سرور GPU چیست؟ کاربردهای سرور مجازی رندر

سرورهای GPU ابزارهای قدرتمندی هستند که برای پردازش، تسریع محاسبات گرافیکی، محاسبات مرتبط باهوش مصنوعی و یادگیری عمیق به کار می‌روند. این سرورها با توانایی‌های پردازشی بالا و حافظه گرافیکی قوی، می‌توانند برنامه‌هایی را که نیازمند پردازش موازی و محاسبات سنگین هستند، به‌خوبی اجرا کنند. پردازش علمی، تحلیل داده، شبکه‌های عصبی، تجزیه‌وتحلیل تصویر و ویدئو، رندرینگ سه‌بعدی و طراحی بازی‌های رایانه‌ای از کاربردهای این سرور هستند. بااین‌حال در انتخاب سرور GPU باید به عواملی مانند قدرت پردازش، حافظه گرافیکی، سازگاری با نرم‌افزارها و پشتیبانی پس از فروش دقت کرد. در ادامه با کاربردهای این سرور بیشتر آشنا خواهید شد.

 

GPU چیست؟

کارت گرافیک یا GPU که مخفف عبارت graphics processing unit است؛ یکی از اجزای اصلی یک کامپیوتر به‌حساب می‌آید. اکثر افراد به‌جای عبارت کارت گرافیک از مخفف آن استفاده می‌کنند. این کارت‌ها دارای پردازنده‌های گرافیکی هستند که توسط شرکت‌های بزرگ مانند Nvidia و AMD تولید و عرضه می‌شوند.

پردازنده گرافیکی یک واحد پردازش گرافیکی است که برای اجرای عملیات پردازشی مرتبط با گرافیک و تصاویر سه‌بعدی طراحی‌شده است. این پردازنده‌ها از تعدادی هسته پردازشی مستقل برخوردارند که قادر به انجام هم‌زمان محاسبات موازی هستند. GPU ها به دلیل نیاز محاسبات بالا و پیچیده گرافیک سه‌بعدی، با استفاده از معماری موازی، قدرت پردازش بالایی دارند.

کارت گرافیک علاوه بر استفاده در صنعت بازی‌های رایانه‌ای و رندرینگ تصاویر، در زمینه‌های دیگری نیز استفاده می‌شود. آن‌ها در برنامه‌های علمی، محاسبات پیچیده، هوش مصنوعی، استخراج اطلاعات و حتی ماینینگ ارزهای دیجیتال مانند بیت‌کوین نقش مهمی دارند.

دستگاهی به طور معمول در کارت‌های گرافیک استفاده می‌شود (specialized electronic circuit; graphics accelerator) و وظیفه پردازش تصاویر و سه بعدی‌ها را به عهده دارد. این دستگاه شتاب‌دهنده گرافیکی یک قطعه سخت‌افزاری است که در رایانه‌ها و سیستم‌های الکترونیکی استفاده می‌شود تا عملکرد گرافیکی را بهبود بخشد. مدار الکترونیکی شتاب‌دهنده گرافیکی نیز شامل مجموعه‌ای از تراشه‌ها، مدارها و قطعات الکترونیکی است که به طور خاص برای اجرای عملیات گرافیکی و پردازش تصاویر طراحی شده است. این مدارات معمولاً دارای واحد پردازش گرافیکی، حافظه و واحدهای کنترلی هستند که به طور هم‌زمان با پردازش داده‌های گرافیکی، تصاویر را رندر می‌کنند و به نمایشگر ارسال می‌کنند.

همچنین استفاده از شتاب‌دهنده گرافیکی در سیستم‌ها و رایانه‌ها، عملکرد گرافیکی را بهبود می‌بخشد و امکاناتی مانند بازی‌های رایانه‌ای پیشرفته، ویرایش ویدئو، طراحی سه‌بعدی و دیگر برنامه‌های گرافیکی را به طور بهتری ارائه می‌دهد. همچنین، در کاربردهایی مانند شبیه‌سازی‌های علمی، پردازش تصاویر پزشکی و واقعیت مجازی نیز استفاده می‌شود.

شتاب‌دهنده‌های گرافیکی معمولاً از تکنولوژی‌های پیشرفته‌ای مانند پردازنده‌های گرافیکی (GPU) استفاده می‌کنند که قدرت پردازش بالا و قابلیت‌های مختلفی را در زمینه گرافیک فراهم می‌کنند. این شتاب‌دهنده‌ها به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های رایانه‌ای پیشرفته استفاده می‌شوند تا تجربه کاربری بهتر و عملکرد قوی‌تر در برنامه‌های گرافیکی فراهم شود.

شرکت‌های معروف مانند Nvidia و AMD پردازنده‌های گرافیکی را تولید و به بازار عرضه می‌کنند. این پردازنده‌ها در کارت‌های گرافیک شرکت‌های دیگر نیز استفاده می‌شوند. مثلاً شرکت‌هایی مانند Asus و Gigabyte از پردازنده‌های گرافیکی تولید شده توسط Nvidia و AMD استفاده کرده و کارت‌های گرافیک با برندهای خود را به بازار عرضه می‌کنند که شامل طراحی، حافظه، سیستم خنک‌کننده و سایر اجزا می‌شوند.

 

سرور GPU چیست؟

سرورهای رندر سرورهایی هستند که برای استفاده از قدرت پردازشی پردازنده‌های گرافیکی (GPU) طراحی شده‌اند. این سرورها از تعدادی کارت گرافیک با قابلیت‌های پردازش موازی و قدرت پردازشی بالا استفاده می‌کنند. استفاده از این سرورها می‌تواند باعث بهبود عملکرد و کارایی سرور شود. باتوجه‌به قدرت پردازشی بالا و قابلیت موازی‌سازی قوی پردازنده‌های گرافیکی که دارند برای اجرای محاسبات سنگین و پردازش موازی مناسب هستند. نیازمندی‌هایی مانند شبیه‌سازی‌های علمی، تحلیل داده‌های پیچیده، هوش مصنوعی، یادگیری عمیق و شبکه‌های عصبی از قدرت پردازشی بالا استفاده می‌کنند و سرورهای GPU می‌توانند در این زمینه‌ها کمک بزرگی باشند.

یکی از روش‌های استفاده از سرورهای GPU، offloading CPU به GPU است. این به معنای انتقال بخشی از بار کاری از پردازنده مرکزی (CPU) به پردازنده گرافیکی است. با این روش می‌توان عملکرد سرور را بهبود داده و زمان اجرای وظایف را بهتر کرد. این سرورها به‌منظور مدیریت منابع GPU، معمولاً از قابلیت‌های مدیریتی پیشرفته‌ای مانند مجازی‌سازی گرافیکی و توزیع بار استفاده می‌کنند. این کار به مدیران سرور امکان می‌دهد تا منابع جی پی یو را به‌صورت موثرتری مدیریت کرده و بار کاری را به‌صورت متوازن بین کارت‌های گرافیکی توزیع کنند.

استفاده از سرورهای GPU بهبود قابل‌توجهی در عملکرد سرور و اجرای وظایف بزرگ‌تر و پیچیده‌تر به همراه دارد. پردازنده‌های گرافیکی دارای قابلیت پردازش موازی بسیار بالایی هستند و برای برخی از وظایف محاسباتی می‌توانند به‌صورت مؤثرتری از پردازنده‌های مرکزی (CPU) استفاده کنند؛ بنابراین با انتقال بخشی از بار کاری پردازشی از CPU به GPU می‌توان عملکرد سرور را بهبود بخشید و به‌سرعت بیشتری در اجرای وظایف دست‌یافت.

فرایند offloading CPU به GPU به معنای انتقال بخشی از وظایف پردازشی از CPU به پردازنده‌های گرافیکی است. با انتقال این بار کاری می‌توان عملکرد سرور را بهبود داده و زمان اجرای وظایف را کاهش داد. این روش به‌ویژه در برنامه‌ها و کاربردهایی که نیاز به پردازش موازی و پرسرعت دارند بسیار موثر است.

علاوه بر این، سرورهای رندر معمولاً از امکانات مدیریتی پیشرفته‌ای برخوردارند که به مدیران سرور اجازه می‌دهد منابع GPU را به‌صورت موثرتری مدیریت کنند. به‌عنوان‌مثال قابلیت‌های مانند مجازی‌سازی گرافیکی و توزیع بار می‌توانند به مدیران سرور کمک کنند تا منابع graphics processing unit را بهینه‌تر تخصیص دهند و بار کاری را بین کارت‌های گرافیکی توزیع کنند.

 

مزایای سرور GPU

سرورهای واحد پردازش گرافیکی مزایای بسیاری دارند که در زیر به برخی از انا را ذکر می‌کنیم:

قدرت پردازشی بالا

 یکی از مهم‌ترین مزایای سرورهای رندر، قدرت پردازشی بالای آن‌ها است. همان‌طور که گفته شد پردازنده‌های گرافیکی دارای هسته‌های پردازشی موازی بسیار زیادی هستند که به‌صورت هم‌زمان می‌توانند بسیاری از وظایف را انجام دهند. این ویژگی منحصربه‌فرد سرورهای GPU، آن‌ها را برای برنامه‌ها و کاربردهایی با نیازهای پردازشی بالا مانند شبیه‌سازی‌های علمی، تحلیل داده‌های پیچیده، هوش مصنوعی و یادگیری عمیق بسیار مناسب می‌کند.

پردازش موازی قوی

پردازنده‌های گرافیکی دارای قابلیت پردازش موازی بسیار بالایی هستند. این به این معنی است که می‌توانند بسیاری از وظایف را به‌صورت هم‌زمان انجام دهند. در برنامه‌ها و الگوریتم‌هایی که می‌توانند به‌صورت موازی پردازش شوند، استفاده از سرورهای GPU بهبود قابل‌توجهی در زمان اجرا و کارایی دارد.

پردازش عمیق و هوش مصنوعی

با پیشرفت روزافزون در زمینه هوش مصنوعی و یادگیری عمیق، نیاز به قدرت پردازشی بالا برای اجرای الگوریتم‌ها و مدل‌های پیچیده افزایش‌یافته است. سرورهای رندر با قدرت پردازشی بالا، قابلیت اجرای مدل‌های عمیق و الگوریتم‌های پیچیده را بهبود می‌بخشند و می‌توانند در زمینه هوش مصنوعی و یادگیری عمیق استفاده شوند.

افزایش سرعت و کارایی

 به دلیل قدرت پردازشی بالا و پردازش موازی قوی، سرورهای graphics processing unit می‌توانند سرعت و کارایی سیستم را بهبود بخشند. به‌این‌ترتیب زمان اجرای وظایف کاهش‌یافته و تعداد کارهایی که می‌توان در واحد زمان انجام داد، افزایش می‌یابد.

موارد استفاده از سرور GPU

سرورهای رندر به خاطر قدرت پردازشی بالا و قابلیت پردازش موازی قوی در پروژه‌های سه‌بعدی و رندرینگ گرافیکی استفاده می‌شوند. همچنین در تحلیل داده‌های پیچیده و بررسی داده‌ها، این سرورها می‌توانند عملکرد بسیار بهتری نسبت به سرورهای CPU داشته باشند.

استفاده از سرورهای واحد پردازش گرافیکی به‌عنوان گزینه‌ای برای آف لودینگ GPU نیز بسیار مناسب هستند. با تقسیم بار کاری بین پردازنده‌های اصلی و رندر، می‌توانید عملکرد سرور را بهبود داده و کارایی بالاتری را در پردازش گرافیکی و محاسبات عمومی به دست آورید.

از این نوع سرورها برای استریم ویدئو، گیمینگ و کارهای مشابه نیز در موارد خاص نیز استفاده می‌شود. در واقع سرورهای GPU با قدرت پردازشی بالا و قابلیت پردازش تصاویر سریع در این زمینه‌ها کاربرد دارند؛ اما همچنان باید توجه داشته باشید که عمده استفاده‌های این سرورها در حوزه‌هایی مانند هوش مصنوعی، علمی و تحلیل داده‌ها است.

 

انواع سرور GPU

سرورهای رندر دو نوع هستند که در ادامه هرکدام را توضیح خواهیم داد.

 

سرور مجازی GPU

این نوع سرور امکان استفاده از قدرت عملکرد بالا و امنیت مطلوب را در اختیار شما قرار می‌دهد. در این سرویس شما قادر خواهید بود به‌صورت مستقیم روی نحوه عملکرد کارت گرافیک نظارت و وضعیت آن را بررسی کنید. بااین‌حال سرور مجازی graphics processing unit تمامی امکانات سرور فیزیکی را به‌صورت کامل در اختیار شما قرار نمی‌دهند و فقط بخشی از منابع آن را به‌صورت ایزوله و مجزا می‌توانید استفاده کنید. این سرورها معمولاً از نظر قیمت، ارزان‌تر از سرورهای اختصاصی GPU هستند.

سرور اختصاصی GPU

 سرور اختصاصی به شما امکان مدیریت کامل منابع سخت‌افزاری سرور را می‌دهد و شما می‌توانید کانفیگ‌های دلخواه خود را روی سرور پیاده‌سازی کنید. در این سرورها شما تمامی منابع سخت‌افزاری از جمله GPU را به طور کامل در اختیار دارید. قیمت سرورهای اختصاصی معمولاً بیشتر از سرورهای مجازی است و هزینه نصب و نگهداری آن‌ها نیز بر عهده شماست.

ازاین‌رو اگر به دنبال قدرت عملکرد بالا و امنیت مطلوب هستید و نیاز دارید تا برخی از منابع سرور فیزیکی را به‌صورت ایزوله استفاده کنید، سرور مجازی رندر گزینه مناسبی برای شماست؛ اما اگر نیاز دارید تا بر روی کانفیگ‌های دلخواه خود کنترل کامل داشته باشید و استفاده از تمامی منابع سخت‌افزاری سرور از جمله GPU مهم است، سرور اختصاصی مناسب‌تر است که در این صورت باید به هزینه بالاتر نصب و نگهداری سرورهای اختصاصی توجه کنید.

 

سخت‌افزار سرورهای GPU

در راستای راه‌اندازی یک سرور گرافیکی، قطعات سخت‌افزاری اصلی که نیاز دارید عبارت‌اند از:

·         پردازنده (CPU): پردازنده اصلی سرور، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. برای سرورهای گرافیکی، پردازنده‌های قدرتمند و چندهسته‌ای با فرکانس بالا و قابلیت پردازش موازی توصیه می‌شود.

·         حافظه رم (RAM): رم کامپیوتر برای ذخیره‌سازی داده‌ها و برنامه‌های در حال اجرا استفاده می‌شود. برای سرورهای گرافیکی، حداقل 16 گیگابایت رم توصیه می‌شود؛ اما بهتر است حداقل 32 یا 64 گیگابایت رم داشته باشید تا بتوانید با بار کاری سنگین و برنامه‌های گرافیکی پیچیده سریعاً کار کنید.

·         کارت گرافیکی (GPU): کارت گرافیکی اصلی سرور گرافیکی است که برای پردازش تصاویر و گرافیک‌های پیچیده استفاده می‌شود. برای سرورهای گرافیکی، کارت‌های گرافیکی با قدرت بالا و حافظه گرافیکی بزرگ توصیه می‌شود، مانند NVIDIA Quadro یا NVIDIA Tesla.

·         منبع تغذیه (Power Supply): واحد پردازش گرافیکی به برق مصرفی زیادی نیاز دارد؛ بنابراین منبع تغذیه قدرتمند و استانداردی موردنیاز است تا بتواند نیازهای برقی سرور را برآورده کند.

·         هارددیسک (Hard Disk): برای ذخیره‌سازی داده‌ها و برنامه‌های سرور، هارددیسک استفاده می‌شود. می‌توانید از هارددیسک‌های اس‌اس‌دی (SSD) با سرعت بالا برای اجرای سریع‌تر برنامه‌ها و انتقال داده‌ها استفاده کنید.

·         علاوه بر این باید به نوع و تعداد اسلات‌های PCIe و رابط‌های شبکه، سیستم خنک‌کننده (Cooling System)، مادربورد (Motherboard) و سایر قطعات جانبی نیز توجه داشته باشید.

 

تفاوت‌های هسته‌های GPU و CPU

شاید برای شما هم این سؤال باشد که فرق سی‌پی‌یو با جی پی یو چیست؟ در واقع فرق این دو در موارد زیر است:

·         تعداد هسته: رندرها معمولاً دارای صدها تا هزاران هسته هستند، درحالی‌که تعداد هسته‌های CPU معمولاً تنها چند هسته است. این تعداد بالای هسته‌ها در GPU به آن امکان می‌دهد تا برای پردازش هم‌زمان داده‌های بزرگ و محاسبات موازی بسیار مناسب باشد.

·         معماری پردازش: CPU و GPU از معماری‌های مختلف برای پردازش استفاده می‌کنند. CPU به‌صورت خطی و سریال می‌پردازد، به این معنی که یک تسک را در هر لحظه انجام می‌دهند؛ اما GPU برای پردازش هم‌زمان، تعداد زیادی هسته را به کار می‌برد و تسک‌ها را تقسیم کرده و به‌صورت موازی پردازش می‌کند. این معماری موازی بودن در GPU باعث می‌شود که برای برخی کاربردها مانند پردازش گرافیکی و محاسبات علمی، عملکرد بهتری نسبت به CPU داشته باشد.

·         تخصص: CPU ها برای پردازش‌های عمومی و چندمنظوره طراحی شده‌اند و برای اجرای تسک‌های متنوع از جمله سیستم‌عامل، برنامه‌های دسکتاپ و سرور استفاده می‌شوند؛ اما GPU ها به‌خصوص برای پردازش گرافیکی، محاسبات موازی و برخی کاربردهای خاص مانند هوش مصنوعی و علمی طراحی شده‌اند. به همین دلیل، در برخی از کاربردها، GPU ها می‌توانند به طور قابل‌توجهی سریع‌تر از CPU ها باشند.

 

هنگام خرید سرور GPU به چه نکاتی توجه کنیم؟

هنگام خرید سرور جی پی یو باید به نکات زیر توجه کنید:

·         قبل از خرید، نیازها و بودجه خود را به‌دقت بررسی کنید. باید مشخص کنید که سرور گرافیکی برای چه کاربردهایی استفاده خواهد شد و برای آن به چه میزان قدرت پردازش و حافظه گرافیکی نیاز است. همچنین بودجه مالی که برای خرید سرور در اختیار دارید را مشخص کنید.

·         کارت گرافیکی یکی از اجزای اصلی سرور GPU است. باید نوع کارت گرافیکی را بر اساس نیازهای خود انتخاب کنید. برخی از مدل‌های معروف شامل NVIDIA Tesla و NVIDIA Quadro هستند. هر کدام از این مدل‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی دارند؛ بنابراین باید مطالعه و بررسی کافی را قبل از انتخاب انجام دهید.

·         بررسی کنید که سرور چند اسلات PCIe دارد و آیا کارت گرافیکی موردنظرتان با این اسلات‌ها سازگار است یا خیر. همچنین مشخص کردن تعداد اسلات‌ها بر اساس نیازهای شما مهم است؛ زیرا ممکن است به اسلات‌های PCIe برای نصب کارت‌های گرافیکی دیگر نیاز داشته باشید.

·         بررسی کنید که سرور چه قدرت پردازشی و حافظه گرافیکی دارد.

·         از کیفیت ساخت سرور مطمئن شوید و مطمئن شوید که توسط یک تولید کننده معتبر ساخته شده است. همچنین اطلاعات درباره سطح پشتیبانی و خدمات پس از فروش ارائه شده توسط تولیدکننده را بررسی کنید.

·         مطمئن شوید که سرور با سیستم‌عامل و نرم‌افزارهای موردنیاز شما سازگار است.

·         مطمئن شوید که سیستم خنک‌کننده قوی و مناسبی برای سرور و کارت گرافیکی استفاده شده است؛ زیرا سرورهای GPU معمولاً گرمای بیشتری تولید می‌کنند.

·         ظرفیت و نوع حافظه سیستمی را بررسی کنید. حافظه سیستم برای عملکرد بهینه سرور مهم است و باید به طور کافی بزرگ باشد تا بتواند داده‌ها را به‌صورت هم‌زمان و بدون محدودیت پردازش کند.

·         اگر در آینده نیاز دارید سرور خود را به‌روزرسانی یا بزرگ‌نمایی کنید، مطمئن شوید که سرور قابلیت انعطاف‌پذیری و بزرگ‌نمایی دارد. همچنین بررسی کنید که آیا می‌توانید کارت‌های گرافیکی بیشتری را به سرور اضافه کنید یا آیا قابلیت ارتقا قطعات دیگری مانند حافظه سیستم و ذخیره‌سازی دارد.

·         مصرف برق سرور رندر معمولاً بیشتر است؛ بنابراین به مصرف انرژی سرور توجه کنید و مطمئن شوید که منابع برق شما قادر به تأمین نیازهای سرور هستند. همچنین دارا بودن سیستم تهویه مناسب برای خنک کردن سرور و جلوگیری از افزایش دما و نگهداری عملکرد بهینه آن بسیار مهم است.

·         در نهایت پیشنهاد می‌شود قبل از خرید این سرور با تولیدکنندگان و فروشندگان مختلف مشورت کنید و مشخصات و نیازهای خود را به آن‌ها بگویید تا بتوانید بهترین سرور را برای نیازهای خود انتخاب کنید.

 

نتیجه‌گیری

سرورهای GPU برای پردازش و تسریع محاسبات گرافیکی و محاسبات مرتبط باهوش مصنوعی و یادگیری عمیق استفاده می‌شوند. آن‌ها شامل کارت‌های گرافیکی قوی مانند NVIDIA Tesla و NVIDIA Quadro هستند. این سرورها برای کاربردهایی مانند پردازش علمی، تحلیل داده، شبکه‌های عصبی، تجزیه‌وتحلیل تصویر و ویدئو، رندرینگ سه‌بعدی و طراحی بازی‌های رایانه‌ای مناسب هستند. در انتخاب سرور graphics processing unit عواملی مانند قدرت پردازش، حافظه گرافیکی، تعداد و نوع اسلات PCIe، سازگاری با سیستم‌عامل و نرم‌افزارها، پشتیبانی و خدمات پس از فروش مهم است. این سرورها معمولاً مصرف برق بالا و نیازمند سیستم خنک‌کننده قوی هستند، قابلیت بزرگ‌نمایی و استفاده در محیط‌های مجازی‌سازی را دارند و می‌توانند از راه دور قابل‌دسترس باشند.