واحد پردازش گرافیکی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

فهرست مندرجات

[ویرایش] واحد پردازش گرافیکی

یک واحد پردازش گرافیکی یا به اختصارGPU (البته گاهی اوقات نیز به واحد پردازندهٔ بصری یا VPU نیز نامیده می‌شود)یک ابزار اختصاصی برای رندر کردن(به طور طبیعی به نظر رسیدن تصویر) گرافیکی در کامپیوترهای شخصی و ایستگاه های کاری یا در کنسولهای بازی می‌باشد . واحدهای پردازش مرکزی جدید برای اداره کردن و ارائه دادن کارهای دیداری(گرافیکی) و دیگر ویژگی‌های آن‌ها ، آن‌ها را بسیار کارآمد تر از واحد‌های پردازندهٔ مرکزی یا CPU در پردازش الگوریتم‌های پیجیده قرارمی دهد.
یک GPU معمولا بر بالای کارتهای گرافیکی قرارمی گیرد ؛ اگرچه کارتهای گرافیکی غیر حرفه‌ای مستقیما بر روی مادر بورد (OnBorad)قرار می‌گیرند.
یک GPU ابزاری است که شامل تعدادی از عملگر‌های ابتدایی گرافیکی است که آنها را نسبت به CPU‌ها در به تصویر کشیدن تصویر بر صفحه بسیار سریعتر می‌نماید .


رایج ترین عملگر‌ها برای گرافیک دو بعدی کامپیوترها شامل عملگر BitBLT است ؛ که معمولا در سخت افزار‌های مخصوص یک "Biltter" نامیده می‌شود ، و عملگر‌هایی برای کشیدن مستطیلها ،مثلثها،دایرهها و قوسها می‌باشد .پردازنده‌های گرافیکی جدید؛ گرافیک سه بعدی را تیز در رایانه‌ها حمایت می‌کنند .

[ویرایش] تاریخچه

اوایل دههٔ ۱۹۸۰

واحدهای پردازندهٔ گرافیکی از چیپ‌های گرافیکی بکپارچه در آغاز دهه ۸۰ و ۹۰ زاده شد.این چیپ‌ها محدود به پشتیبانی از BitBLt بود و غالبا از شیوهٔ طراحی قالب حمایت نمی‌کرد .بعضی از GPUها توانایی اجرای چندین عملگر را در فهرست نمایش را دارا می‌باشند ،و همچنین می‌توانند از DMA برای کاهش بارگذاری روی پردازنده استفاده کنند . یک نمونهٔ اولیه ANTIC بود که به عنوان یک کمک پردازنده در آتاری۸۰۰ و آتاری ۵۲۰۰ استفاده شد.در اواخر دههٔ ۸۰ و اوایل دههٔ ۹۰ سرعت بالاتر ریزپردازندههای همه منظوره به ابزاری محبوب برای GPUهای گران قیمت تبدیل شدند .چند بورد گرافیکی گران قیمت که برای رایانه‌های شخصی و ایستگاه‌های کاری استفاده می‌شد؛ عبارت بودند از TI سری TMS۳۴۰ (یک CPUی ۳۲بیتی بهینه سازی شده برای استفاده در کارهای گرافیکی؛ همراه با کنترلگر بافر بر روی چیپ آن) برای اجرای سریع رسم توابع ؛این‌ها مخصوصا براییک نوع خاص از GPUها) استفاده در CAD معروف هستند .همچنین بسیاری از چاپگر‌های لیزری شرکت اپل دارای فنآوری PostScript raster image processor (=سیستم زبان گرافیکی که به کاربر این امکان را می‌دهد که آن روی چاپگر ظاهر می‌شود را می‌دهد.)(بر روی یک CPUی سری ‍‍موتورلا ۶۸۰۰‍ و یا CPUهای سریعتر ‍RISC(=طراحیCPU که مجموعه دستورات آن حاوی دستورات سریع الاجرا و ساده‌است که نوشتن برنامه را مشکلتر ولی سریعتر می‌کند) مانندAMD ۲۹۰۰ یا Intel i۹۶۰ . تعداد کمی از کابردهای خصوصی شده از پردازندهٔ دیجیتال سیگنال برای گرافیکی ۳-بعدی استفاده می‌کنند از قبیل بازی‌های Atari Games'Hard Drivin یا Race Drivin .
همچنان که فن آوری پردازشگرها پیشرفت می‌کرد ؛ سرانجام برای طراحی حرکت و توابع BitBLT بر روی یک بورد امکان پذیر شد (و سرانجام برروی یک چیپ) مانند یک کنتلگر منطمfram Buffer مانند VGA .

[ویرایش] دهه ۱۹۸۰

‍‍کمودور آمیگا اولین وسیلهٔ پرفروش در حوزهٔ رایانه بود که شامل یک biltter در قسمت سخت افزار گرافیکی خود بود و سیستم گرافیک رایانه IBM ۸۵۱۴ اولین رایانهٔ شخصی بود که اولین کارت گرافیکی ۲-بعدی را شامل می‌شد.
آمیگا در زمان خودش بی نظیر بود چرا که یکی از خصوصیات آن که امروزه به سیستم شتاب دهندهٔ گرافیکی شناخته می‌شود را دارا بود .تقریبا تمام بار تولید توابع گرافیکی بر عهدهٔ سخت افزار بود به طور مثال :کشید خط،پرکردن مساحتو یک کمک پردازندهٔ گرافیکی همراه با مجموعهٔ دستورات داخلی مخصوص به خود . تا قبل از ارایهٔ (و حتی تا مدتی بعد بر روی اکثر سیستم‌ها) هدف عمومی CPU این بود که با تمام جنبه‌های گرافیکی سر و کار داشته باشد

[ویرایش] دههٔ ۱۹۹۰

در اوایل دهه ی۹۰ با رشد چشمگیر Microsoft Windows ، علاقهٔ فراوانی به استفاده از سرعت بیشتر و تفکیک پذیری ۲-بعدی بالاتر bitmapped graphics) که قبلا توسط ایستگاه‌های کاری یونیکس و رایانه‌های اپل مکینتاش استفاده شده بود) ایجاد گردید .برای بازار فروش تسلط مایکروسافت به معنی تمرکز بیشتر و تلاش برروی فقط یک میانجی برنامه نویسی بود :دستگاه میانجی گرافیکی(Graphics Device Interface).
در سال ۱۹۹۱ ،S۳ Graphics؛S۳ ۸۶C۹۱۱(وجه تسمیهٔ آن پورشه ۹۱۱ بود.) به عنوان اولین شتاب دهنده تک-چیپ ۲-بعدی معرفی شد.

[ویرایش] از سال ۲۰۰۰ تا به حال

با ظهور رابط کابری DirectX نسخهٔ ۸ و توابع مشابه به نام OpenGL ؛ توانایی برنامه ریزی سایه زنی به فابلیت‌های آن‌ها اضافه شد . هر پیکسل اکنون می‌توانست توسط برنامه‌های کوجک که شامل اضافه شدن بافت تصویری به عنوان ورودی ها؛ و یک برنامهٔ کوتاه توانایی پردازش هریک از مختصات سه بعدی را پیش از نمایش تصویر دارا بود . ان ویدیا بازار را با ارایهٔ اولین چیپ که توانایی سایه زنی برنامه ریزی شده بازار را در دست گرفت با :جی فورس ۳(GeForce ۳) (که البته به NV۲۰ نیر مشهور است) . در اکنبر ۲۰۰۲ , ATI با معرفی Radoen ۹۷۰۰(که با نام R۳۰۰ نیز شناخته می‌شود) دنیا با اولین شتابدهندهٔ دایرکت ۳بعدی نسخهٔ ۹ رامعرفی کرد .

[ویرایش] توابع مربوط به یک محاسبه

GPU‌های جدید از بسیاری از ترانزیستورهایشان برای محاسبهٔ مربوط به گرافیک سه بعدی رایانه‌ها استفاده می‌کنند .آن‌ها در ابتدا برای شتاب دادن به حافظهٔ اصلی استفاده می‌شدند نقشه برداری بافت ها, رندرکردن کثیر الاضلاع‌ها و به طور کلی چند گوشه ها؛ ولی بعداً برای کارهای سخت تر از جمله : شتاب دادن به محاسبات هندسی مانند تبدیل رئوس از یک دستگاه مختصات به یک دستگاه مختصات دیگر استفاده شد .اخیراً با گسترش GPU‌ها , آنها سایه زنی‌های قابل برنامه ریزی و رئوس و بافت هارا اداره می‌کنند همچنین با بسیاری از عملگر‌های پشتیبانی شده توسط CPU‌ها و الحاقی و محاسبهٔ مقادیر واسط بین دو نقطه , با تکنیک reduce aliasing) و Color Space با دقت بسیار بالا انجام می‌دهد .



[ویرایش] پیوند به بیرون

[ویرایش] منابع

Wikipedia contributors, "GPU," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_processing_unit.