Bilgi işlem cihazlarında, verileri işleyen bir işleme birimimiz var. Bu birim, merkezi işlem birimi olarak bilinir. Bu birimin ana görevleri arasında verilerin kodlanması ve kodunun çözülmesi, verilerin depolanması, verilerin işlenmesi ve derlenmesi, verilerin yürütülmesi vb. Yer alır. İşlemci cihazın işleme veya çalışma hızını belirler. Büyük miktarda veri üzerinde çalışırken, daha büyük bellek depolaması gerektirir. Günümüzde görüntü işleme tekniklerinin artmasıyla birlikte yüksek çözünürlüklü resimlerin, net grafiklerin vb. Tadını çıkarıyoruz. Bu teknikler için gereken matematiksel işlemler çok büyük ve daha hızlı bir işlem birimi gerektiriyor. Bunun üstesinden gelmek için, Grafik İşleme Birimi (GPU) ön plana çıktı.
Grafik İşleme Birimi nedir?
İşlem birimleri, bir bilgi işlem cihazında hesaplamalar yapmak için kullanılır. 3D görüntüler, Yüksek Çözünürlüklü video akışı, Grafikler vb. Gibi teknoloji kavramlarının ortaya çıkmasıyla birlikte tanıtıldı. Bu kavramları bir donanım cihazında uygulamak için, büyük ve karmaşık matematiksel işlemler daha hızlı ve daha hızlı gerçekleştirilmelidir.
Merkezi işlem birimi, frekansı yüksek olmasına rağmen, bu kadar büyük ölçekli hesaplamaları etkin bir şekilde işleyemez. Böylece, yüksek frekansla daha büyük hesaplamaları gerçekleştirmek için özel bir işlem birimi tanıtıldı. Bu işlem birimine Grafik İşlem Birimi adı verildi. GPU, esas olarak bilgisayar grafikleri ve görüntü işlemeye dayalı hesaplamalar için kullanılan özel bir elektronik cihazdır. Bunlar ya SoC mikroişlemci veya ana işlemci ile birlikte veya özel bellek birimleri ile bağımsız yongalar olarak mevcuttur.
Hesaplamalı Fonksiyonlar
3D bilgisayar grafikleri ile ilgili hesaplamalar için GPU, tasarımında bulunan transistörleri kullanır. 3B grafiklerin etrafındaki hesaplamalar, köşelerin döndürülmesi ve farklı koordinat sistemlerine çevrilmesi, doku haritalama ve çokgen oluşturma gibi geometrik işlemleri içerir. Birçok yeni GPU işlevi, aynı zamanda, takma adın azaltılması için CPU, yüksek hızda örnekleme ve enterpolasyon tekniklerinin işlevselliğini de içerir.
Günümüzde derin öğrenme ve makine öğrenimi teknolojilerindeki artışla birlikte GPU kullanımında muazzam bir artış görüldü. Derin öğrenme modelini eğitmek için daha fazla sayıda karmaşık hesaplamanın yapılması gerekir. GPU kullanımı, makine öğrenimi modellerinin eğitimini daha kolay bir iş haline getirdi.
Grafik işlem birimlerinin CPU'dan 250 kat daha hızlı olduğu bulunmuştur. GPU hızlandırmalı video kod çözme işleminde, GPU, video kod çözme işleminin bölümlerini ve video son işlemeyi gerçekleştirir. Bu amaçla yaygın olarak kullanılan API DxVA, VDPAU, VAAPI, XvMC, XvBA'dır. Burada DxVA, Windows tabanlı işletim sistemi içindir ve geri kalanlar Linux tabanlı ve Unix benzeri işletim sistemleri içindir. XvMC yalnızca MPEG-1 ve MPEG-2 ile kodlanmış videoların kodunu çözebilir.
GPU tarafından gerçekleştirilebilecek video kod çözme işlemleri aşağıdaki gibidir:
- Hareket Tazminatı
- Ters Ayrık Kosinüs Dönüşümü
- Ters değiştirilmiş ayrık kosinüs dönüşümü.
- Döngü içi deblokaj filtresi
- Çerçeve içi tahmin
- Ters nicemleme
- Değişken uzunlukta Kod Çözme
- Uzaysal-zamansal görüntü ayrıştırma
- Otomatik geçmeli kaynak algılama
- Bit akışı işleme
- Mükemmel piksel konumlandırma
Grafik İşlem Birimi Mimarisi
GPU genellikle CPU ile birlikte bir yardımcı işlemci olarak kullanılır. Bu sayede CPU, genel amaçlı bilimsel ve mühendislik hesaplamalarını daha yüksek frekansla gerçekleştirebilir. Burada, kodun zaman alıcı ve hesaplama yoğun kısmı GPU'ya taşınırken, kalan kod hala CPU üzerinde çalışır. GPU, kodu paralel olarak işleyerek sistemin performansını artırır. Bu tür bir bilgi işlem, Karma Hesaplama olarak bilinir.
Grafik İşlem Birimi Mimarisi
İki ila sekiz CPU çekirdeği içeren CPU'nun aksine, GPU yüzlerce küçük çekirdekten oluşur. Tüm bu çekirdekler paralel işlemde birlikte çalışır. GPU'nun paralel hesaplama mimarisinin işlevlerini etkili bir şekilde kullanmak için NVIDIA'daki uygulama geliştiricileri, 'CUDA' adlı paralel bir programlama modeli tasarladılar.
GPU mimarisi, modeline göre farklılık gösterir. GPU'nun genel mimarisi Çoklu İşlem Kümelerinden oluşur. Bu kümeler birden çok Akış çok işlemcisi içerir. İşte akışın her biri çoklu işlemciler katman-1 yönerge önbelleği katmanı ile ilişkili çekirdekler içerir.
GPU Formları
İşlevselliklerine ve işleme yöntemlerine bağlı olarak, piyasada farklı GPU biçimleri mevcuttur. Kişisel bilgisayarlarda iki ana GPU biçimi vardır - özel grafik kartı, tümleşik grafikler. Özel grafik kartı, Ayrık GPU olarak da bilinir. Tümleşik grafikler, Birleşik bellek mimarisi, paylaşılan grafik çözümleri olarak da bilinir.
GPU'nun çoğu, 3D grafik işleme, oyun vb. Uygulamaları dikkate alınarak tasarlanmıştır. GeForceGTX özellikle oyun için tasarlanmıştır, Nvidia Titan bulut bilgi işlem için tasarlanmıştır, Nvidia Quadro iş istasyonu ve 3D animasyonlar için tasarlanmıştır, Nvidia Tesla bulut için tasarlanmıştır iş istasyonu ve yapay zeka eğitimi, otomatikleştirilmiş araba için tasarlanmış Nvidia Drive PX vb.
Özel Grafik Kartı
Özel GPU'lu sistemler 'DIS Sistemleri' olarak bilinir. Burada adanmış olan, bu GPU yongalarının özel bir Veri deposu yalnızca kart tarafından kullanılır. Bunlar, genellikle PCI Express veya Accelerated Graphics Port gibi genişletme yuvaları kullanılarak ana kartla arayüzlenir. Bu çipler kolayca değiştirilebilir veya yükseltilebilir. Boyut ve ağırlık kısıtlamaları nedeniyle, taşınabilir bilgisayarlardaki özel GPU, standart olmayan bir yuva üzerinden arayüzlenir.
Entegre Grafik İşleme Birimi
Bu tip GPU'nun özel bir RAM birimi yoktur. Bunun yerine, çalışması için bilgisayar belleğinin bir kısmını kullanır. Bu GPU, yonga setinin bir parçası olarak ana karta entegre edilebilir veya CPU ile aynı kalıp üzerine kurulabilir. Bunlar, ayrılmış grafik kartından daha az kapasiteye sahiptir, ancak uygulanması daha az maliyetlidir. Intel HD Graphics ve AMD Accelerated Processing Unit, bu GPU'nun örnekleridir.
Hibrit Grafik İşleme
Bu GPU'nun işlevselliği, özel grafik kartı ile entegre grafik kartı arasındadır. Bu, sistem belleğinin bir bölümünü kullanır ve ayrıca küçük bir ayrılmış bellek önbelleğine sahiptir. Bu özel önbellek, RAM'in yüksek gecikmesini telafi eder. ATI’nin hiper belleği ve Nvidia’nın TurboCache’i, yaygın olarak kullanılan Hibrit Grafik İşleme Birimleridir.
Akış İşleme ve Genel İşleme GPU’ları
Bunlar halk arasında GPGPU olarak adlandırılır. Genel amaçlı grafik işleme birimi, bilgisayar çekirdeklerini gerçekleştirmek için genellikle değiştirilmiş akış işlemcisi olarak kullanılır. Bu konsepti kullanarak, modern grafik hızlandırıcının gölgelendiricisinin muazzam hesaplama gücü, genel amaçlı bilgi işlem gücü olarak kullanılır. Büyük vektör işlemleri için bu yöntem, basit bir CPU'dan daha yüksek performans sağlar.
Harici GPU
Büyük bir harici sabit diske benzer şekilde, bu grafik işlem birimi bilgisayar biriminin dışında da mevcuttur. Bunlar ayrıca dizüstü bilgisayarlara harici olarak bağlanır. Dizüstü bilgisayarlar genellikle iyi miktarda RAM ve yeterince güçlü bir CPU'ya sahiptir. Güçlü bir grafik işlemcisi yerine dizüstü bilgisayarlar, daha az güçlü ancak daha enerji verimli bir yerleşik grafik yongasıyla yerleştirilmiştir. Bunlar, oyun grafikleri gerçekleştirmek için yeterince güçlü değildir ve daha yüksek grafik oyunlarını desteklemez. Dolayısıyla, bu Harici GPU, daha yüksek performanslar için dizüstü bilgisayarlarla kullanılır.
Yüksek grafikler ve iyi görüntü çözünürlüklerine yönelik artan taleple birlikte, daha güçlü GPU'lara olan talep de artıyor. Güçlü GPU'nun kullanılabilirliği ile, makine öğrenimi ve derin öğrenme gibi yüksek işleme teknolojileri alanında çok daha fazlası elde edilebilir. GPU ayrıca oyun endüstrisinde muazzam bir patlamayı hızlandırdı. GPU'nun gücünü tam olarak kullanan birçok yüksek grafikli oyun piyasaya sürüldü. Dizüstü bilgisayarlara harici olarak hangi tür GPU takılabilir?
SSS
1). GPU bir Grafik kartı mı?
Bilgi işlem cihazında bulunan bir grafik kartı tam bir donanım parçasıdır. GPU ise grafik kartında bulunan bir çiptir.
2). Hangisi daha hızlı bir CPU veya GPU?
Günümüzde GPU, geleneksel CPU'ya kıyasla daha büyük bellek birimleri, daha fazla işlem gücü ve daha büyük bellek bant genişliği ile mevcuttur. Dolayısıyla, GPU'nun CPU'dan yaklaşık 50 ila 100 kat daha hızlı olduğu bulunmuştur.
3). Bir GPU'nun kaç çekirdeği vardır?
GPU paralel hesaplama yapar. Birlikte çalışan yüzlerce küçük çekirdeğe sahiptir. Bu devasa paralel hesaplama, GPU'ya üstün bilgi işlem gücünü verir.
4). RTX veya GTX daha mı iyi?
GTX 1080 Ti ile karşılaştırıldığında, RTX 2080 daha yeni teknolojiye sahiptir ve daha iyi, daha hızlı performans sunar. RTX, GTX'e kıyasla daha düşük maliyetlidir.
5). GPU bir CPU'nun yerini alabilir mi?
GPU, CPU'dan daha hızlıdır. Aynı anda birçok görevi yerine getirerek görevi çok hızlı gerçekleştirirler. Ancak yalnızca belirli daha yüksek frekanslı işlemleri gerçekleştirebilir ve kesintilerin değiştirilmesi gibi diğer tüm işlemler, veri depolama CPU tarafından yapılır. Hayır, GPU bir CPU'nun yerini alamaz.
