وحدات المعالجة المركزية

  • تهيئة TensorFlow للاستخدام الأمثل لوحدات المعالجة المركزية

    عندما يتعلق الأمر بتوظيف موارد المعالجة المركزية (CPUs) في TensorFlow، يمكن للإطار العمل تلقائياً استخدام جميع وحدات المعالجة المركزية المتاحة على الجهاز المعين، دون الحاجة إلى تكوينات إضافية. يتمثل هدف TensorFlow في توفير قدر كبير من المرونة والسهولة في الاستخدام، مما يسمح للمستخدمين بالاستفادة القصوى من قدرات المعالجة المتاحة على الجهاز.

    تحقق TensorFlow من توفر الموارد ويقوم بتوزيع العمليات بينها بطريقة تلقائية. فعندما تقوم بتشغيل عملية بواسطة TensorFlow، سيتحقق الإطار العمل من الموارد المتاحة، بما في ذلك وحدات المعالجة المركزية (CPUs)، ويقوم بتوزيع العمليات بشكل موزع للحصول على أفضل أداء ممكن.

    ومع ذلك، يجب أن نلاحظ أن هناك بعض العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار عند استخدام TensorFlow مع وحدات المعالجة المركزية. على سبيل المثال، يمكن أن يؤثر نوع المعالج وتكوين النظام على كيفية توزيع واستخدام الموارد.

    بشكل عام، يمكن لـ TensorFlow استخدام جميع وحدات المعالجة المركزية المتاحة بشكل فعال دون الحاجة إلى تكوينات إضافية. ومن الممكن أيضاً تعديل بعض الإعدادات الخاصة بتوزيع الموارد إذا كان هناك حاجة محددة لذلك، ولكن هذا ليس ضرورياً في معظم الحالات.

    المزيد من المعلومات

    مع ذلك، لتحقيق أقصى استفادة من قدرات وحدات المعالجة المركزية (CPUs)، يمكن اتباع بعض الإجراءات الإضافية لتكوين TensorFlow بشكل مناسب.

    1. تحديد عدد الخيوط (Threads)

      يمكن تعيين عدد الخيوط المستخدمة في TensorFlow باستخدام المتغير التعريفي OMP_NUM_THREADS. يمكن تعيين هذا المتغير قبل تشغيل البرنامج أو النواة بالأمر export OMP_NUM_THREADS=عدد_الخيوط في نظام Linux. يساعد ذلك في تحديد كمية الموارد التي يستخدمها TensorFlow من وحدات المعالجة المركزية.

    2. تكوين توزيع الموارد

      في بعض الحالات، قد يكون من الضروري تكوين توزيع الموارد يدويًا لضمان تحقيق أقصى استفادة من وحدات المعالجة المركزية المتاحة. يمكن فعل ذلك باستخدام تعليمات توجيهية خاصة في TensorFlow أو باستخدام مكتبات مثل OpenMP لتحديد توزيع الموارد.

    3. استخدام العمليات المتعددة (Multithreading) والعمليات المتعددة العاملية (Multiprocessing)

      يمكن تعزيز أداء TensorFlow عن طريق استخدام العمليات المتعددة والعمليات المتعددة العاملية. يسمح هذا للإطار بتنفيذ العمليات المتعددة في نفس الوقت، مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة في استخدام وحدات المعالجة المركزية.

    4. تحديث إصدار TensorFlow

      قد تكون هناك تحسينات وتحديثات جديدة في إصدارات أحدث من TensorFlow تدعم تحسين استخدام وحدات المعالجة المركزية. لذا، يُفضل تحديث إصدار TensorFlow إلى أحدث إصدار متاح للحصول على أفضل أداء ودعم.

    من المهم أيضًا أن يتم الاهتمام بالعوامل الأخرى التي قد تؤثر على أداء TensorFlow، مثل تحسينات الخوارزميات وتحسينات تحميل البيانات وتوزيع البيانات. باختصار، يجب النظر في العديد من الجوانب واتخاذ الإجراءات المناسبة لتكوين TensorFlow بشكل صحيح للاستفادة القصوى من قدرات وحدات المعالجة المركزية المتاحة.

  • تعامل TensorFlow مع وحدات المعالجة

    عند التعامل مع TensorFlow واستخدامه في تنفيذ العمليات، فإنه يتصرف بطريقة معينة في التعامل مع وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ووحدات معالجة الرسوميات (GPUs) على الجهاز. فيما يتعلق بوحدات المعالجة المركزية (CPUs)، يبدو أن TensorFlow يعتبر جميع وحدات المعالجة المركزية على الجهاز كوحدة واحدة.

    وفقًا للتجارب التي قمت بها، يبدو أن TensorFlow يستخدم تلقائيًا جميع وحدات المعالجة المركزية (CPUs) على الجهاز ويشير إليها جميعًا بواسطة العلامة /cpu:0.

    بناءً على ما لاحظته، يمكن القول بأن الفرق بين الوحدات المختلفة من وحدات المعالجة المركزية (CPUs) على الجهاز لا يُعتبر تمييزًا يقوم به TensorFlow بشكل افتراضي، وبالتالي يعتبر TensorFlow جميع الـ CPUs كجهاز واحد موحد تحت العلامة /cpu:0.

    بالنسبة لوحدات معالجة الرسوميات (GPUs)، يعتبر TensorFlow كل GPU بشكل فردي ويتم ترقيمها بترتيب رقمي مثل /gpu:0 ، /gpu:1 ، وهكذا.

    بالتالي، يمكن القول أنه من وجهة نظر TensorFlow، يُعتبر الجهاز ككل يتكون من وحدة واحدة من وحدات المعالجة المركزية (CPUs) (المعتبرة جميعها كجهاز واحد)، ووحدات معالجة الرسوميات (GPUs) المعروفة بشكل فردي.

    من الناحية العملية، يمكن أن يكون هذا المفهوم مفيدًا في فهم كيفية توزيع التحميل وإدارة الموارد في تطبيقات TensorFlow على الأجهزة المختلفة.

    المزيد من المعلومات

    بالطبع، دعوني أوسع النقاش حول كيفية تعامل TensorFlow مع وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ووحدات معالجة الرسوميات (GPUs) على الجهاز.

    أولاً، فيما يتعلق بوحدات المعالجة المركزية (CPUs)، فإن TensorFlow يستخدم تقنيات التوزيع التلقائي لتوزيع الأحمال الحسابية على جميع وحدات المعالجة المركزية المتاحة على الجهاز. هذا يعني أنه حتى لو كان لديك عدة وحدات معالجة مركزية، فإن TensorFlow سيقوم بتقسيم المهام بينها بشكل فعال دون الحاجة إلى تدخل يدوي. ومن الجدير بالذكر أنه يمكن لمكتبة TensorFlow الاستفادة من ميزات مثل توزيع الحسابات وتوازن الأحمال للعمل بكفاءة على مجموعة متنوعة من الأجهزة.

    ثانياً، بالنسبة لوحدات معالجة الرسوميات (GPUs)، تعمل TensorFlow على تحديد واستخدام كل GPU كجهاز منفصل. وبهذا الشكل، يمكن للمستخدم تحديد استخدام معين لكل GPU بناءً على احتياجات التطبيق أو النوعية الحسابية للمهمة. على سبيل المثال، يمكن استخدام GPU واحدة لتدريب النماذج العميقة بينما يتم استخدام GPU أخرى لتنفيذ التنبؤات بسرعة في الوقت الفعلي.

    ثالثاً، يمكن للمستخدم أيضًا استخدام TensorFlow لتوجيه عمليات معينة إلى وحدة معالجة معينة، سواء كانت وحدة معالجة مركزية (CPU) أو وحدة معالجة رسومية (GPU). يمكن ذلك باستخدام الوظائف المتاحة في TensorFlow لتحديد الجهاز المستهدف لتنفيذ كل عملية.

    باختصار، TensorFlow تعامل مع كل وحدة معالجة بشكل فردي وفعال، سواء كانت وحدة معالجة مركزية (CPU) أو وحدة معالجة رسومية (GPU). وتوفر TensorFlow ميزات قوية لإدارة وتوزيع الموارد بين هذه الوحدات بطريقة تحسن من أداء التطبيقات وتجعل عمليات التطوير أكثر سهولة وفعالية.

  • تحديد حدود استخدام وحدات المعالجة المركزية والذاكرة في TensorFlow

    تقدم TensorFlow العديد من الطرق لتحديد الحدود على استخدام وحدات المعالجة المركزية (CPU) والذاكرة. إليك بعض الطرق الشائعة لتحقيق ذلك:

    1. استخدام tf.config.experimental.set_memory_growth: تسمح هذه الوظيفة لـ TensorFlow بزيادة الذاكرة التي يمكن استخدامها عند الحاجة وتجنب حجز كل الذاكرة اللازمة في البداية. يمكنك استخدامها كالتالي:

      python
      import tensorflow as tf physical_devices = tf.config.experimental.list_physical_devices('GPU') if len(physical_devices) > 0: tf.config.experimental.set_memory_growth(physical_devices[0], True)

      يجب استدعاء هذا الكود قبل بدء عملية TensorFlow.

    2. تحديد الحد الأقصى لاستخدام الذاكرة: يمكنك تحديد الحد الأقصى لاستخدام الذاكرة باستخدام tf.config.experimental.set_virtual_device_configuration:

      python
      gpus = tf.config.experimental.list_physical_devices('GPU') if gpus: try: tf.config.experimental.set_virtual_device_configuration( gpus[0], [tf.config.experimental.VirtualDeviceConfiguration(memory_limit=1024)]) except RuntimeError as e: print(e)

      في هذا المثال، يتم تعيين حد أقصى للذاكرة لجهاز الـ GPU الأول بقيمة 1024 ميجابايت.

    3. استخدام resource: يمكنك استخدام resource لتحديد الحد الأقصى لاستخدام وحدات المعالجة المركزية (CPU)، مثل هذا:

      python
      import tensorflow as tf tf.config.threading.set_intra_op_parallelism_threads(2) tf.config.threading.set_inter_op_parallelism_threads(2)

      هذا الكود يحدد عدد الخيوط الموازية المستخدمة لعمليات التشغيل الداخلية وبين العمليات. يمكنك تعديل القيم حسب احتياجاتك.

    4. تقديم قائمة بالأجهزة المرغوب استخدامها: يمكنك استخدام الكود التالي لتحديد الأجهزة التي تريد استخدامها:

      python
      import tensorflow as tf devices = tf.config.experimental.list_physical_devices() print("Devices:", devices) tf.config.experimental.set_visible_devices(devices[0], 'GPU')

      في هذا المثال، يتم تحديد الجهاز الأول كجهاز مرئي.

    تذكر أن تقوم بتعديل القيم وفقًا لاحتياجات جهازك وتطبيقك الخاص.

    المزيد من المعلومات

    بالتأكيد، هنا بعض المعلومات الإضافية حول تحديد حدود استخدام وحدات المعالجة المركزية (CPU) والذاكرة في TensorFlow:

    1. تحديد حدود الذاكرة للعمليات المحددة: يمكنك استخدام tf.config.set_logical_device_configuration لتحديد حدود الذاكرة لعمليات TensorFlow المحددة. على سبيل المثال:

      python
      logical_devices = tf.config.list_logical_devices() for logical_device in logical_devices: if logical_device.device_type == 'CPU': tf.config.set_logical_device_configuration( logical_device, [tf.config.LogicalDeviceConfiguration(memory_limit=1024)])

      هذا الكود يحدد حد أقصى لاستخدام الذاكرة لجميع أجهزة CPU.

    2. تقسيم الذاكرة بين أجهزة الـ GPU: إذا كان لديك أكثر من جهاز GPU وتريد تحديد كيفية تقسيم الذاكرة بينها، يمكنك استخدام tf.config.experimental.set_memory_growth بشكل منفصل لكل جهاز:

      python
      gpus = tf.config.experimental.list_physical_devices('GPU') if gpus: for gpu in gpus: tf.config.experimental.set_memory_growth(gpu, True)

      هذا الكود يضمن أن TensorFlow سيزيد من الذاكرة المستخدمة لكل GPU تلقائيًا عند الحاجة.

    3. تحديد الأجهزة المستخدمة للعمليات المعينة: يمكنك تحديد الأجهزة التي تريد استخدامها لعمليات TensorFlow المعينة باستخدام tf.device، على سبيل المثال:

      python
      with tf.device('/CPU:0'): # الكود الخاص بالعمليات التي تريد تشغيلها على وحدة المعالجة المركزية

      يتم تنفيذ الكود داخل tf.device على الجهاز المحدد، سواء كانت CPU أو GPU.

    4. تحديد الحد الأقصى لعدد التحميلات الموازية: يمكنك تحديد الحد الأقصى لعدد التحميلات الموازية التي يمكن لعمليات TensorFlow استخدامها بواسطة:

      python
      tf.config.threading.set_inter_op_parallelism_threads(1)

      هذا يقلل من تحميلات الذاكرة الموازية لعمليات TensorFlow.

    5. تحديد حدود الذاكرة لمعالجات GPU في TensorFlow 2.x: في TensorFlow 2.x، يمكنك استخدام tf.config.set_logical_device_configuration لتحديد حد الذاكرة لكل GPU بشكل مستقل، على سبيل المثال:

      python
      gpus = tf.config.list_physical_devices('GPU') if gpus: for gpu in gpus: tf.config.set_logical_device_configuration( gpu, [tf.config.LogicalDeviceConfiguration(memory_limit=1024)])

      هذا الكود يحدد حد أقصى لاستخدام الذاكرة لكل GPU على حدة.

    هذه بعض الطرق الشائعة لتحديد حدود استخدام وحدات المعالجة المركزية (CPU) والذاكرة في TensorFlow. تذكر أن تقوم بتعديل القيم وفقًا لاحتياجات تطبيقك والموارد المتاحة على جهازك.

  • تطور وحدات المعالجة المركزية: ركيزة الأداء التكنولوجي

    في عالم التكنولوجيا الحديثة، تلعب وحدة المعالجة المركزية (CPU) دوراً حيوياً وحاسماً في أداء الأنظمة الحاسوبية. إن فهم عمل وحدة المعالجة المركزية يعزز فهمنا للتقنيات الحاسوبية والتقدم الرهيب الذي شهده عالم الحواسيب على مر العقود.

    تُعتبر وحدة المعالجة المركزية عبارة عن دائرة رقمية معقدة تتخذ مكانها على لوحة اللوحة الأم داخل الحاسوب. تتميز هذه الوحدة بقدرتها على تنفيذ التعليمات البرمجية والقيام بالعمليات الحسابية بسرعة فائقة. تتكون وحدة المعالجة المركزية من عدة مكونات أساسية، مثل وحدة التحكم ووحدة الحساب الرياضي والذاكرة المخبئة.

    تعتبر وحدة التحكم المسؤولة عن تنسيق وتنظيم سير العمليات في الوحدة المركزية. وظيفتها تتلخص في استرجاع التعليمات من الذاكرة الرئيسية وتنفيذها بترتيب مناسب. بمعنى آخر، هي العقل التنظيمي للوحدة المركزية، حيث تدير وتنظم العمليات بحسب توجيهات البرنامج.

    من ناحية أخرى، تقوم وحدة الحساب الرياضي بتنفيذ العمليات الحسابية. وتشمل هذه العمليات الجمع والطرح والضرب والقسمة، وتتم هذه العمليات بسرعة هائلة وبدقة عالية، مما يمكن الحاسوب من معالجة البيانات بفعالية.

    وبالنسبة للذاكرة المخبئة، تُعد جزءاً حيوياً في وحدة المعالجة المركزية. تقوم الذاكرة المخبئة بتخزين مؤقت للبيانات والتعليمات التي يحتمل أن يحتاج إليها المعالج في المستقبل القريب. يؤدي استخدام الذاكرة المخبئة إلى تسريع تنفيذ البرامج، حيث يمكن للمعالج الوصول إلى البيانات بشكل أسرع عند تخزينها في الذاكرة المخبئة.

    مع التطور المستمر في مجال تكنولوجيا المعالجات، يشهد عالم وحدات المعالجة المركزية تحسينات مستمرة في الأداء والكفاءة. تتسارع السرعات، وتتزايد قدرة المعالجات على التعامل مع تطبيقات أكثر تعقيداً، مما يجعلها عنصراً أساسياً في مجالات متعددة، بدءًا من التطبيقات الشخصية إلى الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي.

    في النهاية، يمثل فهم عمل وحدة المعالجة المركزية تحدياً مثيراً للفضول والاستكشاف. إن تعمقنا في هذا المجال يسهم في فهم أعمق لكيفية عمل الحواسيب وكيف يمكننا تحسين أدائها لتلبية احتياجاتنا المتزايدة في عالم يعتمد بشكل كبير على التكنولوجيا.

    المزيد من المعلومات

    بدأت وحدات المعالجة المركزية (CPUs) كأجهزة بسيطة قادرة على تنفيذ العمليات الحسابية الأساسية. مع تقدم التكنولوجيا، أصبحت المعالجات أكثر تعقيداً وأداءً. يعتمد تطور وحدات المعالجة المركزية على القدرة على تحسين سرعة التنفيذ وتعظيم كفاءة استهلاك الطاقة.

    تُصنع العديد من وحدات المعالجة المركزية بتقنية الحواسيب المتقدمة، مثل تقنية تصنيع النانومتر، التي تسمح بتجميع عدد أكبر من المكونات على سطح صغير جداً. هذا يساهم في تحسين الأداء وتقليل استهلاك الطاقة، مما يجعل الحواسيب أكثر فعالية من حيث الطاقة.

    من الناحية العملية، تأتي وحدة المعالجة المركزية في أشكال متنوعة، بما في ذلك المعالجات ذات النوى المتعددة (Multi-Core). تتيح هذه التكنولوجيا استخدام عدة أنوية معالجة في وحدة واحدة، مما يزيد من القدرة على التعامل مع المهام المتعددة وتحسين الأداء الشامل للحاسوب.

    علاوة على ذلك، تشهد مجالات الذاكرة تطوراً مستمراً. يتمثل الهدف في زيادة سعة وسرعة الذاكرة المتاحة للمعالج، سواء كان ذلك في شكل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أو الذاكرة المخبأة داخل وحدة المعالجة المركزية. هذا يحسن أداء المعالج عند التعامل مع تطبيقات ذات متطلبات عالية أو تحميل كبير.

    مع استمرار تقدم التكنولوجيا، يتم تكامل وحدات المعالجة المركزية مع تقنيات متقدمة مثل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي. يتيح ذلك للحواسيب التفاعل بشكل أكثر ذكاءً مع المستخدمين وتحسين أدائها في تنفيذ المهام المعقدة.

    علاوة على ذلك، يسهم التطور في هياكل الذاكرة وتقنيات التخزين في تعزيز قدرة الحواسيب على معالجة كميات ضخمة من البيانات بشكل فعال. يمكن رؤية هذا التطور في مجالات مثل الحوسبة السحابية وتقنيات تخزين البيانات، حيث يتم تحسين سرعة الوصول وكفاءة النقل.

    في الختام، يُظهر تطور وحدات المعالجة المركزية التقدم الرهيب الذي يشهده عالم التكنولوجيا. هذه التقنية ليست مجرد عنصر داخلي في الحاسوب، بل هي عامل أساسي يحدد أداء الأنظمة والتطبيقات الحاسوبية في مجالات متعددة.

  • Google Colab: بيئة تطوير فعّالة للبرمجة وتحليل البيانات

    Google Colab، المعروف أيضاً باسم Colaboratory، هو بيئة تطوير مفتوحة المصدر مبنية على نظام تشغيل Linux ومُدارة بواسطة Google. يُعد Colab أداة فعّالة ومبتكرة تقدم بيئة تطوير متكاملة وسحابية للمبرمجين، وهو جزء من مُبادرة Google لتوفير وصول مجاني إلى موارد الحوسبة على السحابة.

    توفر Google Colab العديد من المزايا الملفتة للمبرمجين. أحد أبرز تلك المزايا هو القدرة على استخدام وحدات المعالجة المركزية الرسومية (GPUs) ووحدات معالجة الرسومات الرسومية (TPUs) المُقدمة من Google، مما يُمكن المستخدمين من تسريع عمليات التدريب والتحليل البياني بشكل كبير.

    واحدة من المزايا الرئيسية هي إمكانية الوصول السهل إلى بيئة تشغيل Jupyter Notebook، مما يُتيح للمبرمجين كتابة وتشغيل الشيفرات التفاعلية بسهولة. يمكن للمستخدمين مشاركة Notebooks بسهولة مع الآخرين، مما يُسهم في التعاون وتبادل المعرفة في مجال البرمجة والتحليل البياني.

    وفيما يتعلق بالمكتبات والأدوات، يأتي Google Colab مُثبتًا مسبقًا مع العديد من المكتبات الشهيرة المستخدمة في مجالات مثل تعلم الآلة وعلم البيانات، مثل TensorFlow وPyTorch وPandas وغيرها. هذا يُسهم في تسهيل البداية السريعة للمشاريع ويخفف من عبء إعداد البيئة.

    بالإضافة إلى ذلك، يُمكن للمستخدمين تخزين Notebooks الخاصة بهم في Google Drive، مما يُسهم في الاحتفاظ بالمشاريع ومشاركتها بسهولة. وبفضل تكامل Google Colab مع Google Drive، يمكن الوصول إلى الملفات والبيانات بشكل مُباشر، مما يُسهم في تيسير عملية الإدارة والتحكم.

    في الختام، يُعد Google Colab أداة هامة للمبرمجين والباحثين في مجالات تحليل البيانات وتعلم الآلة، حيث يوفر بيئة تطوير مُمتازة مع إمكانيات الحوسبة السحابية والوصول إلى موارد مُهمة، مما يُساعد في تطوير وتنفيذ المشاريع بكفاءة عالية.

    المزيد من المعلومات

    إضافة إلى المزايا الفنية البارزة التي يُقدمها Google Colab، يتميز هذا الأداة بعدة جوانب تسهم في جعل تجربة المبرمجين أكثر سهولة وفعالية.

    أحد الجوانب الملفتة هو الدعم الكامل للغة البرمجة Python. يعد Python من أكثر لغات البرمجة شيوعًا في مجالات الذكاء الاصطناعي وعلم البيانات، ولذا فإن تكامل Google Colab مع Python يسهم في توسيع إمكانيات المبرمجين وتيسير عملهم.

    بالإضافة إلى ذلك، يتيح Google Colab الوصول إلى الإنترنت بشكل مباشر، مما يُمكن المبرمجين من استخدام مصادر البيانات الخارجية وتنزيل المكتبات والحزم بسهولة. هذا يفتح أمام المستخدمين أفقًا واسعًا للاستفادة من البيانات والموارد المتاحة على الشبكة العنكبوتية.

    تجربة التعاون أيضًا تعتبر جوانب رئيسية في Google Colab، حيث يمكن للمستخدمين مشاركة Notebooks معززة بالتعليقات والتوجيهات. يتيح ذلك تبادل المعرفة بين المبرمجين وتحسين العمل الجماعي على المشاريع.

    وفيما يخص التخزين وإدارة المشاريع، يعتبر الربط المباشر مع Google Drive أمرًا لا غنى عنه، حيث يمكن للمستخدمين الوصول إلى ملفاتهم بسهولة والاحتفاظ بنسخ احتياطية. هذا يضمن أمان البيانات ويسهل إعادة الوصول إليها في أي وقت.

    أخيرًا، يُشير العديد من المستخدمين إلى سهولة استخدام Google Colab وواجهة المستخدم البسيطة التي تتيح للمبرمجين بدء العمل بشكل سريع دون الحاجة إلى إعدادات معقدة. يأتي ذلك كميزة إضافية تعزز التجربة الشاملة للمستخدمين.

    بهذه الطريقة، يُعد Google Colab حلاً شاملاً للمبرمجين الذين يبحثون عن بيئة تطوير فعّالة وسهلة الاستخدام لتنفيذ مشاريعهم في مجالات الذكاء الاصطناعي، علم البيانات، والحوسبة السحابية.

    الكلمات المفتاحية

    Google Colab:

    • التعريف: Google Colab هو بيئة تطوير مفتوحة المصدر مُدارة بواسطة Google، تُستخدم لتطوير البرمجيات وتحليل البيانات في سياق الحوسبة على السحابة.

    Jupyter Notebook:

    • التعريف: Jupyter Notebook هو نوع من بيئات التطوير التفاعلية تسمح بكتابة وتشغيل الشيفرات بشكل تفاعلي، ويتيح للمستخدمين دمج الشيفرات مع النصوص والرسوم البيانية في وثائق قابلة للمشاركة.

    وحدات المعالجة المركزية (GPUs) ووحدات معالجة الرسومات الرسومية (TPUs):

    • التعريف: وحدات المعالجة المركزية (GPUs) ووحدات معالجة الرسومات الرسومية (TPUs) هي مكونات هامة في الحوسبة عالية الأداء، حيث تُستخدم لتسريع عمليات التدريب في مجال تعلم الآلة والذكاء الاصطناعي.

    Python:

    • التعريف: Python هو لغة برمجة شائعة وسهلة التعلم، تستخدم بشكل واسع في تطوير البرمجيات وفي مجالات مثل تعلم الآلة وعلم البيانات.

    الحوسبة السحابية:

    • التعريف: الحوسبة السحابية تشير إلى توفير وصول عبر الإنترنت إلى موارد الحوسبة مثل المعالجة والتخزين، مما يسمح بتنفيذ التطبيقات والخدمات على الإنترنت دون الحاجة إلى الاستثمار في بنية تحتية خاصة.

    Google Drive:

    • التعريف: Google Drive هو خدمة تخزين سحابية تقدمها Google، تُستخدم لتخزين ومشاركة الملفات عبر الإنترنت.

    تعلم الآلة (Machine Learning):

    • التعريف: تعلم الآلة هو فرع من الذكاء الاصطناعي يركز على تطوير نظم قادرة على التعلم وتحسين أدائها من خلال التفاعل مع البيانات.

    علم البيانات (Data Science):

    • التعريف: علم البيانات يتعامل مع تحليل واستخدام البيانات للكشف عن الاتجاهات والأنماط واتخاذ القرارات الذكية.

    تعاون (Collaboration):

    • التعريف: التعاون يشير إلى العمل المشترك بين الأفراد أو الفرق بهدف تحقيق أهداف مشتركة.

    بيئة تطوير (Development Environment):

    • التعريف: بيئة تطوير هي المكان الذي يُستخدم فيه المبرمجون لتطوير واختبار البرمجيات، وتشمل الأدوات والمكتبات والموارد اللازمة لهذا الغرض.

    سهولة الاستخدام وواجهة المستخدم:

    • التعريف: سهولة الاستخدام تشير إلى قدرة المستخدم على استخدام الأداة بكفاءة وبدون صعوبات، بينما واجهة المستخدم تشير إلى الطريقة التي يتفاعل بها المستخدمون مع الأداة من حيث التصميم والتفاعل.
  • ما هي حوسبة المعالجة الرسومية وما هي فائدتها؟

    تم تصميم وحدات معالجة الرسومات (GPU) لتقديم الرسومات في الوقت الفعلي. ومع ذلك ، فقد اتضح أن ما يجعل وحدات معالجة الرسومات رائعة في الرسومات يجعلها رائعة أيضًا في وظائف معينة بخلاف الرسومات. يُعرف هذا باسم حوسبة GPU.

    كيف تختلف وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات؟

    من حيث المبدأ ، تعد كل من وحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية (وحدات المعالجة المركزية) منتجات من نفس التكنولوجيا. يوجد داخل كل جهاز معالجات تتكون من ملايين إلى مليارات المكونات الإلكترونية الدقيقة ، خاصة الترانزستورات. تشكل هذه المكونات عناصر المعالج مثل البوابات المنطقية ومن هناك يتم دمجها في هياكل معقدة تحول الشفرة الثنائية إلى تجارب الكمبيوتر المعقدة التي نمتلكها اليوم.

    الاختلاف الرئيسي بين وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات هو  التوازي . في وحدة المعالجة المركزية الحديثة ، ستجد عدة أنوية معقدة وعالية الأداء لوحدة المعالجة المركزية. أربعة نوى نموذجية لأجهزة الكمبيوتر السائدة ، لكن وحدات المعالجة المركزية سداسية وثمانية النواة أصبحت سائدة. قد تحتوي أجهزة الكمبيوتر الاحترافية المتطورة على عشرات أو حتى أكثر من 100 نواة لوحدة المعالجة المركزية ، خاصة مع اللوحات الأم متعددة المقابس التي يمكنها استيعاب أكثر من وحدة معالجة مركزية واحدة.

    يمكن لكل نواة من وحدات المعالجة المركزية أن تفعل شيئًا واحدًا أو (مع فرط مؤشرات الترابط ) شيئين في وقت واحد. ومع ذلك ، يمكن أن تكون هذه الوظيفة أي شيء تقريبًا ويمكن أن تكون معقدة للغاية. تتمتع وحدات المعالجة المركزية (CPU) بمجموعة متنوعة من قدرات المعالجة والتصميمات الذكية بشكل لا يصدق والتي تجعلها فعالة في حل العمليات الحسابية المعقدة.

    عادةً ما تحتوي وحدات معالجة الرسومات الحديثة على  آلاف  المعالجات البسيطة. على سبيل المثال ، تحتوي وحدة معالجة الرسومات RTX 3090 من Nvidia على 10496 نواة GPU هائلة. على عكس وحدة المعالجة المركزية ، فإن كل نواة GPU بسيطة نسبيًا بالمقارنة ومصممة للقيام بأنواع الحسابات المعتادة في عمل الرسومات. ليس هذا فقط ، ولكن كل هذه الآلاف من المعالجات يمكنها العمل على جزء صغير من مشكلة عرض الرسومات في نفس الوقت. هذا ما نعنيه ب “التوازي”.

    حوسبة الأغراض العامة على GPUS (GPGPU)

    تذكر أن وحدات المعالجة المركزية (CPU) ليست متخصصة ويمكنها إجراء أي نوع من العمليات الحسابية ، بغض النظر عن الوقت الذي يستغرقه إنهاء العمل. في الواقع ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية أن تفعل أي شيء يمكن لوحدة معالجة الرسومات القيام به ، ولا يمكنها القيام بذلك بسرعة كافية لتكون مفيدة في تطبيقات الرسومات في الوقت الفعلي.

    إذا كان هذا هو الحال ، فعندئذ يكون العكس صحيحًا أيضًا إلى حد ما. يمكن لوحدات معالجة الرسومات إجراء  بعض  العمليات الحسابية نفسها التي نطلبها عادةً من وحدات المعالجة المركزية (CPU) ، ولكن نظرًا لامتلاكها تصميم معالجة متوازية شبيه بالحاسوب الفائق ، يمكنها القيام بذلك بسرعة أكبر. هذا هو GPGPU: استخدام وحدات معالجة الرسومات للقيام بأحمال عمل وحدة المعالجة المركزية التقليدية.

    يستخدم صانعو GPU الرئيسيون (NVIDIA و AMD) لغات وهندسة برمجة خاصة للسماح للمستخدمين بالوصول إلى ميزات GPGPU. في حالة Nvidia ، هذا هو CUDA أو  Compute Unified Device Architecture. هذا هو السبب في أنك سترى معالجات GPU الخاصة بهم يشار إليها باسم نوى CUDA.

    نظرًا لأن CUDA هي ملكية خاصة ، فلا يمكن لصانعي GPU المتنافسين مثل AMD استخدامها. بدلاً من ذلك ، تستخدم وحدات معالجة الرسومات الخاصة بـ AMD OpenCL أو  Open Computing Language) . هذه لغة GPGPU تم إنشاؤها بواسطة مجموعة من الشركات التي تشمل Nvidia و Intel.

    وحدات معالجة الرسومات في البحث العلمي

    أحدثت حوسبة GPU ثورة في ما يمكن للعلماء فعله بميزانيات أصغر بكثير من ذي قبل. التنقيب في البيانات ، حيث تبحث أجهزة الكمبيوتر عن أنماط مثيرة للاهتمام في جبال البيانات ، مما يكتسب رؤى يمكن أن تضيع في الضوضاء.

    تستخدم مشاريع مثل Folding @ Home وقت معالجة GPU المنزلي الذي تبرع به المستخدمون للعمل على مشاكل خطيرة مثل السرطان. تعد وحدات معالجة الرسومات مفيدة لجميع أنواع المحاكاة العلمية والهندسية التي كان من الممكن أن تستغرق سنوات لإكمالها في الماضي وملايين الدولارات في الوقت المناسب مستأجرة على أجهزة الكمبيوتر العملاقة الكبيرة.

    وحدات معالجة الرسومات في الذكاء الاصطناعي

    تعد وحدات معالجة الرسومات رائعة أيضًا في أنواع معينة من وظائف الذكاء الاصطناعي. يعد التعلم الآلي (ML) أسرع بكثير على وحدات معالجة الرسومات من وحدات المعالجة المركزية (CPU) وأحدث طرز GPU بها أجهزة تعلم آلي أكثر تخصصًا مضمنة فيها.

    أحد الأمثلة العملية على كيفية استخدام وحدات معالجة الرسومات لتطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي في العالم الحقيقي هو ظهور السيارات ذاتية القيادة . وفقًا لـ Tesla ، تطلب برنامج Autopilot الخاص بهم 70000 ساعة من GPU لـ “تدريب” الشبكة العصبية بالمهارات اللازمة لقيادة السيارة. سيكون القيام بنفس المهمة على وحدات المعالجة المركزية (CPU) مكلفًا للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً.

    وحدات معالجة الرسومات في تعدين العملات المشفرة

    تعد وحدات معالجة الرسوميات ممتازة أيضًا في حل ألغاز التشفير ، ولهذا أصبحت شائعة في تعدين العملات المشفرة . على الرغم من أن وحدات معالجة الرسوم (GPU) لا تقوم بتعدين العملات المشفرة بأسرع ما في ASICs (الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق) ، إلا أنها تتمتع بميزة مميزة تتمثل في كونها متعددة الاستخدامات. عادةً ما يمكن لـ ASIC تعدين نوع واحد محدد أو مجموعة صغيرة من العملات المشفرة ولا شيء آخر.

    يُعد معدِّن العملات المشفرة أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل وحدات معالجة الرسومات باهظة الثمن ويصعب العثور عليها ، على الأقل في وقت كتابة هذا التقرير في أوائل عام 2022. إن تجربة ارتفاعات تقنية GPU تعني الدفع غاليًا ، مع السعر الجاري لـ NVIDIA GeForce RTX 3090 أكثر من 2500 دولار. لقد أصبحت مشكلة أن NVIDIA قد حدت بشكل مصطنع من أداء التشفير لوحدات معالجة الرسومات للألعاب وقدمت منتجات GPU الخاصة بالتعدين .

    يمكنك استخدام GPGPU أيضًا!

    على الرغم من أنك قد لا تكون على دراية بذلك دائمًا ، إلا أن بعض البرامج التي تستخدمها كل يوم تقوم بإلغاء تحميل بعض معالجتها إلى وحدة معالجة الرسومات الخاصة بك. إذا كنت تعمل باستخدام برنامج تحرير الفيديو أو أدوات معالجة الصوت ، على سبيل المثال ، فهناك فرصة جيدة لتحمل وحدة معالجة الرسومات الخاصة بك بعض الحمل. إذا كنت ترغب في معالجة مشاريع مثل صنع التزييف العميق الخاص بك في المنزل ، فإن وحدة معالجة الرسومات الخاصة بك هي مرة أخرى المكون الذي يجعل ذلك ممكنًا.

    تعد وحدة معالجة الرسومات الخاصة بهاتفك الذكي مسؤولة أيضًا عن تشغيل العديد من وظائف الذكاء الاصطناعي ورؤية الآلة التي كان من الممكن إرسالها إلى أجهزة الكمبيوتر السحابية للقيام بها. لذلك يجب أن نكون جميعًا ممتنين لأن وحدات معالجة الرسومات يمكنها فعل أكثر من مجرد رسم صورة جذابة على شاشتك.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق

أنت تستخدم إضافة Adblock

يرجى تعطيل مانع الإعلانات حيث أن موقعنا غير مزعج ولا بأس من عرض الأعلانات لك فهي تعتبر كمصدر دخل لنا و دعم مقدم منك لنا لنستمر في تقديم المحتوى المناسب و المفيد لك فلا تبخل بدعمنا عزيزي الزائر