مقایسه انواع پردازنده گرافیکی موبایل (GPU)

GPU یا پردازنده گرافیکی موبایل یک پردازنده اختصاصی است که برای تسریع در اجرای برنامه‌های گرافیکی، رابط کاربری و محتوای سه بعدی در گوشی‌های موبایل طراحی شده است. اجرای روان بازی‌های ویدیویی سه بعدی و رابط کاربری گرافیکی که در اصطلاح GUI نامیده می‌شود، نمونه‌هایی هستند که GPU برای پاسخگویی به آنها طراحی شده است. با ما در ادامه این مطلب همراه باشید تا اهمیت وجود و کارایی پردازنده گرافیکی موبایل را از جنبه‌های مختلف بررسی کنیم.

 

پردازنده گرافیکی موبایل را بهتر بشناسیم

چندین سال پیش پردازنده گرافیکی به عنوان یک ویژگی و قابلیت خوب، فقط در تلفن‌های همراه رده بالا تعبیه می‌شد و از تکنولوژی‌های خاصی نیز استفاده می‌کرد. امروزه، با توسعه فناوری ساخت تلفن‌های همراه و همه کاره بودن نمایشگرهای گرافیکی، نیاز به حضور GPU در تلفن‌های هوشمند بیش از پیش احساس می‌شود. همین امر نیز موجب شد تا این قطعه به یکی از اصلی‌ترین تجهیزات و واحدهای پردازش در انواع گوشی تبدیل شود. GPU به عنوان یک دستورالعمل و موتور قدرتمند برای پردازش داده‌های متعدد طراحی شده و می‌تواند فرآیندها را به صورت موازی اجرا کند. گرافیک سه بعدی، یکی از بهترین نمونه‌های پردازش موازی با توان بالا در GPU است. زیرا GPU (واحد پردازش گرافیکی) می‌تواند در هر ثانیه میلیاردها پیکسل یا راس و همچنین عملیات نقطه شناور (floating-point) را پردازش کند. در قلب پردازنده گرافیکی موبایل یک یا چند واحد Shader (از نوع SIMD) قرار دارند که رئوس و قطعات (پیکسل) مستقل را پردازش می‌کنند. پردازنده‌های گرافیکی همچنین می‌توانند به راحتی از یک واحد Shader به هزاران واحد Shader به هم پیوسته و گروه بندی شده، Scale شده و امکان پردازش موازی و بالا بردن کارایی برنامه مورد نظر را فراهم آورند. طرح‌های Shader سطح بالا می‌توانند میلیاردها دستورالعمل را در هر چرخه برای پردازش گرافیک،OpenCL ، OpenVX و … با نرخ بیش از 1.2 گیگاهرتز اجرا کنند.

 

تفاوت CPU و GPU در چیست؟

CPU دارای چگالی محاسباتی کم و منطق کنترل پیچیده بوده و به دلیل وجود واحد Cache با ظرفیت بالا، برای انواع عملیات سریالی بهینه سازی شده است. CPU همچنین دارای واحدهای اجرایی (ALU) کمتر و سرعت بالایی در اجرای دستورات محاسباتی گوناگون با تاخیر کم است. CPUهای جدید، قابلیت موازی سازی بهتر و کاراتری نیز دارند. اما GPU دارای چگالی محاسباتی بالا بوده و به دلیل طراحی ذاتی برای پردازش‌های موازی، تعداد واحدهای اجرایی در آن نیز بالاست. بازدهی این نوع پردازنده بسیار بالا بوده و تحمل تاخیر در آن نیز بیشتر است. GPUهای جدیدتر منطق کنترل جریان بهتری دارند و شبیه به CPU عمل می‌کنند.

در ابتدا، CPU به عنوان واحد پردازش مرکزی، محاسبات مربوط به GPU را انجام ‌می‌داد. اما با توسعه برنامه‌های کاربردی و نیاز آنها به گرافیک قوی‌تر، درخواست‌های ارسالی به CPU افزایش یافته و این فشار مضاعف عملکرد CPU را تضعیف می‌کرد. به همین دلیل نیز پردازنده‌های گرافیکی طراحی شدند تا بار روی CPU را تعدیل کرده و به اجرای سریع‌تر برنامه‌های مختلف کمک کنند. انواع پردازنده‌های گرافیکی در اجرای بازی‌های رایانه‌ای به خوبی عمل کرده و امکان تولید رندرهای گرافیکی روان و باکیفیت بالا را فراهم می‌کنند. معماری پردازنده‌های گرافیکی تا حدی شبیه معماری CPU هستند. با این حال، CPUها برای پاسخگویی و پردازش دستورالعمل‌های اساسی کامپیوتر به کار می‌روند و مسئول تفسیر دستورات رایانه می‌باشند. در حالی که پردازنده‌های گرافیکی روی ارائه محتوای گرافیک، تمرکز می‌کنند. CPUها می‌توانند دو رشته (دستورالعمل مستقل) در هر هسته (واحد پردازنده مستقل) را اجرا کنند. در حالی که یک هسته GPU می‌تواند چهار تا ده رشته را هر هسته اجرا کند. پردازنده گرافیکی به دلیل معماری پردازش موازی، قادر به ارائه تصویر سریع‌تری نسبت به CPU است. CPU همچنین دارای سرعت کلاک بالایی است و می‌تواند محاسبات را با سرعت بیشتری نسبت به GPU انجام دهد.

 

تفاوت گرافیک گوشی با کامپیوتر در چیست؟

شاید برای شما نیز این سوال به وجود آمده باشد که چه تفاوتی میان GPU تلفن همراه و کامپیوتر رومیزی وجود دارد؟ به طور کلی، تفاوت پردازنده گرافیکی موبایل و کامپیوتر را می‌توان از سه جهت بررسی کرد:

 

قدرت

قدرت تلفن‌های همراه نسبت به انواع کامپیوتر‌های شخصی و رومیزی کمتر است. بنابراین، شرکت‌های سازنده، برای از دست نرفتن عمر باتری، GPU تلفن همراه را به گونه‌ای طراحی کردند که سرعت عملکرد آنها تا حدودی نسبت به پردازنده گرافیکی کامپیوتر کُندتر بوده و مصرف برق آنها بالا نرود. از طرفی، مصرف برق کمتر می‌تواند به کنترل دمای دستگاه و اجزای داخلی آن نیز کمک کند.

 

ابعاد

پردازنده گرافیکی موبایل یک تراشه کوچک با اجزا و قطعات داخلی کوچک‌تر از یک پردازنده گرافیکی در رایانه‌های شخصی رومیزی است.

 

عملکرد

عملکرد پردازنده گرافیک کامپیوتر، نسبت به پردازنده گرافیکی موبایل بهتر و قوی‌تر است. زیرا یک تلفن همراه هوشمند، هیچ محتوایی را رندر نمی‌کند. بلکه تلاش می‌کند تا یک بافت شطرنجی مانند را روی صفحه، نمایش دهد. انواع بازی‌های ویدیویی و موبایل نیز از حیث گرافیک با یکدیگر تفاوت بسیاری دارند. زیرا در تلفن‌های همراه، تقریبا همه چیز از قبل تنظیم شده و حتی دستگاه می‌تواند بخش‌هایی از محتوا که جزئیات بالایی دارند را به دلخواه خود حذف کرده و نمایش ندهد. از طرفی، کند بودن پردازنده موبایل، نیز به خودی خود، ضعف عملکردی آن در برابر پردازنده گرافیکی کامپیوتری را تشدید می‌کند.

 

انواع چیپست‌های گرافیک موبایل

امروزه شرکت‌های مختلف به تولید تراشه‌ها و پردازنده‌های موبایل می‌پردازند و مدل‌های مختلف این پردازنده‌ها توسط سازندگان تلفن‌های هوشمند به کار می‌روند. در این میان برخی از انواع پردازنده های گرافیکی موبایل بسیار محبوب و پرطرفدار هستند که از میان آنها می‌توان به تراشه‌های Bionic، Snapdragon، Exynos، Kirin، Dimensity و Helio اشاره کرد. این برندها در سال‌های اخیر مدل‌های مختلفی از انواع پردازنده گرافیکی موبایل را تولید و روانه بازار کرده‌اند که نام برخی از آنها در میان برترین چیپست‌های موبایل سال نیز دیده می‌شود. اما به طور کلی پردازنده‌های گرافیکی موبایل در دو نوع مجتمع و مجزا عرضه می شوند.

 

گرافیک مجتمع یا Integrated

گرافیک مجتمع، یک GPU است که درون پردازنده اصلی دستگاه تعبیه شده است. سخت افزار گرافیک مجتمع از حافظه جداگانه برای امور گرافیکی استفاده نمی‌کند. اما GPU از حافظه سیستم (به طور مشترک با CPU) استفاده می‌کند. از آنجا که گرافیک مجتمع، درون پردازنده تعبیه شده، انرژی کمتری مصرف کرده و گرمای کمتری نیز به وجود می‌آورد. همین امر نیز به حفظ دوام و عمر باتری کمک می‌کند. پردازنده‌هایی با چیپست گرافیک مجتمع، بیشتر در سیستم عامل‌های دستگاه‌های کوچک و جمع و جور مانند انواع تلفن هوشمند و تبلت به کار می‌روند.

 

گرافیک مجزا یا Discrete

گرافیک گسسته یک سخت افزار GPU می‌باشد که از پردازنده اصلی مجزا شده است. گرافیک مجزا دارای حافظه مختص خود (غیر اشتراکی با CPU) است. جدا بودن این مدل گرافیک از تراشه پردازنده موجب می‌شود تا پردازنده گرافیکی، انرژی بیشتری مصرف کرده و مقدار قابل توجهی گرما تولید کند. با این حال، یک گرافیک مجزا دارای حافظه و منبع قدرت اختصاصی است و عملکرد بالاتری نسبت به چیپست‌های گرافیک‌های مجتمع ارائه می‌دهد. کارت‌های گرافیک مجزا در رایانه‌های شخصی و رومیزی به کار می‌روند.

 

بهترین گرافیک موجود در بازار گوشی‌های مدرن کدام است؟

اگر شما نیز به دنبال خرید یک GPU مناسب و با قابلیت هستید، باید بتوانید با مقایسه پردازنده‌ های گرافیکی موبایل یک گزینه متناسب با نیازهای خود را انتخاب و سپس آن را خریداری کنید. در همین راستا، وب‌سایت‌های مختلف به بررسی انواع پردازنده پرداخته و با رتبه بندی پردازنده‌ های گرافیکی موبایل شما را در انتخاب تراشه مناسب راهنمایی می‌کنند. برندهایی مانند Nvidia ،Advanced Micro Devices (AMD) ،Intel و Arm برخی از بازیگران اصلی بازار جی پی یو گوشی و کامپیوتر در سراسر دنیا هستند و همه ساله محبوب‌ترین و برترین انواع پردازنده گرافیکی موبایل را تولید و به بازار جهانی عرضه می‌کنند.

 

سخن پایانی

ما در این مطلب به معرفی و بررسی پردازنده گرافیکی موبایل یا GPU پرداختیم و دیدیم که این قطعه سخت افزاری در تلفن همراه یا دیگر دستگاه‌های ‌هوشمند شما به کار رفته و از طریق ارتقاء سخت افزاری، امکان استفاده از قابلیت پردازش موازی را برای این دستگاه فراهم می‌آورد. ما همچنین با انواع پردازنده گرافیکی موبایل و تفاوت گرافیک گوشی و کامپیوتر نیز بحث کرده و در پایان، برخی از برترین برندهای تولید کننده جی پی یو گوشی باکیفیت در سراسر دنیا را معرفی کردیم.