CPU & GPU

2018-09-10 14:48:56 ری قدرتمند حکمفرما بود و چیزی از خود بر جای گذاشت که روند آن همچنان نیز به وسیله کامپیوترهای مدرن مشابه مانند کامپیوترهای سری Z شرکت IBM ادامه دارد. در همان سال (1964) انجمن تجهیزات دیجیتالی (DEC) یک کامپیوتر قدرتمند با هدف کاربرد علمی و تحقیقاتی به بازا عرضه کرد. بعدها یک سیستم با نام 11 PDP-عرضه کرد که به نهایت شهرت دست یافت و این سیستم در اصل با مدارات مجتمع SSI ساخته شده بود با این تفاوت که نهایتا با اجزاء LSI تکمیل شده بود و به یکباره به کاربرد عملی رسید. بر خلاف SSI و MSI های قبلی ، اولین پیاده سازی LSI از 11PDP- شامل پردازنده‌های مرکب از چهار LSI مدار مجتمع می‌باشد.(انجمن تجهیزات دیجیتالی 1975)

کامپیوترهای با ترانزیستور پایه دارای چندین مزیت ممتاز بود. گذشته از تسهیل و ساده سازی ، قابلیت اعتماد بالا و توان مصرفی پایین تری داشتند. ترانزیستورها همچنین به پردازنده‌ها اجازه می‌دادند تا با سرعت بالاتری مورد استفاده قرار گیرد و این به علت زمان سوئیچینگ کوتاه یک ترانزیستور در مقایسه با یک لامپ الکترونی یا رله می‌باشد. در نتیجه برای هر دو حالت افزایش اعتماد و متناسب با آن افزایش چشمگیر سرعت ، المانهای سوئیچینگ پالس ساعت پردازنده در دهگان مگاهرتز در طول این دوره بدست آمد. به علاوه زمانیکه ترانزیستورهای گسسته و ICهای ریزپردازنده‌ها مورد استفاده زیادی قرار گیرند ، طراحی‌های جدید با کیفیت بالا مانند SIMD (دستورالعمل‌های منفرد با اطلاعات چندگانه) پردازنده‌های جهت دار آشکار می‌شود. این طراحی آزمایشگاهی اخیر بعدها باعث شکل گیری عصر تخصصی ابر کامپیوترها مانند نمونه ساخته شده توسط کری اینک گردید.

پیدایش ریز پردازنده‌ها در سال 1970 به طور قابل توجهی در طراحی و پیاده سازی پردازنده‌ها تاثیر گذار بود. از زمان ابداع اولین ریزپردازنده (اینتل4004)در سال 1970 و اولین بهره برداری گسترده از ریزپردازنده اینتل 8080 در سال 1974 ، این روند رو به رشد ریزپردازنده‌ها از دیگر روشهای پیاده سازی واحدهای پردازش مرکزی (CPU) پیشی گرفت ،کارخانجات تولید ابر کامپیوترها و کامپیوترهای شخصی در آن زمان اقدام به تولید مدارات مجتمع با برنامه ریزی پیشرفته نمودند تا بتوانند معماری قدیمی کامپیوترهای خود را ارتقا دهند و در نهایت ریز پردازنده‌ای سازگار با مجموعه دستورالعمل‌های خود تولید کردند که با سخت افزار و نرم افزارهای قدیمی نیز سازگار بودند. با دستیابی به چنین موفقیت بزرگی امروزه در تمامی کامپیوترهای شخصی CPUها منحصرا از ریز پردازنده‌ها استفاده می‌کنند.

نسل قبلی ریزپردازنده‌ها از اجزا و قسمت‌های بیشمار مجزا از هم تشکیل می‌شد که در یک یا چندین برد مداری قرار داشتند. اما ریزپردازنده‌ها ، CPUهایی هستند که با تعداد خیلی کمی IC ساخته می‌شوند ، معمولا فقط از یک IC ساخته می‌شوند. کارکرد در یک قالب مداری به مفهوم زمان سوئیچینگ سریعتر به دلیل حذف عوامل فیزیکی می‌باشد. مانند کاهش بهره پارازیتی خازنها ، که همگی در نتیجه کوچکی اندازه CPU هاست. این حالت باعث هم‌زمان سازی ریزپردازنده‌ها می‌شود تا بتوانند پالس ساعتی در رنج چند ده مگا هرتز تا چندین گیگا هرتز داشته باشند. به علاوه تعداد مینی ترانزیستورها روی یک IC افزایش می‌یابد و پیچیدگی عملکرد با افزایش ترانزیستورها در یک پردازنده به طرز چشمگیری باعث افزایش قابلیت CPUها می‌شود. این واقعیت به طور کامل مبین قانون مور می‌باشد که در آن بطور کامل و دقیق رشد افزایشی ریزپردازنده‌ها و پیچیدگی آنها با گذر زمان پیش بینی شده بود.

در حالیکه پیچیدگی ، اندازه ، ساختمان و شکل کلی ریزپردازنده‌ها نسبت به 60 سال گذشته کاملا تغییر کرده ، این نکته قابل توجه‌است که طراحی بنیادی و ساختاری آنها تغییر چندانی نکرده‌است. امروزه تقریبا تمام ریزپردازنده‌های معمول می‌توانند پاسخگوی اصل نیومن در مورد ماشینهای ذخیره کننده برنامه باشند.

مطابق قانون مور که در حال حاضر نیز مطابق آن عمل می‌شود ، روی کرد استفاده از فناوری جدید کاهش در مدارات مجتمع ترانزیستوری مد نظر است. در نهایت مینیاتوری کردن مدارهای الکترونیکی باعث ادامه تحقیقات و ابداع روشهای جدید محاسباتی مانند ایجاد کامپیوترهای ذره‌ای (کوانتومی) شد . به علاوه موجب گسترش کاربرد موازی سازی و روشهای دیگر که ادامه دهنده قانون سودمند کلاسیک نیومن است گردید باز کردن / نظر دهید

2018-09-10 14:48:56 #تاریخچه#
پیش از ظهور اولین ماشین که به پردازنده‌های امروزی شباهت داشت ؛ کامپیوتر‌هایی مثل انیاک(‍‍‍‍‌‍ENIAC) مجبور بودند برای اینکه کارهای مختلفی را انجام دهند دوباره سیم کشی کنند . این ماشین‌ها اغلب به رایانه هایی، با برنامهٔ ثابت اطلاق می‌شد تا زمانیکه توانایی اجرای چند برنامه را پیدا کردند. عبارت "CPU" از زمانی برای ابزار اجرا کنندهٔ نرم افزار(برنامهٔ رایانه) تعریف شد ؛ اولین ابزارهای که عبارت "CPU" به آن‌ها اطلاق شد همراه ظهور اولین برنامهٔ ذخیره شدهٔ در رایانه بود.

ایدهٔ برنامهٔ ذخیره شده مربوط به بعد زمان طراحی ENIAC بود . در 30 ژوئن سال 1945 (9 تیر ماه 1324) قبل از اینکه انیاک کامل شود , دانشمند ریاضیدان جان فون نیومان در مقاله‌ای به نام «First Draft of a Report on the EDVAC» آن را شرح داده بود .سرانجام شکل کلی ارائه داده شده برای برنامهٔ قابل ذخیره شدن در رایانه در آگوست سال 1949(تیر ماه 1328) کامل شد .EDVAC برای اجرا یک سری دستوالعمل‌های معین (یا عملگرهای خاص) برای گونه‌های متفاوت ،طراحی شده بود .این دستورالعمل‌ها می‌توانستند ترکیب شوند تا برنامه‌های مفید را بر روی EDVAC اجرا کنند . از نکات قابل توجه این بود که برنامه‌ای که برای EDVAC نوشته شده بود در یک حافظهٔ رایانه‌ای سریع؛ ذخیره شده بود که سریعتر از ثبت سخت افزاری است این پیروزی یک محدودیت شدید را بر ENIAC ایجاد می‌کرد و آن عبارت بود از این که مقدار بسیار زیادی از زمان و تلاش آن صرف تنظیمات دوباره برای انجام یک کار(پردازشی) جدید بود .با طراحی فون نیومان ؛برنامه یا نرم افزار که EDVAC اجرا می‌کرد می‌توانست تغییری ساده با محتوای حافظهٔ رایانه تغییر دهد .

دستگاه‌های رقمی حال حاضر ،همه با پردازنده‌هایی توزیع شده‌اند که به مدار گسسته و بنابراین به تعدادی تغییر المان برای متفاوت بودن و تغییر حالات احتیاج دارند . قبل از تجاری شدن ترانزیستور ؛ برای تغییر المانها از electrical relays و vacum tubes به صورت عمومی استفاده می‌شد . اگر چه اینها از مزایایی چون سرعت - به خاطر ساز و کار عمومی شان- برخوردار بودند ولی به خاطر بعضی مسایل غیرقابل اطمینان بودند .

پیچیدگی طراحی پردازنده‌ها هم ‌زمان با افزایش سریع فن آوری‌های متنوع که ساختارهای کوچک‌تر و قابل اطمینان تری را در وسایل الکترونیک باعث می‌شد، افزایش یافت . اولین موفقیت با ظهور اولین ترانزیستورها حاصل شد . پردازنده‌های ‍‍ ترانزیستوری در طول دهه‌های 50 و 60 میلادی زمان زیادی نبود که اختراع شده بود و این در حالی بود که آنها بسیار حجیم، غیر قابل اعتماد و دارای المانهای سوئیچینگ شکننده مانند لامپ‌های خلا و رله‌های الکتریکی بودند. با چنین پیشرفتی پردازنده‌هایی با پیچیدگی و قابلیت اعتماد بیشتری بر روی یک یا چندین برد مدار چاپی که شامل قسمت‌های تفکیک شده بودند ساخته شدند.

در طول این مدت ، یک روش برای تولید تعداد زیادی ترانزیستور روی یک فضای فشرده نظر اکثریت را به خود جلب کرد. مدارات مجتمع (IC)‌ها ،این امکان را فراهم کردند که تعداد زیادی از ترانزیستورها روی یک پایه نیمه رسانا لایه لایه شده یا «چیپ»ساخته شوند. در ابتدا تنها مدارات غیر تخصصی پایه مانند گیتهای منطقی NOR به صورت مدارات مجتمع ساخته شدند. پردازنده‌هایی که بر اساس چنین واحد سیستم پایه‌ای مدارات مجتمع ساخته شدند به طور کلی جزو مدارات مجتمع مقیاس کوچک (SSI) محسوب می‌شدند.مدارات مجتمع SSI مانند آنچه که در راهنمای کامپیوتر آپولو آورده شده ،معمولا شامل ترانزیستورها با تعداد ضرایبی از 10 می‌باشند. ساخت یک پردازنده یکپارچه و بی عیب و نقص بدون استفاده از مدارات مجتمع SSI نیازمند هزاران چیپ مجزا می‌باشد ، اما همچنان مقدار حجم و توان مصرفی بسیار کمتری نسبت به طراحی به وسیله مدارات ترانزیستوری گسسته نیازمند است.چنین تکنولوژی میکرو الکترونیک پیشرفته‌ای باعث افزایش تعداد ترانزیستورهای موجود در ICها شد و بدین ترتیب کاهش تعداد ICهای منفردی را در پی داشت که به یک پردازنده کامل نیاز داشتند.

در مدارات مجتمع سری MSI و LSI (مدارات مجتمع مقیاس متوسط و بزرگ) میزان ترانزیستورها تا صدها و سپس تا هزاران ترانزیستور افزایش یافت.در سال 1964 شرکت IBM سیستم معماری 360 کامپیوتر را معرفی کرد که در یک سری از کامپیوترها که می‌توانستند یک برنامه را با چندین سرعت و شکل مختلف اجرا کنند مورد استفاده قرار گرفت. این کار در زمانی که بیشتر کامپیوترهای الکترونیکی با یکدیگر نا سازگار بودند ، حتی آنهایی که توسط یک کارخانه ساخته می‌شدند ،بسیار حائز اهمیت بود. به منظور تسهیل در چنین پیشرفتی شرکت IBM از یک راهکار به نام ریز برنامه (ریز دستورالعمل)استفاده کرد ، که همچنان به صورت گسترده‌ای در پردازنده‌های مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم معماری 360 آنچنان به شهرت رسید که چندین دهه بر بازار سیستم‌های کامپیوت باز کردن / نظر دهید

2018-09-10 14:45:39 #تاریخچه#
اوایل دههٔ 1980:
واحدهای پردازندهٔ گرافیکی از چیپ‌های گرافیکی بکپارچه در آغاز دهه 80 و 90 زاده شدند. 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 دارا می‌باشند، و همچنین می‌توانند از DMA برای کاهش بارگذاری روی پردازندهٔ اصلی استفاده کنند. یک نمونهٔ اولیه ANTIC بود که به عنوان یک کمک‌پردازنده در رایانه‌های آتاری800 و آتاری 5200 استفاده شد. در اواخر دههٔ 80 و اوایل دههٔ 90 سرعت بالاتر ریزپردازنده های همه منظوره به ابزاری محبوب برای GPUهای گران‌قیمت تبدیل شدند. چند بُرد گرافیکی گران‌قیمت که برای رایانه‌های شخصی و ایستگاه‌های کاری استفاده می‌شد؛ عبارت بودند از TI سری 340TMS (یک CPUی 32بیتی بهینه سازی شده برای استفاده در کارهای گرافیکی؛ همراه با کنترلگر بافر بر روی چیپ آن) برای اجرای سریع رسم توابع. این‌ها مخصوصا برای یک نوع خاص از GPUها برای استفاده در CAD معروف هستند.

همچنین بسیاری از چاپگر‌های لیزری شرکت اپل دارای فنآوری پردازش تصاویر توسط پست اسکریپت بودند. تعداد کمی از کابردهای خصوصی شده از پردازندهٔ دیجیتال سیگنال برای گرافیکی 3 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 بر روی یک چیپ) مانند یک کنتلگر منظم fram Buffer مانند VGA .


دهه 1980:
ر‍‍ایانه کمودور آمیگا اولین وسیلهٔ پر فروش رایانه‌ای بود که شامل یک biltter در قسمت سخت افزار گرافیکی خود بود. سیستم گرافیک رایانه 8514IBM اولین رایانهٔ شخصی بود که کارت گرافیکی 2 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 کشیدن خط، پرکردن مساحت و 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.

دههٔ 1990:
در اوایل دهه ی90 با رشد چشمگیر سیستم عامل مایکروسافت ویندوز، علاقهٔ فراوانی به استفاده از سرعت بیشتر و تفکیک پذیری 2 بعدی بالاتر (bitmapped graphics) که قبلا توسط ایستگاه‌های کاری یونیکس و رایانه‌های مکینتاش شرکت اپل استفاده شده بود) ایجاد گردید. برای بازار فروش تسلط مایکروسافت به معنی تمرکز بیشتر و تلاش بر روی فقط یک میانجی برنامه نویسی بود :
دستگاه میانجی گرافیکی (Graphics Device Interface)

از سال 2000 تا به حال:
با ظهور رابط کاربری DirectX نسخهٔ 8 و توابع مشابه به نام OpenGL، توانایی برنامه‌ریزی سایه‌زنی به قابلیت‌های GPU اضافه شد. هر پیکسل اکنون می‌توانست توسط برنامه‌های کوچک که شامل اضافه شدن بافت تصویری به عنوان ورودی‌ها، و یک برنامهٔ کوتاه توانایی پردازش هر یک از مختصات سه بعدی را پیش از نمایش تصویر دارا بود .ان ویدیا بازار را با ارایهٔ اولین چیپ با توانایی سایه‌زنی برنامه‌ریزی شده در دست گرفت: جی فورس 3 (GeForce 3) که البته به 20NV نیر مشهور است. در اکتبر 2002، شرکت ATI با معرفی Radoen 9700 که با نام 300R نیز شناخته می‌شود، اولین شتابدهندهٔ دایرکت 3 بعدی نسخهٔ 9 را معرفی کرد. باز کردن / نظر دهید

2018-09-10 14:42:08 آشنایی با واحد پردازش گرافیکی(GPU)

واحد پردازش گرافیکی (به انگلیسی: Graphics processing unit) یا به اختصار GPU ابزاری اختصاصی برای رندر کردن گرافیکی (به طور طبیعی به نظر رسیدن تصویر) در کامپیوترهای شخصی، ایستگاه‌های کاری، و یا در کنسولهای بازی است. این واحد گاهی اوقات واحد پردازندهٔ بصری یا VPU نیز نامیده می‌شود. ویژگی‌های واحدهای پردازش مرکزی جدید برای پردازش و ارائه دادن کارهای دیداری (گرافیکی)، آن‌ها را بسیار کارآمدتر از واحد‌های پردازندهٔ مرکزی یا CPU در پردازش الگوریتم‌های پیچید کرده است.

یک GPU معمولا بر روی کارتهای گرافیکی قرار می گیرد، اگر چه کارتهای گرافیکی غیر حرفه‌ای مستقیما بر روی بُرد مادر (OnBorad) قرار می‌گیرند.
GPU ابزاری است شامل تعدادی عملگر‌ ابتدایی گرافیکی، که باعث می‌شود نسبت به CPU در خلق تصاویر بر صفحه نمایشگر بسیار سریعتر عمل کنند.
@CpuGpu باز کردن / نظر دهید

2018-09-10 14:38:31 CPU
بعد از اینکه یک کامپیوتر و یا یک لپ تاپ را می خرید تقریبا اولین چیزی که از شما سوال می شود این است که سی پی یو سیستمتان چند است… خوب اگر شما اصلا ندانید که سی پی یو چیست هاج و واج نگاه می کنید و این اصلا خوب نیست! در ضمن اگر بخواهید یک دستگاه جدید بخرید واقعا باید از نوع سی پی یو و چند هسته ای بودن آن آگاه باشید پس این مورد چیزی است که باید یاد بگیرید. سی پی یو همان واحد پردازش مرکزی یا پردازنده کامپیوتر است، باز کردن / نظر دهید

2018-09-10 14:28:44 Channel photo updated باز کردن / نظر دهید

2018-09-10 14:22:13 Channel name was changed to «CPU & GPU» باز کردن / نظر دهید