القائمة الرئيسية

الصفحات

ما هو تسريع الاجهزة (Hardware Acceleration) وما هي فائدته

 

hardware-acceleration



ما هو تسريع الاجهزة 

تسريع الاجهزة ويعني بالانجليزية ((Hardware Acceleration)) يشير إلى العملية التي من خلالها يقوم التطبيق بإلغاء تحميل بعض مهام الحوسبة على مكونات أجهزة متخصصة داخل النظام ، مما يتيح كفاءة أكبر مما هو ممكن في البرامج التي تعمل على وحدة المعالجة المركزية للأغراض العامة وحدها. لأداء مهام الحوسبة بشكل أسرع ، يمكن عمومًا استثمار الوقت والمال في تحسين البرامج أو تحسين الأجهزة أو كليهما.


يجمع تسريع الأجهزة بين مرونة معالجات الأغراض العامة ، مثل وحدات المعالجة المركزية (CPU) ، وكفاءة الأجهزة المخصصة بالكامل ، مثل وحدات معالجة الرسومات (GPU) و ASICs ، مما يزيد الكفاءة بأوامر من حيث الحجم عند تنفيذ أي تطبيق أعلى في التسلسل الهرمي لأنظمة الحوسبة الرقمية.


تسريع الأجهزة هو استخدام أجهزة الكمبيوتر المصممة لأداء بعض الوظائف بشكل أكثر كفاءة من البرامج التي تعمل على وحدة معالجة مركزية. يستخدم تسريع الأجهزة  رقائق السيليكون الدقيقة للقيام بمجموعة ضيقة من المهام أسرع من وحدة المعالجة المركزية للأغراض العامة.



الية تسريع الاجهزة

يمكن لوحدة المعالجة المركزية (CPU) في جهاز الكمبيوتر الخاص بك حل أي نوع من المشاكل الرياضية. تستخدم دوائر وحدة المعالجة المركزية المزيد من المكونات للتعامل مع العديد من أنواع المهام. فهي تشغل مساحة أكبر ، وتولد مزيدًا من الحرارة ، ولم يتم تصميمها بأناقة كدائرة مصممة لوظيفة واحدة.


مع تسريع الأجهزة ، تقوم دائرة متكاملة خاصة أو معالج دقيق بمهمة واحدة محددة أو مجموعة ضيقة من الوظائف ذات الصلة. لا يتم إهدار تصميم الدائرة في أي شيء آخر ، وهذا يوفر ميزة أداء كبيرة.

في بعض الأحيان يتم تضمين هذه الأجهزة في وحدة المعالجة المركزية نفسها. تحتوي معظم وحدات المعالجة المركزية الحديثة على أقسام داخلية مخصصة تسرع أنواعًا معينة من الرياضيات المستخدمة في مهام مثل تشفير الفيديو.


تسريع-الاجهزة


مثال على تسريع الاجهزة

• يمكن أن تكون متصفحات الويب مثل (Mozilla Firefox) تطبيقات ثقيلة على وحدة المعالجة المركزية بشكل مدهش. المواقع الإلكترونية الحديثة لها تأثيرات رسومية خيالية ومشاهد وأصوات عالية الدقة. تستفيد تطبيقات الويب التي تستخدم رسومات ثلاثية الأبعاد من تسريع أجهزة وحدة معالجة الرسومات.


• بدأت المعالجات الرسومية (Graphical Processors) حياتها كمسرعات رسومات ثلاثية الأبعاد ، لكن وحدات معالجة الرسومات الحديثة يمكنها القيام بمجموعة واسعة من العمليات البسيطة بسرعة كبيرة. تتكون هذه المعالجات من مئات أو آلاف المعالجات الصغيرة البسيطة التي تعمل جميعها بالتوازي.


• تقدم تطبيقات مثل Adobe Premiere Pro تسريعًا للأجهزة قائمًا على وحدة معالجة الرسومات ، وبالتالي تحسين الأداء أثناء تحرير المشاريع وتصديرها.



ما هي فوائد تسريع الأجهزة؟ 


كيف يفيد تسريع الأجهزة التطبيق الذي تستخدمه؟ غالبًا ما يعتمد على نوع الجهاز ونوع التسارع ، وهذه هي اهم فوائد تسريع الاجهزة


  • يعمل تسريع الأجهزة على تحسين الأداء بشكل كبير. سيعمل التطبيق الخاص بك بشكل أكثر سلاسة ، أو سيكمل التطبيق مهمة في وقت أقصر بكثير.


  • تسريع الاجهزة يحرر وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك للقيام بأشياء أخرى تؤدي إلى تحسين أداء النظام. يمكن لوحدة المعالجة المركزية تفريغ العمل على الأجهزة المتخصصة ثم متابعة ، على سبيل المثال ، تشغيل ألعاب الفيديو في وقت واحد مع دفق الفيديو أو باستخدام تطبيق مثل الديسكورد.


  • يمكن أن يكون تسريع الأجهزة أمرًا حاسمًا بالنسبة للأجهزة التي تعمل بالبطاريات. هذا هو السبب في أنه يمكن لهاتفك الذكي أو جهازك اللوحي تشغيل الفيديو لفترة طويلة دون الحاجة إلى استهلاك بطاريتك. غالبًا ما تستخدم الشريحة الصغيرة المتخصصة طاقة أقل من وحدة المعالجة المركزية الكبيرة والمعقدة.



تشمل الأجهزة الأكثر شيوعًا المستخدمة للتسريع ما يلي:


1. وحدات معالجة الرسومات (GPUs): تم تصميمها في الأصل للتعامل مع حركة الصورة ، وتستخدم الآن وحدات معالجة الرسومات للحسابات التي تتضمن كميات هائلة من البيانات ، وتسريع أجزاء من التطبيق بينما يستمر الباقي في العمل على وحدة المعالجة المركزية. يتيح التوازي الهائل لوحدات معالجة الرسومات الحديثة للمستخدمين معالجة مليارات السجلات على الفور.


2. مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs): عبارة عن دائرة متكاملة لأشباه الموصلات محددة بلغة وصف الأجهزة (HDL) مصممة للسماح للمستخدم بتكوين غالبية كبيرة من الوظائف الكهربائية. يمكن استخدام FPGAs لتسريع أجزاء من الخوارزمية ، ومشاركة جزء من الحساب بين FPGA ومعالج الأغراض العامة.


3. الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق (ASICs): دائرة متكاملة مخصصة خصيصًا لغرض أو تطبيق معين ، مما يحسن السرعة الإجمالية لأنها تركز فقط على أداء وظيفتها الواحدة. نما الحد الأقصى من التعقيد في ASICs الحديثة إلى أكثر من 100 مليون بوابة منطقية.



سلبيات تسريع الاجهزة

 يعد تسريع الأجهزة أمرًا غير ضروري كثير ولكنه مفيد فعلا ، لكن هناك بعض الحالات التي يمكن أن يكون فيها امر سلبي وهي كالاتي.


غالبًا ما يتسبب تسريع الأجهزة في عدم الاستقرار. على الرغم من كونها بطيئة ، تميل وحدات المعالجة المركزية إلى أن تكون موثوقة للغاية. على سبيل المثال ، لا فائدة من تسريع الأجهزة في تسريع عمليات تصدير الفيديو ثم تعطل العملية قبل أن تنتهي.


تسريع الأجهزة غير مرن للتطورات الجديدة. على سبيل المثال ، قد يكون لديك تسريع للأجهزة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك لطريقة معينة لتشفير الفيديو ، ولكن إذا ظهر شيء أفضل ، فسيتعين عليك شراء أجهزة جديدة لدعمها.


قد لا يقدم نوع تسريع الأجهزة الذي يدعمه نظامك أفضل النتائج. لذلك إذا كنت تفضل الجودة على السرعة ، فسيكون من الأفضل ترك وحدة المعالجة المركزية تتولى العمل في بعض الحالات. على سبيل المثال ، إذا لم يكن لديك دعم للأجهزة لتشفير HEVC ولكنك تريد مزايا الجودة الخاصة به على H.264 CODEC ، فسيتعين عليك الاعتماد على التشفير المعتمد على وحدة المعالجة المركزية.




الفرق بين تسريع الأجهزة وتسريع البرامج

يشير تسريع البرامج إلى تقنية تنفيذ الحد الأقصى من وظائف النظام الممكنة في البرنامج وتفويض وظائف الأداء الحرجة إلى أجهزة خارجية متخصصة لتقليل وقت تنفيذ البرنامج. في حين أن تسريع البرامج مفيد لعدد محدود من التطبيقات ذات الأغراض الخاصة ، فإن ظهور الأدوات المعاصرة مثل مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs) والدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) قد رفع قيود تسريع الأجهزة إلى خوارزميات ثابتة تمامًا ، مما يجعل تسريع الأجهزة مفيدًا لمجموعة متنوعة من المهام الشائعة والمكثفة بيانياً.


غالبًا ما توفر الأنظمة خيار تمكين أو تعطيل تسريع الأجهزة. على سبيل المثال ، يتم تمكين تسريع الأجهزة افتراضيًا في Google Chrome ، ولكن يمكن إيقاف تشغيل هذه الإمكانية أو إعادة تشغيلها في إعدادات النظام ضمن "استخدام تسريع الأجهزة عند توفره". لتحديد ما إذا كان تسريع الأجهزة يعمل بشكل صحيح ، يمكن للمطورين إجراء اختبار تسريع أجهزة المتصفح ، والذي سيكتشف أي مشكلات في التوافق.



تعليقات