بر عهده دارد با مقدار اندکی تفاوت دارای پیچیدگی معماری کمتری است اما در مقدار گسترده تری در کارت گرافیک قرار میگیرد ب طور طبیعی پردازنده های معمولی دارای 2 الی 16 هسته است اما این تعداد در هسته های کودا به عدد 100 تا میرسد که عدد قابل توجهی برای یک هسته کارت گرافیک است

امروزه هسته های کارت های گرافیک مدرن و جدید به هزار یا بیشتر از آن میرسد که عدده بی نظیری محسوب میشود.

پردازش موازیویرایش

کارهسته کودا این است که در انجام کار بصورت موازی عمل میکنند در صورتی که دارای دو یا چهار یا هشت هسته باشد و زمانی که پردازش بصورت جداگانه در هسته های متفاوت انجام میشود قسمت های مختلف تاثیر بسزایی در اجرای بازی مختلف دارد بصورتی که توانایی اجرای آنها را به نحوه چشمگیری افزایش دهد مخصوصا در اجرا و پردازش بازی مختلف کامپیوتری شخصیت های داستانی و ….. بصورت مجزا در هسته ی آن اجرا و به نمایش دراورده میشود تا فعالیتی که فرد به آن مشغول است به نحوه بهتری انجام شود.[۳]

GDDR SDRAMویرایش

در حافظه‌های GDDR تراشه‌های حافظه و پردازنده‌ی گرافیکی هر دو به یک PCB (برد مدار چاپی یا Substrate) متصل شده است و مسیرهای ارتباطی نازکی با تعداد مشخص (کانکشن‌ها) از هر تراشه به GPU رفته و باعث ایجاد ارتباط میان پردازنده و حافظه‌ی گرافیکی می‌شود.[۴]

HBMویرایش

حافظه با پهنای باند بالا high-bandwidth memory که به اختصار HBM  خوانده می شود. HBM فناوری تولید شده توسط AMD که چندین سال قبل ابداع و به ایده نابی برای حافظه های ویدئویی مبدل گشت. HBM هفت برتری نسبت به تراشه های GDDR5  و البته نقاط ضعفی نیز دارد. اما مهمترین نقطه قوت آن پهنای باند بالا است.

DLSSویرایش

DLSS در لغت مخففی از عبارتِ Deep Learning Super Sampling به مفهومِ نمونه برداریِ تصاویر با کمکِ یادگیریِ عمیق در واحدِ هوش مصنوعی است.[۵]

SLIویرایش

لینک رابط مقیاس پذیر Scalable Link Interface به اختصار SLI، یک قابلیت و تکنولوژی‌ای است که در اختیار شرکت انویدیا (NVidia) بوده و توسط آن می‌توان چندین کارت گرافیک با واحد پردازنده گرافیکی (GPU) یکسان را به یکدیگر وصل کرد و از قدرت پردازشی همه آن‌ها بصورت یک خروجی واحد بهره برد.[۶]

کراس فایرویرایش

کراس فایر نام یک فناوری معرفی شده توسط شرکت کانادایی ATI می‌باشد که توسط این فناوری امکان استفادهٔ هم زمان از چند کارت گرافیکی توسط یک مادربرد به کاربران داده می‌شود. به واسطهٔ این فناوری، یک چیپست کنترل کننده بر روی برد اصلی نصب می‌شود و وظیفهٔ کنترل کانال‌های واسطه و ادغام اطلاعات آن‌ها برای نمایش بر روی صفحهٔ نمایشگر بر عهدهٔ این چیپست می‌باشد.

کاربرد آن در گیمینگویرایش

از کاربرد های این تکنولوژی میتوان به ادغام و پردازش موازی و همزمان 2 کارت گرافیک اشاره کرد و از موفق ترین کارت گرافیک های این عرصه کراس فایر میتوان به کارت گرافیک xfx rx580 ساخت شرکت تایوانی ایکس اف ایکس اشاره کرد.[۷]

هش ریتویرایش

هش ریت» یا قدرت هش (Hashrate) به میزان سرعتی گفته می‌شود که «استخراج‌کننده» (Miner) در آن بازه، موفق به حل معمای هش شده و پاداش دریافت می‌کند. در شبکه‌ی بیت کوین، هش ریت سرعت اتمام عملیات محاسباتی در کد بیت کوین را نشان می‌دهد. هش ریت سرعت عملکرد دستگاه استخراج را نشان می‌دهد. به طور کلی ماین کردن ارزهای دیجیتال شامل پیدا کردن بلاک‌ها از طریق حل محاسبات پیچیده است، هرکدام از این بلاک‌ها شبیه به یک پازل ریاضی است و دستگاه‌های ماین در هر ثانیه میلیون‌ها بار حدس مختلف می‌زنند تا جواب صحیح را برای هر بلاک پیدا کنند.

در پروسه‌ی استخراج، احتمال رسیدن به هدف مورد نظر که با صفرهای زیادی شروع می‌شود، بسیار کم خواهد بود. به همین دلیل ماینرها مدام حدسیات خود را تغییر می‌دهند تا بالاخره به عدد هدف برسند. این تکرار تغییر دادن حدس‌های زده‌شده در ثانیه را قدرت هش دستگاه ماین می‌گویند که هرچه یک دستگاه در در یک ثانیه تعداد بیشتری حدس بزند، قوی‌تر عمل می‌کند و قدرت هش آن نیز بیشتر خواهد بود.

برای استخراج یک بلاک و دریافت جایزه‌ی آن، نرخی که توسط دستگاه ماین حدس زده می‌شود، برای موفقیت‌آمیز بودن باید برابر یا کمتر از هدف مورد نظر باشد. بدین معنی که اگر عدد به دست آمده بیشتر از عدد هدف باشد، کاربر جایزه‌ای دریافت نخواهید کرد. با تغییر درجه‌ی سختی، هدف نیز عوض خواهد شد یعنی هرچقدر درجه‌ی سختی استخراج بالاتر باشد، پیدا کردن عدد مورد نظر سخت‌تر و پیچیده‌تر خواهد بود. برای اینکه بتوان به هش مورد نظر رسید،ماینر باید بعضی از هدرهای بلاک که نانس (Nonce) نام دارند را نیز تغییر دهد. هر کدام از نانس‌ها با یک صفر شروع شده و به منظور رسیدن به هش یا هدف مورد نظر افزایش پیدا می‌کنند. نانس همان عددی است که ماینرهای بلاک چین باید به منظور حل کردن رمزنگاری بلاک‌ها، آن را پیدا کنند. هَشینگ» (Hashing) به فرآیندی گفته می‌شود که طی آن کامپیوتر ورودی‌هایی چند رقمی از هر نوع (مثلاً حروف، اعداد و نماها) را می‌گیرد و با به‌کارگیری یک فرمول ریاضی آن را خرد و مخلوط می‌کند که در انتها یک خروجی با اندازه‌ای مشخص تولید خواهد شد. در دنیای آشپزی هشینگ به معنای خرد و مخلوط کردن غذا است. «تابع هش» (Hash Function) که به آن «تابع درهمساز» نیز می‌گویند دقیقاً همین کار را می‌کند؛ این تابع، یک ورودی دریافت کرده و خروجی متفاوتی را تحویل می‌دهد. برای مثال یک تابع هش می‌تواند کلمه‌ی «سلام» را دریافت کرده و به عنوان خروجی عبارت زیر را تحویل دهد:

bda1fa48345336618741fd2c4bc02409eb098c49a9b02fb5056401b5c4dc2e5

به این خروجی که توسط تابع هش تولید می‌شود، «هش» گفته می‌شود و این فرآیند که تابع هش طی آن هش جدیدی می‌سازد هشینگ نام‌گذاری شده است. تقریباً می‌توان از هر محتوای دیجیتالی مانند یک سند، تصویر، آهنگ یا هرچیز دیگری، هش ایجاد کرد. برای هشینگ تنها از یک فرمول ریاضی استفاده نمی‌شود و تعداد زیاد فرمول ریاضی متفاوت برای تولید هش وجود دارد. همچنین لازم نیست که حتماً هش‌ها مانند مثال قبل، عددی طولانی باشند ولی برخی از توابع هش، هش‌های بسیار طولانی تولید می‌کنند. مثلاً، SHA3–512 Secure Hash Algorithm 3 یک هش با ۱۲۸ کاراکتر ایجاد می‌کند. هر تابع هش ورودی‌ها را خرد و به روش‌های مختلف مخلوط می‌کند که در نتیجه خروجی‌های متفاوتی ایجاد خواهد شد.

در دنیای رمز ارزها هرکسی می‌تواند با استفاده از علم ریاضی برای خود تابع هش بسازد. انواع متفاوتی از تابع هش وجود دارد که می‌توان آن را با استفاده از روش‌هایی گوناگون ساخت. در اینجا ما نحوه‌ی عملکرد تابع هش SHA-256 را توضیح می‌دهیم چرا که پرکاربردترین تابع هش در دنیا بهشمار می‌رود. SHA-256 عضو توابع هش رمزنگاری است که برای استخراج بیت کوین به‌کار برده می‌شود. در استخراج بیت کوین از این هش به عنوان الگوی «اثبات کار» (Proof of Work) استفاده می‌شود

نوسان‌ساز کریستالویرایش

نوعی نوسان‌ساز الکترونیکی است که از قانون تشدید (Resonance) و اثر پیزوالکتریک (Piezoelectric) در کریستال کُوارتز استفاده می‌کند. این نوسان‌ساز برای زمان‌بندی (Timing) و تولید سیگنال ساعت (Clock signal) در مدارهای الکترونیک استفاده می‌شود.

جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

  1. «VRAM چیست و چه مقدار از آن برای گیمینگ لازم است؟». ویجیاتو. ۲۰۲۰-۰۸-۰۴. دریافت‌شده در ۲۰۲۱-۰۱-۰۷.
  2. گیمستان (۲۰۲۲). «خرید کارت گرافیک ارزان». گیمستان.
  3. گیمستان (۲۰۲۲). «هسته های cuda». هسته های cuda.
  4. «بررسی جامع استانداردهای حافظه‌ GDDR و HBM؛ تفاوت‌ها و ویژگی‌ها». زومیت. ۲۰۱۹-۰۵-۲۷. دریافت‌شده در ۲۰۲۱-۰۱-۰۷.
  5. «کارکرد DLSS در کارت‌های گرافیک RTX انویدیا». زومجی. ۲۰۱۸-۰۹-۰۶. دریافت‌شده در ۲۰۲۱-۰۱-۰۷.
  6. نصیری، امیررضا (۲۰۱۶-۰۱-۲۵). «قابلیت SLI در کارت گرافیک انویدیا چیست؟». بایت گیت. دریافت‌شده در ۲۰۲۱-۰۱-۰۷.
  7. گیمستان (۲۰۲۲). «کارت گرافیک xfx rx580». کارت گرافیک xfx rx580.