خانه » بلاگ » معرفی انواع پردازنده گرافیکی انودیا

معرفی انواع پردازنده گرافیکی انودیا

انویدیا GPUها را به دو دسته GeForce (گیمینگ/خانگی) و Quadro/RTX Professional (حرفه‌ای/هوش مصنوعی) تقسیم می‌کند. این GPUها از دو رابط اصلی PCIe (استاندارد، پرکاربرد) و SXM (اختصاصی، پرسرعت با NVLink برای AI/HPC) استفاده می‌کنند. SXM چگالی و پهنای باند بی‌نظیری ارائه می‌دهد و حتی آداپتورهایی (Customized PCIe) برای اتصال آن به اسلات‌های PCIe استاندارد وجود دارد که نیازمند پاور قوی هستند.

فهرست مطالب:

انواع پردازنده گرافیکی (GPU) انودیا

انویدیا (NVIDIA) به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان پردازنده‌های گرافیکی (GPU)، طیف گسترده‌ای از محصولات را برای کاربردهای مختلف ارائه می‌دهد. به طور کلی، GPU های انویدیا را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد:

1. GeForce:

این سری از GPUها برای کاربران خانگی، گیمرها و علاقه‌مندان به چندرسانه‌ای طراحی شده‌اند. کارت‌های گرافیک GeForce با ارائه عملکرد بالا در اجرای بازی‌های رایانه‌ای و نرم‌افزارهای گرافیکی، تجربه بصری فوق‌العاده‌ای را به ارمغان می‌آورند. این سری شامل مدل‌های مختلفی از جمله RTX و GTX می‌شود که هر کدام ویژگی‌ها و سطوح عملکرد متفاوتی دارند.

2. Quadro/RTX Professional:

این دسته از GPUها برای کاربران حرفه‌ای، طراحان، مهندسان و متخصصان حوزه‌هایی مانند معماری، مهندسی، تولید محتوا و هوش مصنوعی توسعه یافته‌اند. کارت‌های گرافیک Quadro/RTX Professional با داشتن گواهینامه‌های نرم‌افزاری تخصصی، حافظه و پهنای باند بالا، و قابلیت اطمینان بیشتر، برای انجام محاسبات سنگین، رندرینگ پیچیده و کارهای گرافیکی حرفه‌ای بسیار مناسب هستند.

علاوه بر این دسته‌بندی اصلی، انویدیا GPU هایی را نیز برای کاربردهای خاص مانند مراکز داده (Data Center) و خودروهای خودران تولید می‌کند که عملکرد بهینه و ویژگی‌های منحصربه‌فردی را برای این صنایع ارائه می‌دهند. تنوع محصولات انویدیا به کاربران امکان می‌دهد تا بر اساس نیاز و بودجه خود، بهترین گزینه را انتخاب کنند.

انویدیا دو رابط اصلی برای اتصال پردازنده های گرافیکی (GPU) خود به سیستمها ارائه می دهد: PCIe و SXM

(Peripheral Component Interconnect Express) PCIe:

PCIe یک رابط گذرگاه سریال با سرعت بالا است که برای اتصال کارت‌های توسعه به مادربرد کامپیوتر استفاده می‌شود. این رابط جایگزین استانداردهای قدیمی‌تر مانند PCI و AGP شده و پهنای باند بسیار بیشتری را ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی PCIe:

سریال بودن: برخلاف گذرگاه‌های موازی قدیمی، PCIe از انتقال داده سریال نقطه‌به‌نقطه استفاده می‌کند که منجر به سرعت و کارایی بالاتر می‌شود.
پهنای باند بالا: هر نسل از PCIe پهنای باند را نسبت به نسل قبلی دو برابر می‌کند. در حال حاضر نسل‌های 1.0 تا 5.0 و حتی 6.0 معرفی شده‌اند.
انواع مختلف اسلات: اسلات‌های PCIe در اندازه‌های فیزیکی مختلف (x1، x4، x8، x16 و x32) وجود دارند که تعداد خطوط داده را تعیین می‌کنند. هرچه تعداد خطوط بیشتر باشد، پهنای باند بیشتری در دسترس خواهد بود.
سازگاری رو به عقب و جلو: معمولاً کارت‌های PCIe با نسل‌های قبلی و بعدی اسلات‌های PCIe سازگار هستند، اگرچه ممکن است عملکرد آن‌ها به پایین‌ترین نسل محدود شود.
کاربردهای متنوع: PCIe برای اتصال کارت‌های گرافیک، کارت‌های شبکه، درایوهای SSD پرسرعت NVMe، کارت‌های صدا، کارت‌های RAID و سایر کارت‌های توسعه استفاده می‌شود.

مزایای PCIe:

افزایش سرعت انتقال داده: امکان انتقال سریع‌تر داده‌ها بین قطعات مختلف سیستم.
بهبود عملکرد کلی سیستم: به ویژه در برنامه‌ها و بازی‌هایی که به پهنای باند بالا نیاز دارند.
پشتیبانی از فناوری‌های جدید: امکان استفاده از دستگاه‌ها و استانداردهای جدید با پهنای باند مورد نیاز.

در نهایت، PCIe یک فناوری حیاتی برای عملکرد و توسعه کامپیوترهای مدرن است و با هر نسل جدید، امکانات و سرعت‌های بالاتری را برای کاربران فراهم می‌کند.

کارت گرافیک PCIe یک نوع کارت گرافیکی است که از درگاه PCIe برای اتصال به مادربرد استفاده می کند. این نوع کارتها در ورک استیشن ها و سرورها برای پردازش گرافیکی، یادگیری ماشینی و سایر پردازشهای سنگین مورد استفاده قرار می گیرند.

PCIe Form Factor

(Server PCI Express Module) SXM:

SXM یا Server PCI Express Module، یک نوع رابط اتصال با پهنای باند بالا است که توسط کمپانی انویدیا برای اتصال پردازنده‌های گرافیکی محاسباتی (Compute Accelerators) به سیستم‌های سرور طراحی شده است. برخلاف کارت‌های PCIe سنتی، ماژول‌های SXM مستقیماً روی برد سرور نصب می‌شوند و از طریق فناوری NVLink انویدیا ارتباط پرسرعت‌تری بین GPUها و با CPU برقرار می‌کنند.

این نوع اتصال امکان پهنای باند حافظه بالاتر و مصرف انرژی بهینه‌تر را برای GPUها فراهم می‌کند، که برای کاربردهای محاسباتی سنگین مانند هوش مصنوعی، یادگیری عمیق و محاسبات با کارایی بالا (HPC) بسیار حیاتی است. هر نسل از GPUهای انویدیا از سوکت‌های SXM خاص خود (مانند SXM2، SXM3، SXM4 و SXM5) استفاده می‌کند که با مدل‌های مختلف DGX و HGX انویدیا سازگار هستند.

استفاده از SXM منجر به افزایش چگالی محاسباتی در سرورها شده و امکان مقیاس‌پذیری بهتری را برای بارهای کاری موازی فراهم می‌آورد. با حذف محدودیت‌های رابط PCIe، GPUها می‌توانند با حداکثر ظرفیت خود به پردازش داده‌ها بپردازند.

یک فرم فاکتور اختصاص برای کارتهای گرافیک است که در مراکز داده و سیستمهای هوش مصنوعی استفاده می شود. این مدل از توان بالاتر و سیستم خنک کنندگی بهینه برخوردار است. از NVLink برای ارتباط ”سریع برای کارتها استفاده می کند که پهنای باند و توان بیشتری نسبت به PCIe فراهم میکند و به صورت ۴ تا ی و یا ۸ تا ی مستقیما روی بیس برد نصب می شود و مانند CPU، هیت سینک بر روی آن قرار می گیرد. SXM برای محاسبات سنگین و تراکم بالای پردازش و آموزش مدلهای هوش مصنوعی ایده آل است.

SXM Form Factor

HGX H100

SXM Form Facto PCIe:

SXM یا Server PCI Express Module، یک نوع رابط اتصال با پهنای باند بالا است که توسط انویدیا برای اتصال پردازنده‌های گرافیکی محاسباتی (Compute Accelerators) به سیستم‌های سرور طراحی شده است. برخلاف کارت‌های PCIe سنتی، ماژول‌های SXM مستقیماً روی برد سرور نصب می‌شوند و از طریق فناوری NVLink انویدیا ارتباط پرسرعت‌تری بین GPUها و با CPU برقرار می‌کنند.

این نوع اتصال امکان پهنای باند حافظه بالاتر و مصرف انرژی بهینه‌تر را برای GPU ها فراهم می‌کند، که برای کاربردهای محاسباتی سنگین مانند هوش مصنوعی، یادگیری عمیق و محاسبات با کارایی بالا (HPC) بسیار حیاتی است. هر نسل از GPUهای انویدیا از سوکت‌های SXM خاص خود (مانند SXM2، SXM3، SXM4 و SXM5) استفاده می‌کند که با مدل‌های مختلف DGX و HGX انویدیا سازگار هستند.

برای پل زدن برای رابط های SXM وPCIe، آداپتورهای توسعه یافته اند که امکان استفاده از پردازنده های گرافیکی SXM را در اسلات های استاندارد PCIe فراهم می کنند. در حالی که PCIe سازگاری گسترده و سهولت استفاده را ارائه می دهد، SXM عملکردی برای برنامه های تخصصی، به ویژه در محاسبات با کارایی بالا و بارهای کاری هوش مصنوعی فراهم می کند.

Costumized PCIe برای بهره گیری از مزایای ماژولهای SXM تولید شده است. با توجه به معماری کارت از تأمین توان تا 700 وات پشتیبانی می کند و اغلب توان آن 400 وات است. پیشنهاد می شود برای این کارت حتما پاور با توان تحویلی بالا متناسب با توان 700 تهیه شود.

Costumized PCIe( SXM-to-PCIe adapter )

PCIe Form Factor

ویژگی	PCIe	SXM	Costumized PCIe
Form Factor	کارت PCIe استاندارد؛ به طور مستقیم به اسلات PCIe مادربرد متصل می شود	سوکت اختصاص SXM؛ طراحی شده برای قرارگرفتن در سرورهای رده بالا	ماژولهای SXM از طریق اسلاتهای استاندارد PCIe به مادربرد متصل شوند.
عملکرد	سرعت محدود به پهنای باند PCIe	عملکرد بهبود یافته با NVLink؛ ایده آل برای محاسبات با عملکرد بالا	سرعت محدود به پهنای باند PCIe
توان	با توجه به معماری کارت معمولا تا 400 وات از طریق اسلات PCIe وکانکتورهای برق تأمین می شود.	با توجه به معماری کارت از تأمین توان بالاتر تا 700 وات پشتیبانی می کند و امکان استفاده از GPUهای قدرتمندتر را فراهم می آورد.	با توجه به معماری کارت از تأمین توان تا 700 وات را پشتیبانی می کند ولی اغلب توان آن تا 400 وات است. پیشنهاد می شود برای این کارت حتما پاور با توان تحویلی بالا متناسب با توان 700 وات تهیه شود.
سیستم خنک کننده	خنک کننده هوای استاندارد Passive	خنک کننده هوای استاندارد Passive	خنک کننده هوای استاندارد Passive

نمونه ای از تست ریپورت ها:

A100 80GB PCIe

A100 SXM4 80GB (Costumized PCIe)

H100 PCIe 80GB

H100 80GB HBM3 (Costumized PCIe)

HBM3 پهنای باندی فوق العاده بالا ارائه می دهد که بیش از ۳ ترابایت بر ثانیه در هر GPU است و آن را برای هوش مصنوع (AI)، پردازشهای ابری (HPC) و پردازش داده های عظیم ایده آل می کند.