شتاب سخت‌افزاری رویکردی برای محاسبات است که در آن از سخت‌افزار تخصصی برای انجام محاسبات بسیار سریعتر از سخت‌افزارهای عمومی استفاده می‌شود. ما در عرض یک دقیقه توضیح می‌دهیم که این به چه معناست، اما نکات گسترده این است که اگر از سخت‌افزار تخصصی برای انجام آن استفاده کنید، برخی از کارهای رایج بسیار سریعتر انجام می‌شوند. یک مثال خوب از این یک GPU است. یکی دیگر از نام‌های تاریخی یک GPU «شتاب‌دهنده سه بعدی» است، اگرچه امروزه آنها بسیار بیشتر از گرافیک سه‌بعدی هستند.
همه نرم‌افزارهای رایانه‌ای روی سخت‌افزار اجرا می‌شوند، بنابراین اگر سخت‌افزار قبلاً کار خود را انجام داده باشد، استفاده از «شتاب سخت‌افزاری» برای نرم‌افزار چه معنایی دارد؟ به‌نظر می‌رسد راه‌هایی برای انجام کارها با سخت افزار رایانه سریعتر وجود دارد. خیلی سریعتر.
شتاب سخت‌افزاری چیست؟
CPU در رایانه شما می‌تواند همان معادلاتی را انجام دهد که GPU شما می‌تواند انجام دهد، فقطیک GPU می‌تواند آن را سریعتر انجام دهد—به اندازه‌ای سریع که گرافیک سه بعدی پیچیده را در لحظه ممکن کند. نمونه‌های دیگری از شتاب سخت‌افزاری در رایانه‌های معمولی و دستگاه‌های تلفن‌همراه رمزگذاری و رمزگشایی ویدیو است. اکثر رایانه‌ها و تلفن‌های مدرن دارای تراشه‌های تخصصی در داخل خود هستند که ویدیو را به‌سرعت پردازش می‌کنند و در حالی که انرژی بسیار کمتری نسبت به یک CPU کامل مصرف می‌کنند، درگیر همان کار هستند.
پردازنده‌های بزرگ مانند CPU و GPU دارای بخش‌های اختصاصی در ساختار خود هستند که برای کارهای خاص طراحی شده‌اند. به‌عنوان مثال، یک کارت گرافیک NVIDIA RTX دارای مناطق ویژه‌ای از GPU است که برای تسریع ردیابی پرتو یا کارهای مرتبط با هوش مصنوعی طراحی شده است.
چرا شتاب سخت‌افزار سریعتر است؟
در مورد شتاب سخت افزار همه چیز مربوط به تخصص است. CPU شما جک همه معاملات است، اما استاد هیچکدام نیست. برای انجام هر گونه محاسبه‌‍ای که می‌تواند در کد باینری بیان شود، به اجزای طراحی خود نیاز دارد، اما ذاتاً ناکارآمد است. به‌عنوان یک مثال ساده، اگر مجبور باشید ماشینی بسازید که بتواند اعداد را جمع، تفریق، ضرب و تقسیم کند، بعید است که به‌سرعت ماشینی باشد که تنها با هدف جمع کردن اعداد ساخته شده است. با چنین تمرکز لیزری بر روی مجموعه محدودی از مشکلات، می‌توانید سریعتر و کارآمدتر باشید.
نحوه فعال کردن شتاب سخت افزاری در کروم:
معایب شتاب سخت‌افزاری چیست؟
شتاب سخت‌افزاری با چند معاوضه همراه است. بزرگترین مورد از دست دادن انعطاف‌پذیری است. وقتی سخت افزاری دارید که برای انجام یک کار یا مجموعه کوچکی از کارهای مرتبط ساخته شده است، توانایی انجام کارهای دیگر را رها می‌کنید. به‌همین دلیل است که ما همیشه به یک CPU به هر شکلی نیاز داریم، مهم نیست که چند پردازنده مشترک تخصصی داشته باشید.
یکی دیگر از نقاط ضعف قابل توجه شتاب سخت‌افزاری این است که شما در یک فرآیند خاص قفل شده‌اید. به‌عنوان مثال، ماینرهای ارزهای دیجیتال اغلب از ASIC (مدارهای مجتمع ویژه برنامه) استفاده می‌کنند که در استخراج یک بلاک‌چین خاص سریع و کارآمد هستند. با این حال، آنها نمی‌توانند روی بلاک‌چین‌های دیگری که از «ریاضی» متفاوت استفاده می‌کنند، استخراج کنند، بنابراین اگر آن شکل از رمزنگاری بی‌سود شود، سخت‌افزار بی‌فایده می‌شود. تلفن شما می‌تواند رمزگشایی ویدیوی کدک‌های ویدیویی خاص را تسریع کند، اما برای کدک‌های جدیدتر نمی‌تواند این کار را انجام دهد. برای این کار به یک گوشی جدید نیاز دارید!
به‌طور مشابه، بازی Alan Wake 2 از یک جزء سخت افزاری گرافیکی به نام mesh shaders استفاده می‌کند. اگر کارت گرافیکی با پشتیبانی سخت‌افزاری شتاب‌دهنده برای ویژگی سایه‌زن مش ندارید، GPU مجبور است محاسبات را با استفاده از سخت‌افزار همه‌منظوره‌تر انجام دهد که منجر به مشکلات عملکردی عظیم می‌شود.
برای کسانی که ریزپردازنده‌ها را طراحی می‌کنند، یک سوال مهم در رابطه با سخت‌افزار تخصصی و محدود بودن املاک درون یک تراشه نیز وجود دارد. به‌عنوان مثال، سخت‌افزار شتاب ردیابی اشعه در کارت‌های گرافیک NVIDIA RTC می‌تواند پردازنده‌های GPU همه منظوره باشد. این به این معنی است که شما از عملکرد ردیابی غیر اشعه به‌نفع اجرای آن ویژگی بسیار سریعتر صرف نظر می‌کنید.
چه زمانی شتاب سخت‌افزاری را روشن کنیم
پاسخ کوتاه این است که شما باید شتاب سخت‌افزاری را در هر کجا که در دسترس است روشن کنید. در بیشتر موارد تأثیر بر عملکرد در مقابل استفاده از پردازش همه‌منظوره عمیق است. به‌عنوان مثال، خروجی گرفتن از یک ویدئو با سرعت سخت‌افزار می‌تواند تاثیر مالی واقعی برای سازندگان محتوا داشته باشد، زیرا زمان پول است.
با این حال، شتاب سخت‌افزاری همیشه بهترین راه حل نیست:
- گاهی اوقات شتاب سخت‌افزاری دلیل بی‌ثباتی در برنامه‌هاست. برای مثال، معمولاً ویژگی‌های شتاب‌دهنده سخت‌افزاری مرورگرهای وب باعث ایجاد مشکل می‌شوند. به‌همین دلیل است که خاموش کردن شتاب سخت افزاری برای مرورگرها یک مرحله رایج عیب یابی اولیه است.
- شتاب سخت‌افزاری گاهی اوقات می‌تواند سریعتر باشد، اما نتایج با کیفیت پایین‌تری ایجاد می‌کند. بنابراین، اگر دقت در اولویت است، ممکن است بخواهید کارها را به آرامی انجام دهید.
با این حال، اگر مشکل کیفیت یا پایداری ندارید، ادامه دهید و سوئیچ توربو را روشن کنید!
