نقش کارت گرافیک در کامپیوتر و لپ تاپ و تاثیر آن عملکرد سیستم چیست ؟

کارت گرافیک چیست و چه کاربردی دارد ؟

عموماً در مورد مقایسۀ کارت گرافیک (Graphic card) با کارت ویدئو (Video card) یا کارت نمایش (Display card) که اسم‌هایی مانند آداپتور گرافیکی، آداپتور ویدئو، آداپتور نمایش، VGA یا کارت VGA هم دارند، دو جمله بیشتر نمی‌شنویم: 1) همگی تقریباً یک چیز هستند! 2) چیزهای مختلفی هستند! 

واقعیت این است که هیچ کدام از این دو گزاره، کمک چندانی به فهم کاربرد این قطعات نمی‌کنند. در حقیقت، میزان تخصصی بودن کاربری شما تعیین می‌کند که کدام یک از این قطعات برای شما مفیدترند ( که یعنی گزارۀ دوم درست‌تر است: این قطعات یکی نیستند!). در این مقاله از مجلۀ اینترنتی بروزکالا به شکل دقیق‌تر با نقش کارت گرافیک و تفاوت‌های GPU و کارت گرافیک آشنا خواهید شد. 

آنچه در این مقاله خواهید خواند:

• کاربرد کارت گرافیک در رایانه چیست؟
• نقش کارت گرافیک در کامپیوتر
• تفاوت GPU و کارت گرافیک
• تاثیر کارت گرافیک بر عملکرد سیستم

کاربرد کارت گرافیک در رایانه چیست؟

کارت گرافیک یکی از قطعات الکترونیکی است که در اکثر دستگاه‌­های محاسباتی نصب می‌­شود. منظور از دستگاه­‌های محاسباتی، هر نوع سیستمی است که کارهای کامپیوتری را انجام می­‌دهد؛ زیرا همان­طور که احتمالا می‌­دانید، خود واژه Computer به معنای محاسبه­‌گر است. کار اصلی یک سیستم کامپیوتری (چه لپ تاپ باشد، چه نوت ­بوک، اولترا بوک یا حتی کامپیوتر رومیزی) محاسبه کردن و تجزیه و تحلیل اطلاعات خام کامپیوتری است که به آن داده‌ کامپیوتری می‌­گویند. بخش عمده‌­ای از این داده‌­های کامپیوتری و محاسبات، مربوط می­‌شود به داده­‌های گرافیکی و نمایش تصاویر یا ویدئوها و غیره روی نمایشگر کامپیوتر.

کارت گرافیک قطعه­‌ای است که به‌طور اختصاصی محاسبات مربوط به داده‌­های گرافیکی را در سیستم انجام می­‌دهد تا تصاویر، ویدئوها و خلاصه هر نوع اطلاعات گرافیکی با وضوح، رنگ‌­ها و جزئیات بیشتری روی صفحه‌ نمایش یا مانیتور نقش ببندد. پس به‌طور کلی نقش کارت گرافیک در لپتاپ و کامپیوتر پردازش و اجرای داده‌­های گرافیکی است تا شما به‌عنوان کاربر بتوانید تصاویر و ویدئوهای با کیفیتی را مشاهده نمایید.

نقش کارت گرافیک در کامپیوتر

در شرایط اصلی این وظیفه به عهده‌­ CPU و RAM کامپیوتر یا لپ تاپ است و در حالت پایه نیز خود CPU با کمک رم، کار پردازش و اجرای داده­‌های گرافیکی را انجام می­‌دهد. CPU یا پردازنده واحد اصلی محاسبات در کامپیوتر است و پردازش تمام انواع داده شامل داده­‌های متنی، گرافیکی، صوتی و... را با کمک حافظه­ کوچکی که رم نام دارد، انجام می‌­دهد. با این حال با طراحی کارت‌های گرافیک شرایطی فراهم شده است تا با نصب آن در سیستم، بخش عمده‌­ای از وظایف مربوط به پردازش و اجرای داده­‌های تصویری به کارت گرافیک محول گردد و با کاهش یافتن بار کاری CPU، پردازنده‌­ اصلی بتواند داده­‌های دیگر را با سرعت بیشتری پردازش نماید.

به این ترتیب کارت گرافیک به کمک CPU می­‌آید تا تصاویر متحرک و ویدئوها سریع‌­تر به اجرا دربیایند و جزئیات بیشتری از هر تصویر روی نمایشگر نشان داده شود. در واقع کار کارت گرافیک به مادربرد کامپیوتر یا لپ تاپ که CPU روی آن قرار گرفته وصل می­‌شود و از سویی دیگر به مانیتور هم متصل می‌­گردد. آنگاه داده‌­های تصویری یا گرافیکی را از CPU دریافت می‌­نماید و پس از پردازش آن­‌ها، خروجی محاسباتش را برای نمایش به مانیتور ارسال می­‌کند. در صفحه اسمبل آنلاین بروز کالا می‌توانید تمام این قطعات مختلف را کنار هم قرار دهید و سیستم خود را متناسب با نیازتان بسازید و از هزینه آن اطلاع پیدا کنید.

بیشتر بخوانید: راهنمای خرید CPU کامپیوتر

تفاوت GPU و کارت گرافیک چیست؟

تا اینجا با کاربرد کارت گرافیک در کامپیوتر آشنا شدیم. گاهی اوقات افراد کارت گرافیک را با GPU اشتباه می­‌گیرند، اما این دو یکی نیستند؛ بلکه در واقع GPU بخشی از کارت گرافیک است. شاید دلیل اینکه کارت گرافیک و GPU با یکدیگر اشتباه گرفته می­‌شوند به این برگردد که GPU اصلی­‌ترین بخش هر کارت گرافیک است. GPU (مخفف Graphic Processing Unit) پردازنده­ گرافیکی سیستم و به شکل یک تراشه­ کوچک است که وظیفه­ انجام محاسبات و پردازش داده­‌های گرافیکی را در کارت گرافیک بر عهده دارد. برای این کار، GPU به فضایی با عنوان حافظه نیاز دارد تا نتایج موقتی محاسباتش را در آنجا ذخیره کند. در کارت گرافیک‌­های اختصاصی، یک حافظه­ RAM مخصوص برای این منظور در خود کارت گرافیک و در کنار GPU وجود دارد که به آن VRAM می­‌گویند.

لازم به توضیح است که کارت گرافیک اختصاصی، یک مدار یا قطعه­ الکترونیکی مجزا شامل تراشه‌­ای به‌عنوان GPU یا VRAM و... است. نوع دیگری از کارت گرافیک نیز وجود دارد که به آن کارت گرافیک یکپارچه می­‌گویند و در این حالت GPU روی یک مدار مجزا به‌عنوان کارت گرافیک سوار نمی­‌شود، بلکه در خود CPU تعبیه شده و با آن ادغام می­‌گردد. در این شرایط GPU از رم کامپیوتر به‌عنوان حافظه­ مورد نیاز خود استفاده می‌­کند. در مقاله‌ای با عنوان کارت گرافیک اختصاصی و یکپارچه به‌طور کامل هر دو را بررسی و مقایسه کرده‌ایم و مزایا و معایب هر یک را ذکر کرده‌ایم.

پس تا اینجا دانستیم که یک کارت گرافیک شامل GPU و VRAM است و متوجه تفاوت GPU و کارت گرافیک شدیم. علاوه بر این، کارت گرافیک‌­ها عموما به دلیل محاسبات سنگین، بار کاری بالا، مصرف زیاد انرژی و در نتیجه تولید گرمای زیاد نیاز به یک سیستم خنک کننده­ اختصاصی هم دارند. به همین علت همواره یکی از بخش­‌های اساسی کارت گرافیک­‌های امروزی، فن(های) آن است تا گرما را از GPU دور نگه دارد.

به این ترتیب از مجموع GPU، VRAM، فن(های) خنک ‌کننده، پورت یا درگاه­‌های مختلف و غیره، کارت گرافیک شکل می­‌گیرد. کارت گرافیک معمولا به شکل یک برد است که در شکاف مخصوص به خودش در داخل لپ تاپ یا کیس کامپیوتر قرار داده می­‌شود. برخی از کارت‌­های گرافیک هم به صورت اکسترنال یا خارجی به سیستم متصل می­‌شوند که این نوع از کارت گرافیک­‌ها اغلب با یک قاب اختصاصی پوشانده شده و مثلا از طریق یک کابل USB به رایانه وصل می‌­شوند.

تاثیر کارت گرافیک بر سرعت و عملکرد کامپیوتر

خرید کارت گرافیک هم برای کاربری شخصی و هم در سطوح تجاری باعث بالا رفتن سرعت اجرای برنامه‌­های گرافیکی و انجام محاسبات مربوط به آن می­‌شود. این مدار کمک می­‌کند تا چند مورد از دستوراتی که کاربر به سیستم می­‌دهد، به‌صورت هم‌­زمان و موازی پردازش شوند. این دستورات می­‌توانند مربوط به طیف گسترده‌­ای از برنامه­‌های گرافیکی کامپیوتر و رندر ویدئوها باشند. برای درک بهتر تاثیر کارت گرافیک بر سرعت کامپیوتر اجازه دهید از چند مثال استفاده کنیم. فرض کنید در حال ویرایش عکس یا ویدئو با استفاده از برنامه‌­های مربوطه هستید. یا اگر برای مثال در حوزه‌ معماری فعالیت داشته باشید، معمولا باید با برنامه­‌هایی گرافیکی کار کنید که لازم است تصاویر سه‌­بعدی طراحی­‌شده توسط شما را به صورت یک ویدئو به نمایش درآورند. به این کار رندر کردن گفته می­‌شود.
معمولا در سیستم‌هایی که کارت گرافیک ضعیفی دارند، رندر کردن یا اجرای این تصاویر نیازمند صرف زمانی طولانی است. برخورداری از یک کارت گرافیک قدرتمند می‌­تواند سرعت اجرای همه­ این کارها را افزایش دهد؛ ضمن اینکه تصاویر باکیفیت‌­تری را نیز برای شما به نمایش در خواهد آورد. جدا از این نمونه­‌ها، قابلیت‌های کارت گرافیک‌­های قوی در اجرای سریع و بی‌­نقص بازی‌­های کامپیوتری نیز بسیار اثرگذار است. همچنین برای اجرای برنامه‌­ها و محاسبات مربوط به هوش مصنوعی (که شاخه­‌ای مهم از دانش کامپیوتر است) نیز قدرت کارت گرافیک اهمیت به­‌سزایی دارد.

از طرفی وجود کارت گرافیک قدرتمند در سیستم شما باعث می­‌شود تا کسانی که برنامه‌­های گرافیکی را طراحی می­‌کنند، بتوانند جلوه‌­های بصری و صحنه­‌های واقعی­‌تری را با تکنیک­‌های پیشرفته‌ نورپردازی و سایه ایجاد نمایند. اگرچه تا دو دهه پیش، پردازنده‌­های گرافیکی عمدتا برای سرعت بخشیدن به برنامه‌­های گرافیکی سه­‌بعدی بلادرنگ (مانند بازی‌­ها) مورد استفاده قرار می­‌گرفتند، اما در سال­‌های اخیر دانشمندان حوزه کامپیوتر متوجه شدند که GPUها توانایی حل برخی از دشوارترین مسئله­‌های محاسباتی جهان را نیز دارند. این درک باعث شد تا امروزه پردازنده‌­های گرافیکی بیش از هر زمان دیگری قابل برنامه‌­ریزی باشند. همچنین قابلیت انعطاف­‌پذیری بالایی به آن‌­ها اضافه شده است که موجب می‌­شود تا بتوان از آن‌­ها برای سرعت بخشیدن به طیف گسترده‌­ای از برنامه‌­های کاربردی بهره برد که بسیار فراتر از رندر گرافیکی سنتی است.

بیشتر بخوانید: بهترین برندهای کارت گرافیک

جمع بندی

کارت گرافیک شامل پردازنده­ گرافیکی یا همان GPU و اجزای دیگری مثل خنک‌ کننده­ GPU و حافظه­‌ای به نام VRAM و... است که عملکردی بسیار مشابه با عملکرد CPU یا همان پردازنده مرکزی سیستم‌­های رایانه­‌ای دارد. کاربرد کارت گرافیک در لپ تاپ نیز مانند CPU انجام محاسبات و پردازش اطلاعات خام کامپیوتری است؛ با این تفاوت که کارت گرافیک این کار را فقط بر روی داده­‌های تصویری یا گرافیکی انجام می‌­دهد.

مجموع فعالیت­‌های کارت گرافیک باعث افزایش سرعت کامپیوتر یا لپ تاپ در اجرای برنامه­‌های گرافیکی سنگین و پخش باکیفیت­‌تر و بدون تاخیر تصاویر و ویدئوها می­‌شود. از کارت گرافیک می­‌توان در اجرای بهتر بازی‌­های کامپیوتری، برنامه‌­های ویرایش عکس یا فیلم، برنامه‌­های مبتنی بر هوش مصنوعی و همچنین اجرای پروژه‌­های سنگین گرافیکی مربوط به معماری و... بهره برد. در نتیجه کامپیوتر بدون کارت گرافیک از این امکانات بی بهره است.

سوالات متداول

1. نقش کارت گرافیک در اجرای بازی­‌های کامپیوتری پیشرفته چیست؟

کارت­‌های گرافیک جدید با بازی‌­های واقعیت مجازی، مانیتورهای پیشرفته­ 4K که نرخ تازه ‌سازی بالایی را می­‌طلبد، سازگارند و می‌­توانند تصاویر را به‌صورت دوبعدی و سه­‌بعدی رندر کنند. به این ترتیب با کمک آن‌­ها می­‌توان بازی­‌ها را با عملکرد گرافیکی بهتر، وضوح بالاتر و نرخ فریم سریع‌­تر اجرا کرد.

2. آیا کارت گرافیک در ویرایش ویدئو و تولید محتوا اثر دارد؟

قابلیت پردازش موازی که از سوی کارت گرافیک‌های جدید ارائه شده است، می­‌تواند رندر کردن ویدئو و طراحی گرافیکی با قالب­‌های با کیفیت را سریع­‌تر و آسان­‌تر کند تا کاربر مجبور نباشد زمان زیادی را صرف تولید محتوای مورد نظر خود نماید.

3. تاثیر کارت گرافیک بر برنامه­‌های مبتنی بر هوش مصنوعی به چه صورت است؟

از آنجا که پردازنده­‌های گرافیکی توانایی محاسباتی خارق‌­ا‌لعاده‌­ای دارند، می‌­توانند کارهایی مانند تشخیص چهره را (که وابسته به انجام محاسبات پرتعدادی به‌طور موازی هستند) با شتابی باورنکردنی به انجام برسانند. به همین دلیل بسیاری از فناوری­‌های یادگیری عمیق امروزی به پردازنده­‌های گرافیکی وابسته هستند که در ارتباط با پردازنده‌­های مرکزی (CPU) کار می‌­کنند.