همه چیز در مورد معماری Fermi
میتوانید خلاصهای کوتاه از محتوای مقاله را با استفاده از هوش مصنوعی دریافت نمایید.
در سال 2010 شرکت NVIDIA از معماری جدید کارت گرافیکهای خود یعنی معماری Fermi رونمایی کرد. معماری Fermi با ویژگیها و قابلیتهای زیادی که دارد برای پردازش اعداد و محاسبات علمی پیچیده مناسب است. کارت گرافیکهای ساخته شده با این معماری نسبت به نسلهای قبلی خود سریعتر و دقیقتر عمل کردهاند. این معماری به اسم دانشمند و فیزیک دان بزرگ، انریکو فرمی نامگذاری شده است.
معماری کارت گرافیک چیست؟
در کارت گرافیک برای مشخص کردن قابلیتها و کاراییهای آن، معماری آن را بیان میکنند. اولین کارت گرافیکهای ساخته شده عملکرد و کارایی بالایی نداشتهاند، اما با پیشرفت تکنولوژی و روی کار آمدن معماریهای جدید، کیفیت و کارایی کارت گرافیکها افزایش داشته است. یک کارت گرافیک از هستههای پردازش، توان حافظه، موازی سازی و… تشکیل شده است.
شرکت NVIDIA
انویدیا یک شرکت فناوری در آمریکا است. این شرکت در سال 1993 تاسیس شد و به ساخت و توسعه پردازندههای گرافیکی، رابطهای برنامه نویسی، سیستمهای روی تراشه و… پرداخت. در ابتدا کارت گرافیکهای این شرکت برای بازی طراحی میشد، اما با گذشت زمان در حوزههای دیگر مانند هوش مصنوعی، سرور، تجسم حرفهای و… گسترش پیدا کرد. تا سه ماه اول سال 2025 شرکت NVIDIA حدود 92 درصد سهم بازار کارت گرافیکها را را در دست داشته است.
معماری Fermi چیست؟
Fermi یک پردازنده گرافیکی است که در سال 2010 توسط شرکت NVIDIA تولید و عرضه شد. شرکت انویدیا در این معماری به محاسبات دقیق و عملکرد بالا در GPU پرداخته است. نامگذاری این کارت گرافیک، ادای احترامی به فیزیک دان بزرگ انریکو فرمی (Enrico Fermi) است که در سال 1938 موفق به دریافت جایزه نوبل، به دلیل هدایت واکنش زنجیرهای کنترل شده شکافت هستهای شد. این معماری در کارت گرافیکهای مختلف مانند GeForce 400 و Tesla استفاده شده است.
کارت گرافیکهای ساخته شده با این معماری به اسمهای GTX 480 ،GTX 470 ،GTX 465 در بازار موجود هستند.
قابلیتهای کلیدی معماری Fermi
4 قابلیت ویژه معماری Fermi که آن را خاص کرده است شامل:
عملیات Atomic Add
در این معماری عملیات Atomic Add نسبت به نسلهای قبلی چیزی حدود 5 تا 20 برابر سریعتر و بهتر شده. با این ویژگی دیگر نیازی به اجرای مرحله دوم برای ترکیب نتایج وجود ندارد.
حافظه و کش
معماری Fermi از 6 کانال 64 بیتی DRAM تشکیل شده و قابلیت پشتیبانی از 6 گیگابایت GDDR5 را برای افزایش پهنای باند دارد. همچنین این معماری از کش L1 و L2 استفاده میکند تا دسترسی به دادهها در کوتاهترین زمان انجام شود.
موتور انتقال داده
در این معماری دو موتور انتقال داده وجود دارد، یکی برای انتقال داده از سیستم به کارت و دیگری برای انتقال داده از کارت به سیستم وجود دارد.
تعداد هسته بالا
تعداد هستههای CUDA در معماری Fermi بسیار زیاد است، به شکلی که بتواند همزمان چندین عملیات را پردازش و اجرا کند. در کارت گرافیک GTX 480 تعداد هستههای CUDA حدود 480 عدد است.
ویژگیهای معماری Fermi
ویژگیهای مثبت Fermi
- انجام عملیات اتمی در زمانی کوتاه
- حافظهای قوی و ساختاری قابل اطمینان
- انعطاف پذیری در کاربردهای متفاوت
- قابلیت پشتیبانی از ECC
- پشتیبانی از زبانهای ++C و FORTRAN
ویژگیهای منفی Fermi
- پیچیدگی در سخت افزار و موتورهای انتقال داده
- مصرف انرژی بالا
اگر به دنبال کارت گرافیکی با معماری Fermi هستید که همه این قابلیتها را به همراه داشته باشد، 🎯 کارت گرافیک های تاپ گستر بهترین انتخاب برای شما هستند.
کاربردهای معماری Fermi
- محاسبات علمی به صورت دقیق
- پردازش تصاویر به صورت پیشرفته
- گیم و پردازش بازیهای سنگین
- رمزگذاری محتوا چند رسانهای
مقایسه معماری Fermi و Cypress
Fermi: این فناوری در سال 2010 توسط شرکت NVIDIA تولید و توسعه داده شد. این معماری از طراحی اسکالر و CUDA بهره برده و در پردازشهای گرافیکی و عملی قدرت و عملکرد خوبی دارد.
Larrabee: این معماری توسط شرکت Intel در سال 2009 معرفی شد. این معماری بر پایه x86 هسته بوده و با واحد پردازشی 512 بیتی طراحی و تولید شده است. این معماری منطق سخت افزاری گرافیکی نداشته و عملکرد خوبی از خود نشان نداده است.
| ویژگی | Fermi (NVIDIA) | Larrabee (Intel) |
|---|---|---|
| سال معرفی | 2010 | حدود 2009 |
| معماری پایه | پردازنده گرافیکی با هستههای اسکالر و CUDA | مبتنی بر پردازندههای x86 با واحد برداری |
| پردازش برداری | بدون SIMD سنتی، طراحی اسکالر | واحد برداری 512 بیتی با دستورات اختصاصی |
| پشتیبانی از FP64 | دارد، با کارایی بالا | دارد، اما با سرعت کمتر |
| چند ریسمانی | پیشرفته، مدیریت موثر ریسهها | ساده، فقط برای تعویض سریع ریسهها |
| قدرت گرافیکی | بالا، با منطق سخت افزاری اختصاصی | پایین، بدون منطق سخت افزاری گرافیکی |
| سازگاری با x86 | ندارد. | دارد، اما باعث پیچیدگی و کاهش کارایی شده. |
| مصرف منابع | بهینه سازی شده برای عملکرد بالا | مصرف زیاد برای دیکد کردن دستورها |
کلام آخر
معماری Fermi تحول بزرگی در دنیای کارتهای گرافیک رقم زد. این معماری توانست سرعت پردازش را افزایش دهد و برای انجام محاسبات و اجرای هم زمان دستورات بسیار موفق عمل کند.
سوالات متداول
این معماری قابلیت پردازش سریع عملیات اتمی، انعطاف پذیری در کاربردهای متفاوت، پشتیبانی از زبانهای برنامه نویسی مختلف و…. را دارا است که باعث خاص بودن این معماری شدهاند.
بله، این معماری به دلیل سخت افزار پیچیده و موتور انتقال داده دوگانه مصرف برق و انرژی بالایی دارد.
کارت گرافیکهایی با معماری Fermi برای بازی و پردازشهای سنگین مناسب بودند، اما امروزه به دلیل معماری قدیمی آنها، برای بازیهای جدید و سنگین نمیتوانند گزینه مناسبی باشند. کارت گرافیکهایی با معماری NVIDIA Ampere امروزه گزینه مناسبی برای بازی هستند.
منابع
- https://www.nvidia.com/content/pdf/fermi_white_papers/p.glaskowsky_nvidia%27s_fermi-the_first_complete_gpu_architecture.pdf
- https://en.wikipedia.org/wiki/Nvidia
