انویدیا در پردازنده‌های گرافیکی خود از هسته‌های پردازشی متفاوت با کاربردهای مختلف بهره می‌برد. هسته های تنسور یکی از این قطعات کوچک بوده که میتواند انجام فعالیت‌های پردازشی بسیار سنگین و پیچیده را برای کارت‌های گرافیک آسان‌تر کنند. این هسته‌ها می‌توانند برای افزایش وضوح جزئیات و رزولوشن تصاویر بازی‌ها نیز به کارت گرافیک کمک کنند. در ادامه به معرفی و بررسی کاربرد هسته تنسور در پردازنده‌های گرافیکی خواهیم پرداخت.
ریزپردازنده‌ها صر‌ف‌نظر از ساختار و فرم قادر به انجام عملیات ریاضی مانند جمع و ضرب روی اعداد هستند. تنسور مفهومی ریاضیاتی محسوب می‌شود که ارتباط بین دیگر مفاهیم ریاضی متصل به یکدیگر را شرح می‌دهد.
این اعداد عموماً به‌صورت آرایه‌ای از اعداد نشان داده می‌شوند که ابعاد آرایه را می‌توان در شکل‌هایی شبیه تصویر زیر تصور کرد. هسته تنسور به‌طور خلاصه برای محاسبه‌های ماتریسی کاربرد دارد.
هسته تنسور چیست؟
به عبارت دیگر اصطلاح تنسور مربوط به محساباتی است که در چند بعد انجام می‌گیرد، محاسباتی که اصطلاحاً به آن محاسباتی ماتریسی می‌گوییم. زمانی که شما یک ماتریس را در ماتریس دیگر ضرب کنید، تعدادی جمع و تفریق و ضرب باید انجام گیرد.
برای یک چنین داستانی باید مقدار زیادی محاسبه انجام گیرد که یک پردازنده ساده قادر به انجام آن نیست و چنین پردازشی برای پردازنده ساده سنگین تلقی می‌شود. هسته تنسور یکی از مهم ترین ابتکارات شرکت انویدیا در جهان گرافیک مدرن است که قادر به انجام پردازش‌های سنگین ماتریسی است.
کاربردهای هسته‌های تنسور
هسته تنسوردر فیزیک و مهندسی و در ریاضیات کاربرد فراوانی دارد یکی از کابرد مهم آن این است که میتواند مسائل پیچیده الکترومغناطیس و نجوم و مکانیک سیالات را حل کند و در بخش هایی گیمینگ به فناوری مهمی به نام Ray Tracing کمک کند.
یکی از فناوری‌های مطرح گیمینگ ری تریسینگ نام دارد که همان دنبال کردن سایه و نورها محسوب می‌شود لزوم وجود هسته‌های تنسور و پرفورمنس بالا نسبت به کودا به رخ می‌کشد.
هسته های تنسور همچنین میتواند بعد از آنکه ویژگی رهگیری پرتو در بازی را فعال کنندکه به زیاد کردن میزان فریم کمک فراوانی کنند که یکی از ویژگی های اصلی آن به شمار می‌رود.
در محاسبات مربوط به دیپ لرنینگ یا ماشین لرنینگ این مواردی هستند که نیاز بوده دیتا یا محاسبات زیادی پردازش شود و خارج کند. کارت‌های گرافیک جدید برای ما اهمیت دارد که دارای چند هسته تنسور باشند و اگرچه نباید کودا را بی اهمیت دانست. اما در حال حاضر تنسور اهمیت بیشتری دارد.
هسته های تنسور به تنهایی یک معماری انقلابی در صنعت GPU هستند که برای نخستین بار با ریزمعماری NVIDIA Volta همراه شدند؛ با این وجود ظاهرا تزریق آنها در معماری های دیگر نیز بلامانع است.
Tensor Cores به طور خاص برای یادگیری عمیق طراحی شده است و تحلیل نتیجه گیری در آنها تا 6 برابر افزایش یافته است. همچنین برای پیشروی در پردازش های فوق نیز شاهد سرعت عملکرد 12 برابری و سرعت پردازش آنها در یادگیری عمیق و تحلیل داده ها به طور نهایی و همزمان نیز تا 3 برابر به نسبت معماری پیشین، پیشرفت داشته است.
هر یک از هسته های Tensor در هر سیکل قادر به پردازش 64 عملیات ترکیبی شناور هستند. سرعت بالای هسته های Tensor نه تنها بسیار بالاتر از معماری Pascal است، بلکه سروری هایی که از این شتاب دهنده های گرافیکی استفاده می کنند نیز تا 47 برابر سریعتر از مدل های مشابهی هستند که از CPU برای این منظور استفاده می کنند. به واقع هسته های تنسور برای کاربردهای کاملا تخصصی نظیر تولید محتوا، فعالیت های نظامی، پزشکی، هوا فضا، اکتشافات و صد ها کاربرد مشابه دیگر طراحی شده است.
هسته‌های تنسور در کارت‌های گرافیک
وجود هسته‌های تنسور در کارت‌های گرافیک برای انجام وظایف متداول این کارت‌ها مانند رندر گرافیکی و رمزگذاری و رمزگشایی ویدیوها لازم نیست. اگر بخواهیم به‌طور ساده هدف از استفاده از هسته‌های تنسور و فناوری DLSS را در کارت‌های گرافیک جدید انویدیا بیان کنیم، باید بگوییم که انویدیا با عرضه کارت گرافیک فریمی را در ررزولوشن پایین رندر می‌کند و زمانی که رندر پایان یابد، رزولوشن تصویر افزایش پیدا می‌کند و ابعاد آن به ابعاد مانیتور می‌رسد. به عنوان مثال می‌توان با استفاده از کارت‌های گرافیک جدید فریمی را در رزولوشن 1080p رندر کرد و سپس ابعاد آن را به 1440p تغییر داد.
زمانی که رزولوشن بازی بالا باشد، بافت‌ها بسیار بهتر به نظر می‌رسند و جزئیات بازی وضوح بسیار بیشتری پیدا می‌کنند. متاسفانه پردازش تمام پیکسل‌ها که تعداد آنها واقعا زیاد است، عملیات پردازشی گسترده‌ای را می‌طلبد.
جمع‌بندی و پاسخ به سوالات پرتکرار
تکنولوژی‌های جدیدی که در کارت‌های گرافیکی به کار گرفته می‌شود، تنها برای بازی نیست و در زمینه شبکه‌های عصبی و مدل سازی نیز کاربرد دارد. به طور کلی هسته‌های تنسور دارای عملکرد فوق العاده بالا هستند که نسبت به نسل قبل بهبود یافته‌اند و کاربرد آنها در افزایش وضوح تصاویر و Ray Tracing خلاصه می‌شود.
آیا AMD هسته های تنسوری دارد؟
اینتل و AMD در پردازنده‌های گرافیکی خود هسته‌های تنسور ندارند. اما سعی کرده‌اند در کارت‌های گرافیک خود از فناوری مشابهی استفاده کنند.
چه پردازنده گرافیکی دارای هسته های Tensor است؟
هسته‌های تنسور یک فناوری اختصاصی انویدیا بوده و طبیعتاً پردازنده‌های گرافیکی این شرکت از هسته Tensor بهره خواهد برد.
آیا می توان از تنسورها در GPU استفاده کرد؟
بله. پردازنده گرافیکی یا GPU های ساخت انویدیا به هسته های تنسور مجهز شده است.
تفاوت CUDA و Tensor چیست؟
هسته های کودا مسئولیت پردازش تصاویر را بر عهده دارد و از هسته های تنسور برای انجام محسابات ریاضی استفاده می‌شود.