GPU – ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસિંગ યુનિટ એટલે શું?

આધુનિક કમ્પ્યુટર ટેકનોલોજીમાં ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસિંગ યુનિટ (GPU) એક અત્યંત મહત્વપૂર્ણ પાર્ટ છે. આ લેખમાં આપણે GPU વિશે વિસ્તૃત માહિતી મેળવીશું, તેના ઇતિહાસથી લઈને ભવિષ્યના ટ્રેન્ડ્સ સુધી. GPU એ માત્ર ગેમિંગ માટે જ નહીં, પરંતુ વૈજ્ઞાનિક સંશોધન, આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ, અને ઘણા અન્ય ક્ષેત્રોમાં ક્રાંતિ લાવી રહ્યું છે. ચાલો, આ આધુનિક ટેકનોલોજીની દુનિયામાં ઊંડા ઊતરીએ.

GPU નો ઇતિહાસ

GPU નો ઇતિહાસ 1970 ના દાયકાથી શરૂ થાય છે, જ્યારે પ્રથમ વખત કમ્પ્યુટર ગ્રાફિક્સનો ઉપયોગ વ્યાવસાયિક અને વૈજ્ઞાનિક ઉદ્દેશ્યો માટે થવા લાગ્યો. પરંતુ તે સમયે, ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસિંગ CPU દ્વારા જ કરવામાં આવતું હતું.

1980 ના દાયકામાં, IBM અને એપલ જેવી કંપનીઓએ વિશેષ ગ્રાફિક્સ ચિપ્સનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું, જે CPU પરનો ભાર ઘટાડતા હતા. 1990 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, S3 Graphics, ATI, અને NVIDIA જેવી કંપનીઓએ વધુ સારી ગ્રાફિક્સ કાર્ડ્સ બનાવવાનું શરૂ કર્યું.

1999 માં NVIDIA એ GeForce 256 લોન્ચ કર્યું, જેને તેઓએ વિશ્વનું પ્રથમ GPU કહ્યું. આ GPU એ 3D ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસિંગને હાર્ડવેરમાં જ સંપૂર્ણપણે અમલમાં મૂક્યું, જે અગાઉ સોફ્ટવેર દ્વારા કરવામાં આવતું હતું.

ત્યારબાદના વર્ષોમાં, GPU ની ક્ષમતાઓમાં નોંધપાત્ર વધારો થયો. 2006 માં NVIDIA એ CUDA આર્કિટેક્ચર રજૂ કર્યું, જેણે GPU ને સામાન્ય-ઉદ્દેશ્ય કમ્પ્યુટિંગ માટે ઉપયોગમાં લેવાનું શક્ય બનાવ્યું. આ પગલાએ GPU ની ઉપયોગિતાને ગેમિંગથી આગળ વધારી અને તેને વૈજ્ઞાનિક સંશોધન, ડેટા વિશ્લેષણ, અને મશીન લર્નિંગ જેવા ક્ષેત્રોમાં પ્રવેશ કરાવ્યો.

આજે, GPU એક અત્યંત શક્તિશાળી અને બહુ ઉપયોગી પાર્ટ  છે જે આધુનિક કમ્પ્યુટિંગનો એક અભિન્ન અંગ બની ગયું છે.

 GPU એટલે શું?

GPU, અથવા ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસિંગ યુનિટ, એ એક વિશેષ રીતે ડિઝાઈન કરેલી ચિપ છે. જે કમ્પ્યુટર સિસ્ટમમાં ગ્રાફિક્સ અને વિઝ્યુઅલ ડેટાને પ્રોસેસ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે. તેનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય ઝડપી ઇમેજ રેન્ડરિંગ અને વિડિયો પ્રોસેસિંગ કરવાનો છે. જેમાં 3D ગ્રાફિક્સ અને વીડિયો સામેલ છે. તે ગેમિંગ, વીડિયો એડિટિંગ અને 3D મોડેલિંગ જેવા કાર્યો માટે ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે. આધુનિક GPUઓ મશીન લર્નિંગ અને આર્ટિફિશિયલ ઈન્ટેલિજન્સ જેવા જટિલ કમ્પ્યુટેશનલ કાર્યો માટે પણ વપરાય છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, GPU તમારા કમ્પ્યુટરને વધુ સુંદર અને ઝડપી રીતે વિઝ્યુઅલ કન્ટેન્ટ બતાવવામાં મદદ કરે છે.

GPU ની મુખ્ય વિશેષતાઓ:

1. ગ્રાફિક્સ રેન્ડરિંગ: GPU કમ્પ્યુટર સ્ક્રીન પર દેખાતી દરેક વસ્તુને પ્રોસેસ કરે છે અને રેન્ડર કરે છે. આમાં 2D અને 3D ગ્રાફિક્સ, એનિમેશન અને વીડિયો સામેલ છે.
2. પેરેલલ પ્રોસેસિંગ: GPUઓ હજારો નાના, સરળ પ્રોસેસર્સ ધરાવે છે જે એક સાથે કામ કરી શકે છે. આ તેમને મોટી સંખ્યામાં સરળ ગણતરીઓ ઝડપથી કરવામાં મદદ કરે છે.
3. વીડિયો કોડિંગ અને ડિકોડિંગ: ઘણા GPUઓ વીડિયો ફાઇલોને એન્કોડ અને ડિકોડ કરવામાં મદદ કરે છે, જે વીડિયો એડિટિંગ અને સ્ટ્રીમિંગ માટે ઉપયોગી છે.
4.  AI અને મશીન લર્નિંગ: આધુનિક GPUઓનો ઉપયોગ ડીપ લર્નિંગ અને AI મોડેલ્સને તાલીમ આપવા અને ચલાવવા માટે થાય છે, કારણ કે તેમની પેરેલલ પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાઓ આ પ્રકારના કાર્યો માટે યોગ્ય છે.
5.  ક્રિપ્ટોકરન્સી માઇનિંગ: કેટલાક લોકો GPUઓનો ઉપયોગ બિટકોઇન જેવી ક્રિપ્ટોકરન્સીઓ માઇન કરવા માટે કરે છે, કારણ કે તેઓ જટિલ ગાણિતિક સમસ્યાઓને ઝડપથી ઉકેલી શકે છે.

GPU ની કાર્યક્ષમતા તેને ગેમિંગ, 3D મોડેલિંગ, વિડિયો એડિટિંગ, અને હવે AI અને મશીન લર્નિંગ જેવા ક્ષેત્રોમાં ખાસ બનાવે છે.

GPU અને CPU વચ્ચે નો તફાવત

GPU અને CPU (સેન્ટ્રલ પ્રોસેસિંગ યુનિટ) બંને કમ્પ્યુટર સિસ્ટમના મહત્વપૂર્ણ પાર્ટ છે, પરંતુ તેમની રચના અને કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ફેર છે. આમ તો GPU ને તમે CPU નો પિતરાઇ ભાઈ પણ કહી શકો. પરંતુ બંને ના ઉદેશ્ય અલગ અલગ છે. GPU નો મુખ્ય ઉદેશ્ય ગ્રાફિક્સ સાથે કામ કરવાનો હોય છે.

1. કાર્યનો પ્રકાર:

2. આર્કિટેક્ચર:

   – CPU: થોડા (સામાન્ય રીતે 4 થી 16) શક્તિશાળી અને જટિલ કોર ધરાવે છે.

   – GPU: હજારો નાના અને સરળ કોર ધરાવે છે.

3. કાર્યક્ષમતા:

   – CPU: સીરિયલ પ્રોસેસિંગમાં વધુ કાર્યક્ષમ. જટિલ ગણતરીઓ અને નિર્ણયો લેવામાં સારું.

   – GPU: પેરેલલ પ્રોસેસિંગમાં વધુ કાર્યક્ષમ. સરળ પરંતુ વારંવાર થતા કાર્યોમાં ઉત્તમ.

4. મેમરી એક્સેસ:

   – CPU: મોટી કેશ મેમરી ધરાવે છે જે ડેટા એક્સેસને ઝડપી બનાવે છે.

   – GPU: ઓછી કેશ મેમરી પરંતુ ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ મેમરી ધરાવે છે.

5. પ્રોગ્રામિંગ:

   – CPU: સામાન્ય પ્રોગ્રામિંગ ભાષાઓ જેવી કે C++, Java, Python વગેરેનો ઉપયોગ કરે છે.

   – GPU: વિશેષ API જેવા કે CUDA (NVIDIA માટે) અથવા OpenCL નો ઉપયોગ કરે છે.

6. ઊર્જા વપરાશ:

   – CPU: સામાન્ય રીતે ઓછી ઊર્જા વાપરે છે.

   – GPU: ઊંચી કાર્યક્ષમતાને કારણે વધુ ઊર્જા વાપરે છે.

આ તફાવતોને કારણે, આધુનિક કમ્પ્યુટર સિસ્ટમ્સ CPU અને GPU બંનેનો ઉપયોગ કરે છે, જેથી દરેકની શક્તિઓનો શ્રેષ્ઠ ઉપયોગ થઈ શકે.

કેવી રીતે કામ કરે છે GPU?

GPU ની કાર્યપ્રણાલી નીચેના સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે:

1. પેરેલલ પ્રોસેસિંગ:

   GPU હજારો નાના પ્રોસેસિંગ યુનિટ્સ (કોર) ધરાવે છે જે એક સાથે કામ કરી શકે છે. આ પેરેલલ આર્કિટેક્ચર GPU ને એક સાથે ઘણા ડેટા પોઇન્ટ્સ પર પ્રક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે. દાખલા તરીકે, જ્યારે કોઈ 3D સીન રેન્ડર કરવામાં આવે છે, ત્યારે દરેક પિક્સેલની ગણતરી અલગ કોર પર થઈ શકે છે.

2. SIMD આર્કિટેક્ચર:

   GPU Single Instruction, Multiple Data (SIMD) આર્કિટેક્ચરનો ઉપયોગ કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે એક જ સૂચના ઘણા ડેટા પોઇન્ટ્સ પર એક સાથે લાગુ કરી શકાય છે. આ ખાસ કરીને ઇમેજ પ્રોસેસિંગ જેવા કાર્યો માટે ઉપયોગી છે જ્યાં એક જ ઓપરેશન ઘણા પિક્સેલ્સ પર કરવું પડે છે.

3. સ્પેશિયલાઇઝ્ડ મેમરી:

   GPU પાસે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ મેમરી હોય છે જે ઝડપી ડેટા ટ્રાન્સફર માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે. આ મેમરી GPU ને ઝડપથી વિશાળ માત્રામાં ડેટા પર પ્રક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે ગ્રાફિક્સ કાર્યો માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

4. શેડર પ્રોસેસિંગ:

   આધુનિક GPU માં પ્રોગ્રામેબલ શેડર્સ હોય છે. શેડર્સ એ નાના પ્રોગ્રામ્સ છે જે 3D ગ્રાફિક્સના વિવિધ પાસાઓને નિયંત્રિત કરે છે, જેમ કે વર્ટેક્સ શેડર્સ (3D મોડેલના આકાર માટે), પિક્સેલ શેડર્સ (રંગ અને પ્રકાશ માટે), અને જ્યોમેટ્રી શેડર્સ (3D મોડેલના આકારને બદલવા માટે).

5. રેસ્ટરાઇઝેશન:

   3D ગ્રાફિક્સમાં, GPU 3D મોડેલ્સને 2D સ્ક્રીન પર રૂપાંતરિત કરે છે. આ પ્રક્રિયાને રેસ્ટરાઇઝેશન કહેવાય છે. GPU આ કાર્ય ખૂબ જ ઝડપથી કરી શકે છે.

6. ટેક્સ્ચરિંગ અને બ્લેન્ડિંગ:

   GPU 3D મોડેલ્સ પર ટેક્સ્ચર (છાલ) લાગુ કરે છે અને વિવિધ પ્રકાશ સ્ત્રોતો અને સામગ્રીઓના પ્રભાવને ધ્યાનમાં રાખીને તેમને બ્લેન્ડ કરે છે.

7. એન્ટી-એલિયસિંગ:

   GPU એજ સ્મૂથિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને ઇમેજની ગુણવત્તા સુધારે છે, જેને એન્ટી-એલિયસિંગ કહેવાય છે.

8. જનરલ-પર્પઝ કમ્પ્યુટિંગ:

   આધુનિક GPU માત્ર ગ્રાફિક્સ માટે જ નહીં, પરંતુ અન્ય પ્રકારના પેરેલલ કમ્પ્યુટિંગ કાર્યો માટે પણ વાપરી શકાય છે. આને GPGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Units) કહેવાય છે. આ AI ટ્રેનિંગ, ક્રિપ્ટોકરન્સી માઇનિંગ, અને વૈજ્ઞાનિક સિમ્યુલેશન જેવા કાર્યોમાં ઉપયોગી છે.

GPU ની આ કાર્યપ્રણાલી તેને ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસિંગ અને પેરેલલ કમ્પ્યુટિંગ કાર્યો માટે અત્યંત કાર્યક્ષમ બનાવે છે.

 GPU ના વિવિધ પ્રકાર

GPU ના મુખ્યત્વે બે પ્રકાર છે, ડિસ્ક્રીટ એટલે કે આ એક અલગ સિસ્ટમ હોય છે જેને કોઈ પણ પીસી માં લગાવી શકાય છે. બીજું છે ઇંટીગ્રેટેડ જે cpu ની સાથે જ જોઇન્ટ હોય છે. તેને બદલી કે તેમાં ફેરફાર નથી કરી શકાતો.

1. ડિસ્ક્રીટ GPU:

   – આ સ્વતંત્ર ગ્રાફિક્સ કાર્ડ તરીકે આવે છે જે મદરબોર્ડ પર અલગ સ્લોટમાં ફિટ થાય છે.

   – તે પોતાની ડેડિકેટેડ મેમરી (VRAM) ધરાવે છે.

   – વધુ શક્તિશાળી હોય છે અને ઉચ્ચ-અંત ગેમિંગ અને પ્રોફેશનલ ગ્રાફિક્સ કાર્ય માટે યોગ્ય છે.

   – વધુ પાવર વાપરે છે અને વધુ ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે.

   – ઉદાહરણો: NVIDIA GeForce RTX સીરીઝ, AMD Radeon RX સીરીઝ.

2. ઇન્ટિગ્રેટેડ GPU:

   – CPU સાથે જ એક જ ચિપ પર હોય છે.

   – સિસ્ટમની RAM શેર કરે છે.

   – ઓછી શક્તિશાળી હોય છે, પરંતુ ઓછી ઊર્જા વાપરે છે.

   – લેપટોપ અને બજેટ ડેસ્કટોપ કમ્પ્યુટર્સમાં વધુ જોવા મળે છે.

   – સામાન્ય કામકાજ અને હળવા ગેમિંગ માટે યોગ્ય છે.

   – ઉદાહરણો: Intel UHD ગ્રાફિક્સ, AMD Radeon Vega ગ્રાફિક્સ.

આ ઉપરાંત, કેટલાક વિશેષ પ્રકારના GPU પણ છે:

3. મોબાઇલ GPU:

   – સ્માર્ટફોન અને ટેબ્લેટ માટે ડિઝાઇન કરાયેલા.

   – ઓછી પાવર વપરાશ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

   – ઉદાહરણો: Adreno (Qualcomm), Mali (ARM), PowerVR (Imagination Technologies).

4. પ્રોફેશનલ GPU:

   – CAD, 3D રેન્ડરિંગ, અને વૈજ્ઞાનિક સિમ્યુલેશન જેવા વ્યાવસાયિક ઉપયોગો માટે.

   – ઉચ્ચ ચોકસાઈ અને વિશ્વસનીયતા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

   – ઉદાહરણો: NVIDIA Quadro, AMD Radeon Pro.

5. AI અને મશીન લર્નિંગ માટેના GPU:

   – ડીપ લર્નિંગ અને AI કાર્યો માટે ઓપ્ટિમાઇઝ કરાયેલા.

   – ઉચ્ચ પ્રેસિઝન ફ્લોટિંગ-પોઇન્ટ ગણતરીઓ માટે ડિઝાઇન કરાયેલા.

   – ઉદાહરણો: NVIDIA Tesla, Google TPU (ટેન્સર પ્રોસેસિંગ યુનિટ).

દરેક પ્રકારનો GPU ચોક્કસ જરૂરિયાતો અને ઉપયોગના કેસ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે. ઉપયોગકર્તાઓએ તેમની જરૂરિયાતો અને બજેટને આધારે યોગ્ય પ્રકારનો GPU પસંદ કરવો જોઈએ.

GPU ના મુખ્ય પાર્ટસ

GPU એક જટિલ હાર્ડવેર છે જે ઘણા મહત્વપૂર્ણ પાર્ટસ થી બનેલું છે. આમાં મુખ્ય પાર્ટ્સ છે:

1. ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસર:

   ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસર એ GPUનો મુખ્ય ભાગ છે જે વિઝ્યુઅલ ડેટા પર પ્રક્રિયા કરે છે. તે હજારો નાના કોરથી બનેલો હોય છે જે સમાંતર રીતે કામ કરી શકે છે. આ પ્રોસેસર 2D અને 3D ગ્રાફિક્સ રેન્ડરિંગ, વીડિયો એન્કોડિંગ અને ડિકોડિંગ, અને અન્ય ગણિતીય કાર્યો કરે છે. તેની ડિઝાઇન વિશેષ રીતે વિઝ્યુઅલ ડેટા પર ઝડપી પ્રક્રિયા કરવા માટે ઓપ્ટિમાઇઝ કરેલી હોય છે. આધુનિક ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસર્સ AI અને મશીન લર્નિંગ કાર્યો માટે પણ વપરાય છે.

2. વિડિયો મેમરી (VRAM):

   વિડિયો મેમરી (VRAM) એ GPUની વિશેષ પ્રકારની મેમરી છે જે ગ્રાફિક્સ ડેટા સ્ટોર કરવા અને એક્સેસ કરવા માટે વપરાય છે. તે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ ધરાવે છે જેથી GPU ઝડપથી વિશાળ માત્રામાં ડેટા પર પ્રક્રિયા કરી શકે. VRAM ટેક્સ્ચર્સ, 3D મોડેલ્સ, અને ફ્રેમ બફર્સ જેવી માહિતી સંગ્રહિત કરે છે. તેની ક્ષમતા સામાન્ય રીતે ગીગાબાઇટ્સમાં માપવામાં આવે છે અને તે GPUના પ્રદર્શનને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. ઉચ્ચ-રેઝોલ્યુશન ગેમિંગ અને વીડિયો એડિટિંગ માટે વધુ VRAM જરૂરી છે.

3. મેમરી ઇન્ટરફેસ:

   મેમરી ઇન્ટરફેસ GPU અને તેની વિડિયો મેમરી (VRAM) વચ્ચે ડેટા ટ્રાન્સફર માટેનું મહત્વપૂર્ણ જોડાણ છે. તે GPU પ્રદર્શનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, કારણ કે તે VRAM સાથે ડેટા વાંચવા અને લખવાની ઝડપને નિર્ધારિત કરે છે. મેમરી ઇન્ટરફેસ  જે સામાન્ય રીતે બિટ્સમાં માપવામાં આવે છે (જેમ કે 128-બિટ, 256-બિટ, અથવા 384-બિટ), એ સમયે કેટલો ડેટા ટ્રાન્સફર થઈ શકે છે તે નક્કી કરે છે. વધુ પહોળું મેમરી ઇન્ટરફેસ ઉચ્ચ મેમરી બેન્ડવિડ્થ પ્રદાન કરે છે, જે હાઇ રેઝોલ્યુશન ટેક્સ્ચર્સ અને જટિલ 3D મોડેલ્સ સાથે કામ કરતી વખતે ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે. આધુનિક GPUs ઘણીવાર GDDR6 અથવા HBM2 જેવી ઝડપી મેમરી ટેકનોલોજીઓનો ઉપયોગ કરે છે, જે મેમરી ઇન્ટરફેસની અસરકારકતા વધારે છે.

4. રેન્ડર આઉટપુટ યુનિટ્સ (ROPs):

   રેન્ડર આઉટપુટ યુનિટ્સ (ROPs) એ GPUના ભાગો છે જે અંતિમ પિક્સેલ આઉટપુટની પ્રક્રિયા કરે છે. તેઓ રંગ મિશ્રણ, એન્ટિ-એલિયસિંગ, અને ડેપ્થ અને સ્ટેન્સિલ ટેસ્ટિંગ જેવા કાર્યો કરે છે. ROPsની સંખ્યા GPUની પિક્સેલ ફિલિંગ દરને સીધી અસર કરે છે. વધુ ROPs ધરાવતા GPUs ઉચ્ચ રેઝોલ્યુશન અને રિફ્રેશ રેટ પર વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે. ROPs ફ્રેમબફરમાંથી મેમરીમાં ડેટા લખવા અને વાંચવા માટે પણ જવાબદાર છે.

5. ટેક્સ્ચર મેપિંગ યુનિટ્સ (TMUs):

   ટેક્સ્ચર મેપિંગ યુનિટ્સ (TMUs) 3D ઓબ્જેક્ટ્સ પર ટેક્સ્ચર લાગુ કરવા માટે જવાબદાર છે. તેઓ ટેક્સ્ચર ફિલ્ટરિંગ અને એડ્રેસિંગ કરે છે, જે 3D ગ્રાફિક્સની ગુણવત્તા અને રિયાલિઝમ માટે મહત્વપૂર્ણ છે. TMUsની સંખ્યા GPUની ટેક્સ્ચર ફિલરેટને સીધી અસર કરે છે. વધુ TMUs ધરાવતા GPUs વધુ વિગતવાર અને સુંદર ટેક્સ્ચર્સ પ્રદર્શિત કરી શકે છે. આધુનિક ગેમ્સમાં ઉચ્ચ-રેઝોલ્યુશન ટેક્સ્ચર્સ માટે શક્તિશાળી TMUs જરૂરી છે.

6. શેડર યુનિટ્સ:

   શેડર યુનિટ્સ એ પ્રોગ્રામેબલ પ્રોસેસિંગ યુનિટ્સ છે જે 3D ગ્રાફિક્સમાં વિવિધ પ્રભાવો ઉત્પન્ન કરે છે. તેઓ પ્રકાશ, છાયા, રંગ, અને ટેક્સ્ચર જેવી વિશેષતાઓની ગણતરી કરે છે. આધુનિક GPUsમાં એકીકૃત શેડર મોડેલ હોય છે, જ્યાં એક જ પ્રકારના શેડર યુનિટ્સ વર્ટેક્સ, જિઓમેટ્રી, અને પિક્સેલ શેડિંગ કરી શકે છે. શેડર યુનિટ્સની સંખ્યા GPUની પ્રોસેસિંગ શક્તિને સીધી અસર કરે છે. વધુ શક્તિશાળી શેડર યુનિટ્સ વધુ જટિલ અને વાસ્તવિક બનાવે છે.

7. વિડિયો BIOS (VBIOS):

                વિડિયો BIOS (VBIOS) એ GPUમાં સ્થાયી રીતે સંગ્રહિત ફર્મવેર છે જે GPUના પ્રારંભિક બૂટ-અપ અને કોન્ફિગરેશનને નિયંત્રિત કરે છે. તે GPU અને સિસ્ટમ BIOSની વચ્ચે મધ્યસ્થી તરીકે કામ કરે છે, GPUના ક્લોક સ્પીડ, પાવર મેનેજમેન્ટ, અને ફેન કંટ્રોલ જેવી સેટિંગ્સ સેટ કરે છે. VBIOS GPUના ડ્રાઇવર લોડ થાય તે પહેલાં પ્રાથમિક ડિસ્પ્લે આઉટપુટ પણ સંભાળે છે. કેટલાક ઉપયોગકર્તાઓ ઓવરક્લોકિંગ અથવા અન્ય પ્રદર્શન ઓપ્ટિમાઇઝેશન માટે VBIOSને મોડિફાય કરે છે, જોકે આ જોખમી હોઈ શકે છે.

8. PCIe ઇન્ટરફેસ:

   PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) ઇન્ટરફેસ એ GPUને મધરબોર્ડ સાથે જોડતું હાઇ-સ્પીડ સિરિયલ કમ્પ્યુટર એક્સપાન્શન બસ સ્ટાન્ડર્ડ છે. તે GPU અને સિસ્ટમની અન્ય ઘટકો વચ્ચે ડેટા ટ્રાન્સફર માટે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ કનેક્શન પ્રદાન કરે છે. PCIe વર્ઝન અને લેન કોન્ફિગરેશન (જેમ કે x16, x8, x4) GPUના પ્રદર્શનને અસર કરી શકે છે. નવીનતમ PCIe વર્ઝન્સ વધુ ડેટા ટ્રાન્સફર રેટ અને ઓછા લેટન્સી ઓફર કરે છે. મોટાભાગના આધુનિક GPUs PCIe x16 સ્લોટનો ઉપયોગ કરે છે.

9. ડિસ્પ્લે કનેક્ટર્સ:

                ડિસ્પ્લે કનેક્ટર્સ GPUને મોનિટર અથવા અન્ય ડિસ્પ્લે ડિવાઇસ સાથે જોડવા માટે વપરાય છે. સામાન્ય પ્રકારોમાં HDMI, DisplayPort, DVI, અને VGA શામેલ છે. આધુનિક GPUs સામાન્ય રીતે એકાધિક ડિસ્પ્લે કનેક્ટર્સ ઓફર કરે છે, જે એકાધિક મોનિટર સેટઅપને સપોર્ટ કરે છે. દરેક કનેક્ટર પ્રકાર અલગ-અલગ મહત્તમ રેઝોલ્યુશન, રિફ્રેશ રેટ, અને ફીચર્સ ઓફર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, નવીનતમ DisplayPort અને HDMI વર્ઝન્સ 8K રેઝોલ્યુશન અને ઉચ્ચ રિફ્રેશ રેટ્સને સપોર્ટ કરે છે.

10. કૂલિંગ સિસ્ટમ:

    કૂલિંગ સિસ્ટમ GPUના તાપમાનને નિયંત્રિત કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે GPUs ઘણી ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે. સામાન્ય કૂલિંગ સોલ્યુશન્સમાં એર કૂલિંગ (હીટસિંક અને પંખા સાથે) અને લિક્વિડ કૂલિંગ શામેલ છે. કાર્યક્ષમ કૂલિંગ સિસ્ટમ GPU પ્રદર્શન જાળવી રાખવા, થર્મલ થ્રોટલિંગને રોકવા, અને ઉપકરણનું આયુષ્ય વધારવા માટે આવશ્યક છે. કેટલાક ઉચ્ચ-અંત GPUs વધુ પ્રભાવી કૂલિંગ માટે મોટા અને જટિલ કૂલિંગ સિસ્ટમ્સ ધરાવે છે.

11. પાવર કનેક્ટર્સ:

પાવર કનેક્ટર્સ GPUને સીધા પાવર સપ્લાય યુનિટ (PSU)થી વધારાની વીજળી પ્રદાન કરે છે. સામાન્ય પ્રકારોમાં 6-પિન અને 8-પિન PCIe પાવર કનેક્ટર્સ શામેલ છે. હાઇ-એન્ડ GPUs ઘણીવાર વધારે પાવર કનેક્ટર્સની જરૂર પડે છે કારણ કે તેઓ PCIe સ્લોટ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતી 75W કરતાં વધુ પાવર વાપરે છે. યોગ્ય પાવર કનેક્ટર્સ અને પૂરતી PSU ક્ષમતા GPUના સ્થિર અને ઓપ્ટિમલ કાર્ય માટે મહત્વપૂર્ણ છે.   

12. ટેન્સર કોર (NVIDIA RTX સીરીઝમાં):

    ટેન્સર કોર એ NVIDIA GPUsમાં જોવા મળતા વિશેષ પ્રકારના પ્રોસેસિંગ યુનિટ્સ છે જે ખાસ કરીને AI અને મશીન લર્નિંગ કાર્યો માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે. તેઓ મેટ્રિક્સ ગુણાકાર અને એડિશન ઓપરેશન્સમાં વિશેષતા ધરાવે છે, જે ડીપ લર્નિંગ અલ્ગોરિધમ્સ માટે આવશ્યક છે. ટેન્સર કોર AI ટ્રેનિંગ અને ઇન્ફરન્સને નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બનાવે છે.

13. RT કોર (NVIDIA RTX સીરીઝમાં):

    RT કોર, અથવા રે ટ્રેસિંગ કોર, એ NVIDIA RTX GPUsમાં જોવા મળતા વિશેષ હાર્ડવેર યુનિટ્સ છે જે રીયલ-ટાઇમ રે ટ્રેસિંગને સક્ષમ બનાવે છે. રે ટ્રેસિંગ એ એક રેન્ડરિંગ તકનીક છે જે અત્યંત વાસ્તવિક પ્રકાશ, પરાવર્તન અને છાયા સિમ્યુલેટ કરે છે. RT કોર રે-ટ્રિયાંગલ ઇન્ટરસેક્શન અને બોન્ડિંગ વોલ્યુમ હાયરાર્કી (BVH) ટ્રેવર્સલ જેવા રે ટ્રેસિંગ-સંબંધિત ગણતરીઓને ઝડપી બનાવે છે. તેઓ ગેમિંગ અને 3D રેન્ડરિંગમાં વધુ પ્રભાવશાળી અને વાસ્તવિક દૃશ્યો બનાવવામાં મદદ કરે છે. RT કોરની સંખ્યા અને કાર્યક્ષમતા GPUની રે ટ્રેસિંગ પ્રદર્શન ક્ષમતાને સીધી અસર કરે છે.

આ દરેક પાર્ટ GPU ની સમગ્ર કાર્યક્ષમતામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

GPU ના સ્પેસિફિકેશન થી શું જાણવા મળે

GPU ના સ્પેસિફિકેશન્સ તેની ક્ષમતાઓ અને કાર્યક્ષમતા વિશે મહત્વપૂર્ણ માહિતી આપે છે. આ મુખ્ય સ્પેસિફિકેશન્સ છે:

• CUDA કોર / સ્ટ્રીમ પ્રોસેસર્સની સંખ્યા:
  • NVIDIA GPU માટે CUDA કોર અને AMD GPU માટે સ્ટ્રીમ પ્રોસેસર્સ.
  • વધુ સંખ્યા સામાન્ય રીતે વધુ પ્રોસેસિંગ પાવર સૂચવે છે.

બેસ અને બૂસ્ટ ક્લોક સ્પીડ:

• GPU ની ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી દર્શાવે છે.
  • MHz માં માપવામાં આવે છે.
  • ઉચ્ચ ક્લોક સ્પીડ વધુ ઝડપી પ્રોસેસિંગ સૂચવે છે.

મેમરી બેન્ડવિડ્થ:

• GPU કેટલી ઝડપથી ડેટા ટ્રાન્સફર કરી શકે છે તે દર્શાવે છે.
  • GB/s માં માપવામાં આવે છે.
  • ઉચ્ચ મેમરી બેન્ડવિડ્થ વધુ ઝડપી ડેટા એક્સેસ સૂચવે છે.

VRAM ની માત્રા:

• ગ્રાફિક્સ મેમરીનો જથ્થો.
  • GB માં માપવામાં આવે છે.
  • વધુ VRAM ઉચ્ચ રેઝોલ્યુશન ટેક્સ્ચર્સ અને મોટા ગેમ વર્લ્ડ્સને સપોર્ટ કરે છે.

• મેમરીનો પ્રકાર:
  • GDDR5, GDDR6, HBM2 વગેરે.
  • નવા પ્રકારની મેમરી સામાન્ય રીતે વધુ ઝડપી અને કાર્યક્ષમ હોય છે.

TDP (Thermal Design Power):

• GPU ની મહત્તમ પાવર વપરાશ દર્શાવે છે.
  • વોટ્સમાં માપવામાં આવે છે.
  • ઉચ્ચ TDP વધુ પાવર વપરાશ અને વધુ ગરમી ઉત્પાદન સૂચવે છે.

શેડર યુનિટ્સની સંખ્યા:

• વધુ શેડર યુનિટ્સ વધુ સારા ગ્રાફિકલ ડિટેઇલ્સ આપી શકે છે.

ટેક્સ્ચર ફિલ રેટ:

• GPU કેટલી ઝડપથી ટેક્સ્ચર લાગુ કરી શકે છે તે દર્શાવે છે.
  • ગિગાટેક્સેલ્સ પ્રતિ સેકન્ડમાં માપવામાં આવે છે.

રેન્ડર આઉટપુટ યુનિટ્સ (ROPs):

• અંતિમ પિક્સેલ રેન્ડરિંગ ક્ષમતા દર્શાવે છે.

API સપોર્ટ:

• DirectX, Vulkan, OpenGL વગેરે માટેનો સપોર્ટ.
  • નવા API વર્ઝન્સ વધુ આધુનિક ફીચર્સ આપે છે.

• ટેન્સર કોર / RT કોર (NVIDIA RTX સીરીઝમાં):
  • AI અને રે-ટ્રેસિંગ કાર્યક્ષમતા દર્શાવે છે.

ફેબ્રિકેશન પ્રોસેસ:

• nm માં માપવામાં આવે છે (દા.ત. 7nm, 8nm).
  • નાની પ્રોસેસ સામાન્ય રીતે વધુ કાર્યક્ષમ અને ઓછી ગરમી પેદા કરતી હોય છે.

• આ સ્પેસિફિકેશન્સ GPU ની કાર્યક્ષમતા, પાવર વપરાશ, અને સમગ્ર પ્રદર્શન વિશે મહત્વપૂર્ણ અંતર્દૃષ્ટિ આપે છે. જો કે, વાસ્તવિક જીવનમાં પ્રદર્શન માત્ર આંકડાઓ પર જ આધારિત નથી હોતું, અને બેન્ચમાર્ક પરિણામો પણ ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ.

GPU ના ઉપયોગો

GPU ની શક્તિશાળી પેરેલલ પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાઓને કારણે તેના ઉપયોગો ખૂબ વ્યાપક છે:

ગેમિંગ:

• ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા 3D ગ્રાફિક્સ રેન્ડર કરવા.
  • રિયલ-ટાઇમ ફિઝિક્સ સિમ્યુલેશન.
  • VR (વર્ચ્યુઅલ રિયાલિટી) ગેમિંગ માટે.

• વિડિયો એડિટિંગ અને રેન્ડરિંગ:
  • વિડિયો એન્કોડિંગ અને ડિકોડિંગ.
  • રિયલ-ટાઇમ વિડિયો ઇફેક્ટ્સ.
  • 3D એનિમેશન રેન્ડરિંગ.

આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ અને મશીન લર્નિંગ:

• ડીપ લર્નિંગ મોડેલ્સને ટ્રેન કરવા.
  • ન્યુરલ નેટવર્ક્સનું સંચાલન કરવું.
  • કમ્પ્યુટર વિઝન અને ઇમેજ પ્રોસેસિંગ.

વૈજ્ઞાનિક સંશોધન:

• જટિલ વૈજ્ઞાનિક સિમ્યુલેશન્સ.
  • ડેટા વિશ્લેષણ અને મોડેલિંગ.
  • મોલેક્યુલર ડાયનેમિક્સ સિમ્યુલેશન્સ.

ક્રિપ્ટોકરન્સી માઇનિંગ:

• બિટકોઇન અને અન્ય ક્રિપ્ટોકરન્સીઓનું માઇનિંગ.

કમ્પ્યુટર-એઇડેડ ડિઝાઇન (CAD):

• જટિલ 3D મોડેલ્સનું રિયલ-ટાઇમ રેન્ડરિંગ.
  • આર્કિટેક્ચરલ અને ઇન્જીનિયરિંગ ડિઝાઇન.

મેડિકલ ઇમેજિંગ:

• MRI અને CT સ્કેન ડેટાનું 3D રેન્ડરિંગ.
  • મેડિકલ ઇમેજ એનાલિસિસ.

ક્લાઉડ કમ્પ્યુટિંગ:

• વર્ચ્યુઅલ ડેસ્કટોપ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર (VDI).
  • ક્લાઉડ-આધારિત રેન્ડરિંગ સેવાઓ.

ફોટો એડિટિંગ:

• રિયલ-ટાઇમ ફિલ્ટર્સ અને ઇફેક્ટ્સ.
  • ઇમેજ સ્કેલિંગ અને ઇન્ટર્પોલેશન.

આ વિવિધ ઉપયોગો દર્શાવે છે કે GPU એ માત્ર ગેમિંગ માટેનું ઉપકરણ નથી, પરંતુ તે વિજ્ઞાન, ટેકનોલોજી, અને વ્યવસાયના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

GPU બનાવતી મુખ્ય કંપનીઓ

GPU માર્કેટમાં મુખ્યત્વે બે મોટી કંપનીઓનું વર્ચસ્વ છે, જ્યારે અન્ય કેટલીક કંપનીઓ પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે:

NVIDIA:

• GPU માર્કેટમાં અગ્રણી.
  • GeForce શ્રેણી ગેમિંગ GPU માટે જાણીતી છે.
  • Quadro શ્રેણી પ્રોફેશનલ અને વર્કસ્ટેશન GPU માટે.
  • Tesla શ્રેણી AI અને ડેટા સેન્ટર GPU માટે.
  • CUDA પ્લેટફોર્મ જનરલ-પર્પઝ GPU કમ્પ્યુટિંગ માટે.

AMD (Advanced Micro Devices):

• NVIDIA ની મુખ્ય હરીફ.
  • Radeon શ્રેણી ગેમિંગ GPU માટે.
  • Radeon Pro શ્રેણી પ્રોફેશનલ અને વર્કસ્ટેશન GPU માટે.
  • Instinct શ્રેણી ડેટા સેન્ટર અને HPC (હાઇ-પરફોર્મન્સ કમ્પ્યુટિંગ) માટે.

Intel:

• મુખ્યત્વે ઇન્ટિગ્રેટેડ GPU બનાવે છે.
  • Intel UHD અને Iris Xe ગ્રાફિક્સ તેમના CPU સાથે આવે છે.
  • હાલમાં જ સ્ટેન્ડઅલોન GPU માર્કેટમાં પ્રવેશ કર્યો છે (Arc શ્રેણી).

Apple:

• Apple Silicon ચિપ્સમાં ઇન્ટિગ્રેટેડ GPU બનાવે છે.
  • M1, M1 Pro, M1 Max, અને M2 ચિપ્સમાં શક્તિશાળી ઇન્ટિગ્રેટેડ GPU છે.

Qualcomm:

• Adreno GPU મોબાઇલ ડિવાઇસ માટે બનાવે છે.
  • સ્માર્ટફોન અને ટેબ્લેટમાં વ્યાપકપણે વપરાય છે.

ARM:

• Mali GPU આર્કિટેક્ચર ડિઝાઇન કરે છે.
  • મોબાઇલ અને એમ્બેડેડ સિસ્ટમ્સમાં વપરાય છે.

આ કંપનીઓ વિવિધ બજાર સેગમેન્ટ્સ અને એપ્લિકેશન્સને લક્ષ્ય બનાવીને GPU ટેકનોલોજીને આગળ વધારી રહી છે. NVIDIA અને AMD ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા વાળા ડિસ્ક્રીટ GPU માર્કેટમાં મુખ્ય ખેલાડીઓ છે, જ્યારે Intel અને Apple ઇન્ટિગ્રેટેડ GPU ક્ષેત્રમાં મજબૂત છે. મોબાઇલ GPU માર્કેટમાં Qualcomm, ARM, અને Imagination Technologies મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.