وحدة المعالجة المركزية مقابل وحدة معالجة الرسومات: ما الفرق؟

إذا سبق لك أن قمت ببناء جهاز الكمبيوتر الخاص بك — أو حتى قرأت عنه للتو — فستكتشف أن وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات هما شيئان مختلفان تمامًا. ولكن ما هو الفرق بالضبط، وكيف يتم ذلك عمليا؟

ما هي وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات؟

الإجابة المختصرة هي أن وحدة المعالجة المركزية (CPU)، وهي اختصار لوحدة المعالجة المركزية على الرغم من أنها تسمى أيضًا “المعالج”، تقوم بتشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك. إنه المحور المركزي لجهازك ويدير جميع العمليات التي تجعله محددًا. إذا لم يكن لديك وحدة المعالجة المركزية (CPU)، فلن يكون لديك جهاز كمبيوتر، بل مجرد ثقالة ورق حديثة.

ذات صلة: ما هي وحدة المعالجة المركزية وماذا تفعل؟

تقوم وحدة معالجة الرسومات، أو وحدة المعالجة الرسومية، والتي تسمى أيضًا “بطاقة الرسومات”، بتشغيل الرسومات المعروضة على شاشتك. تعد وحدات معالجة الرسوميات (GPU) أيضًا أمرًا حيويًا لتشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك، فبدونها لن يظهر أي شيء على شاشتك. ومع ذلك، ليس من الضروري دائمًا أن تكون وحدة معالجة الرسومات منفصلة أو منفصلة؛ تحتوي العديد من وحدات المعالجة المركزية، وخاصة أجهزة الكمبيوتر المحمولة، على وحدات معالجة رسومات مدمجة.

ومع ذلك، فإن بطاقات الرسومات المدمجة هذه لا تحتوي على الكثير من الجاذبية. إذا كنت ترغب في تشغيل رسومات عالية الجودة للألعاب أو برامج رسومية متقدمة مثل مصممي النماذج ثلاثية الأبعاد، فستحتاج إلى وحدة معالجة رسومات منفصلة. لديهم فقط الكثير من القوة.

أين ستجدهم

نظرًا لأن وحدة المعالجة المركزية مركزية جدًا، فهي موجودة في كل مكان: لا يوجد جهاز رقمي واحد لا يحتوي على واحد. ستحتوي الهواتف الذكية والأجهزة الذكية عمومًا على أجهزة صغيرة جدًا لا تنتج الكثير من قوة الحوسبة، بينما ستحتوي أجهزة الكمبيوتر العملاقة على شبكات ضخمة من وحدات المعالجة المركزية (CPUs) التي يمكنها إجراء العمليات الحسابية التي من شأنها أن تجعل هاتفك يتجشأ في غضون دقائق.

تعد وحدات معالجة الرسومات المنفصلة أكثر تخصصًا. وهي موجودة بشكل عام فقط في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر التي يتم تسويقها للاعبين — في الواقع، إنها أكبر سوق حيث تتطلب معظم الألعاب المتطورة في الوقت الحاضر قوة حوسبة رسومية كبيرة. الفنانون البصريون هم المشترين الكبار الآخرين لوحدات معالجة الرسومات لأنهم يحتاجون إلى عرض الصور بسرعة وبالتفصيل، وهو أمر لا تستطيع وحدة معالجة الرسومات المدمجة في وحدة المعالجة المركزية القيام به في أي مكان تقريبًا.

ومع ذلك، لا يقتصر الأمر على اللاعبين والفنانين الذين يستخدمون وحدات معالجة الرسومات. كما يتم استخدامها كثيرًا في التعلم الآلي وفي تعدين العملات المشفرة، لأسباب سنتناولها قريبًا.

كيف تعمل وحدة المعالجة المركزية مقابل وحدة معالجة الرسومات

تقوم وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة معالجة الرسومات (GPU) بأشياء مختلفة بسبب طريقة بنائها. تقوم وحدة المعالجة المركزية بتشغيل العمليات بشكل تسلسلي — بمعنى آخر، واحدة تلو الأخرى — على كل مركز من مراكزها. تحتوي معظم المعالجات على أربعة إلى ثمانية مراكز، على الرغم من أن وحدات المعالجة المركزية المتطورة يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 64 مركزًا.

ذات صلة: ما هي وحدة معالجة الرسومات؟ شرح وحدات معالجة الرسومات

عندما يكون الكمبيوتر قيد التشغيل، سيقوم كل نواة بتشغيل عملية بمفردها بشكل أو بآخر، مثل تسجيل ضغطات المفاتيح أثناء الكتابة. أثناء قيامه بذلك، ستتعامل النوى الأخرى مع جميع العمليات الأخرى التي تراها قيد التشغيل في إدارة مهام Windows (أو ستكون في انتظار التشغيل). نظرًا لأنه يدير المهام بشكل تسلسلي ويخصص جزءًا كبيرًا من قوة المعالجة الخاصة به لكل مهمة، فإنه يعمل — ويتنقل بين تشغيل العمليات المختلفة — بسرعة البرق.

تتعامل وحدة معالجة الرسومات (GPU) مع الحوسبة بشكل مختلف. عندما يتم تكليف وحدة معالجة الرسومات بمهمة ما، فإنها تقوم بتقسيمها فرعيًا إلى آلاف المهام الأصغر ومن ثم معالجتها جميعًا مرة واحدة، وذلك بشكل متزامن وليس بشكل تسلسلي. وهذا يجعل وحدات معالجة الرسومات أكثر ملاءمة للتعامل مع العمليات الكبيرة التي تتكون من العديد من الأجزاء الصغيرة، مثل الرسومات ثلاثية الأبعاد.

على سبيل المثال، في إحدى الألعاب، ما تراه هو في الأساس حقل من المضلعات. يتم ملء كل مضلع بشكل فردي بواسطة وحدة معالجة الرسومات في نفس الوقت، ومع الأخذ في الاعتبار أنه يمكن أن يكون هناك الآلاف منها، فمن المثير للإعجاب حقًا مدى سلاسة قدرة وحدات معالجة الرسومات على القيام بذلك. يمكنك حتى أن ترى ذلك بنفسك عندما تتعطل وحدة معالجة الرسومات الخاصة بك أثناء اللعب، حيث تحصل على كتل كبيرة من الأنسجة على شاشتك.

متى تستخدم وحدة المعالجة المركزية مقابل وحدة معالجة الرسومات

نظرًا لأن وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات تعمل بشكل مختلف تمامًا، فإن لها تطبيقات مختلفة تمامًا. المعالجة التسلسلية هي ما يجعل علامة الكمبيوتر. إذا حاولت تشغيل جهاز كمبيوتر باستخدام عمليات متزامنة، فلن يعمل ذلك جيدًا لأنه من الصعب تقسيم كتابة مقال أو تشغيل متصفح. يمكن لوحدات المعالجة المركزية (CPUs) تخصيص قدر كبير من الطاقة لعدد قليل من المهام فقط، ولكن نتيجة لذلك، يتم تنفيذ هذه المهام بشكل أسرع كثيرًا.

من ناحية أخرى، تعد وحدات معالجة الرسومات أكثر كفاءة من وحدات المعالجة المركزية (CPU)، وبالتالي فهي أفضل للمهام الكبيرة والمعقدة التي تتطلب الكثير من التكرار، مثل وضع آلاف المضلعات على الشاشة. إذا حاولت القيام بذلك باستخدام وحدة المعالجة المركزية، فسوف يتعطل الأمر، حتى لو نجح على الإطلاق.

وحدات معالجة الرسومات لا تتعلق فقط بالرسومات

فكرة أن وحدات المعالجة المركزية (CPU) تقوم بتشغيل الكمبيوتر بينما تقوم وحدة معالجة الرسومات (GPU) بتشغيل الرسومات كانت فكرة راسخة حتى سنوات قليلة مضت. حتى ذلك الحين، نادرًا ما رأيت بطاقة رسومات لأي شيء آخر غير الألعاب أو المعالجة المرئية (الرسومات ثلاثية الأبعاد أو تحرير الصور والفيديو).

ومع ذلك، فقد شهد هذا تحولًا جذريًا في السنوات القليلة الماضية بفضل تغييرين مهمين في الطريقة التي نستخدم بها أجهزة الكمبيوتر. الأول هو التعلم الآلي (ويسمى أيضًا التعلم العميق)، والذي يتطلب معالجة متزامنة مكثفة بسبب الطريقة التي يدير بها البيانات.

مثل هذه المقالة يشرح بمزيد من التفصيل، أن كل جزء من المعلومات التي تتم معالجتها بواسطة خوارزمية التعلم العميق تمر عبر عدة مرشحات، تسمى الأوزان. وبالنظر إلى وجود الكثير من المرشحات والكثير من نقاط البيانات، فإن تشغيل هذا من خلال وحدة المعالجة المركزية سيستغرق وقتًا طويلاً. تعد وحدة معالجة الرسومات (GPU) أكثر ملاءمة لهذه المهمة.

وحدات معالجة الرسومات وتعدين العملات المشفرة

تحظى وحدات معالجة الرسومات أيضًا بشعبية كبيرة عند التعدين للعملات المشفرة، لسبب مماثل. للحصول على عملات معدنية جديدة، تحتاج عادةً إلى حل معادلة تشفير معقدة من شأنها أن تفتح القسم التالي من blockchain. القوة الغاشمة هي الكلمة الأساسية هنا، حيث أنه كلما زادت قوة المعالجة التي تستخدمها في إحدى هذه المعادلات، زادت فرصة حلها بسرعة.

تتمتع وحدات معالجة الرسومات بميزة مضاعفة على وحدات المعالجة المركزية (CPU) لأنها لا تستطيع توفير المزيد من قوة المعالجة بفضل كونها أكثر كفاءة فحسب، بل إنها مزودة أيضًا بمعالجات رياضية متخصصة تسمى وحدات المنطق الحسابي (ALU). تساعد وحدات ALU على عرض الرسومات بسرعة أكبر ولكنها أيضًا بمثابة هبة من السماء لأي شخص يتطلع إلى حل المشكلات الرياضية المعقدة.

في الواقع، أصبحت وحدات معالجة الرسوميات (GPU) شائعة جدًا بين القائمين بتعدين العملات المشفرة لدرجة أنها تسببت في نقص عالمي في بطاقات الرسوميات، وهو نقص بالكاد في وقت كتابة هذا التقرير في ديسمبر 2021. لقد قطعنا شوطًا طويلًا منذ الأيام التي كانت تستخدم فيها بطاقات الرسوميات فقط gamers.