سرور gpu چیست؟ بررسی کاربرد، قابلیت و مزایا

اگر به دنبال سروری هستید که بتوانید به‌راحتی با آن تحلیل حجم بالایی از اطلاعات را انجام دهید یا با قدرت و سرعت بیشتر وظایف محاسباتی فشرده مانند رندرینگ ویدئو، یادگیری ماشین و … را مدیریت کنید، باید به فکر یک سرور اختصاصی GPU باشید. سرور اختصاصی پردازنده گرافیکی (GPU) به مشاغل کوچک تا بزرگ فعال در حوزه‌های پردازش‌های موازی بزرگ، رندرینگ گرافیکی، مدل‌سازی‌های علمی، … اجازه می‌دهد، بتوانند چندین کار را به‌طور همزمان با سرعتی فراتر از توانایی‌های یک سرور مبتنی بر CPU انجام دهند.

در این مقاله فالنیک می‌خواهیم به بررسی دقیق تعریف سرور gpu چیست؟ و دلایل استفاده از آن بپردازیم. همچنین کاربردها، قابلیت‌ها، مزایا و انواع رک سرور اختصاصی GPU را بررسی کنیم. اگر بعد از خواندن مقاله به مشاوره بیشتر در این زمینه نیاز داشتید، کافی‌ست روی لینک قیمت سرور بزنید تا کارشناسان ما اطلاعات فنی لازم را در اختیار شما قرار دهند.

سرور gpu چیست؟

GPU مخفف Graphic Processing Unit به معنای واحد پردازش گرافیکی است. GPUها تراشه‌هایی هستند که در کارت‌های گرافیک قرار دارند و وظیفه پردازش تصاویر و ویدئوهای گرافیکی را بر عهده دارند. سرور اختصاصی پردازنده گرافیکی GPU، سروری با یک یا چند واحد پردازش گرافیکی (GPU) است که توان پردازشی و سرعت بیشتری برای اجرای وظایف محاسباتی فشرده، مانند رندرینگ ویدئوها، تجزیه و تحلیل داده‌ها و یادگیری ماشین ارائه می‌دهد.

سرورهای اختصاصی GPU ممکن است به یک پردازنده مرکزی پیشرفته، حجم زیادی حافظه اصلی و فضای ذخیره‌سازی بالا تجهیز شده باشند. معماری موازی یک GPU که در اصل برای پردازش گرافیک و ویدئو طراحی شده‌است به سرور gpu اجازه می‌دهد تا چند کار را به‌طور همزمان با سرعتی فراتر از توانایی‌های یک سرور عادی که عملکردش وابسته به پردازنده مرکزی است، انجام دهد.

اگر به مفاهیم سرور علاقمندید و می‌خواهید با انواع آن آشنا شوید؛ مقاله سرور چیست؟ برای شماست.

دلایل استفاده از سرور اختصاصی GPU چیست؟

پردازنده‌های گرافیکی درست مانند پردازنده‌های مرکزی به شکل بهینه‌سازی شده و تخصصی طراحی می‌شوند. ولی برخلاف cpu که تعداد محدودی هسته‌ با سرعت کلاک بالا دارد و محاسبات متنوع را به صورت خطی پردازش می‌کند؛ پردازنده‌های گرافیکی از هزاران واحد پردازشی برای پردازش موازی و اجرای دستورالعمل‌های مختلف به شکل همزمان بهینه‌سازی بهره می‌برند.

این هسته‌ها دارای مجموعه دستورالعمل‌هایی هستند که برای انجام محاسبات ماتریسی چند بعدی و ممیز شناور مورد استفاده قرار می‌گیرند و قادر هستند محاسبات مبتنی بر جبر خطی را با بالاترین سرعت ممکن انجام دهند. به دلیل اینکه محاسبات را به شکل موازی انجام می‌دهند، در انجام پردازش‌های پیشرفته سرعت بیشتری نسبت به پردازنده‌های مرکزی دارند.

از دلایل مهمی که شما را متقاعد می‌کند به سراغ سرور اختصاصی GPU بروید به موارد زیر باید اشاره کرد:

• گذرگاه‌های انتقال داده‌های اختصاصی که مناسب تجزیه و تحلیل کلان داده‌ها هستند.
• توانایی استریم فایل‌های ویدیویی با کیفیت بالا
• پردازش تصویر با تفکیک‌پذیری بالا
• مناسب برای انیمیشن‌سازی و شبیه‌سازی‌های سه بعدی (به عنوان مثال، ‌مدل سازی زنجیره پروتئینی)
• مناسب برای کار با برنامه‌های یادگیری عمیق (به عنوان مثال، تشخیص گفتار)
• ایده‌آل برای بازیابی رمزهای عبور از دست رفته
• مناسب استخراج ارزهای دیجیتال

اگر یک پروژه عملیاتی دارید که سرعت حرف اول را در آن می‌‌زند و نیازمند هزاران هسته پردازشی هستید که به شکل موازی کار کنند، سرور GPU اختصاصی می‌تواند در این زمینه به شما کمک کند.

اگر می‌خواهید بدانید gpu دقیقا چیست و چه تفاوتی با cpu دارد؛ خواندن مقاله پردازنده گرافیکی چیست را از دست ندهید.

کاربرد سرورهای GPU

سرورهای GPU برای طیف گسترده‌ای از فعالیت‌ها کاربرد دارند، از مهم‌ترین کاربردهای این سرورها می‌توان موارد زیر اشاره کرد:

• رندرینگ 3D: سرورهای GPU برای رندرینگ صحنه‌های 3D بسیار سریع‌تر از سرورهای معمولی عمل می‌کنند.
• یادگیری ماشین: سرورهای GPU برای آموزش مدل‌های یادگیری ماشین بسیار سریع‌تر از سرورهای معمولی هستند.
• محاسبات علمی پیچیده: سرورهای GPU برای انجام محاسبات علمی سنگین بسیار سریع‌ هستند.

موارد زیر از کاربردهای خاص سرورهای GPU هستند:

• ایجاد جلوه‌های ویژه سینمایی مانند انفجارها، آتش‌سوزی‌ها و ابرهای سه‌بعدی
• تولید بازی‌های ویدیویی سه‌بعدی با گرافیک بالا
• تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ مانند داده‌های پزشکی و مالی
• مدل‌سازی و شبیه‌سازی فرآیندهای پیچیده مانند جریان هوا، داده‌های هواشناسی و حرکت اجسام

استفاده از GPU سرور ها چه مزایایی دارند؟

از بین مزایای متعدد استفاده از سرورهای GPU می‌توانیم به کهک‌ترین موارد زیر اشاره کنیم:

• افزایش سرعت پردازش: سرورهای GPU می‌توانند سرعت پردازش را در بسیاری از برنامه‌ها، از جمله رندرینگ، یادگیری ماشین و محاسبات علمی، به میزان قابل توجهی افزایش دهند.
• کاهش هزینه‌ها: سرورهای GPU با کاهش زمان پردازش، هزینه‌های کلی را کاهش می‌دهند.
• بهبود بهره‌وری: سرورهای GPU با افزایش سرعت پردازش، بهره‌وری را بهبود می‌بخشند.

اجزای اصلی سرور GPU چیست؟

سرور GPU به طور خاص برای انجام محاسبات پیچیده و وظایف پردازش داده طراحی شده‌است. برخی از اجزای اصلی سرور GPU عبارتند از:

1) واحد پردازش گرافیکی (GPU)

قلب سرور GPU واحد(های) پردازش گرافیکی آن است. این پردازنده‌های تخصصی در پردازش موازی عالی هستند و این سرورها را برای مدیریت عملیات‌های ریاضی در مقیاس بزرگ و حجم کاری زیاد مانند فعالیت‌های مرتبط با هوش مصنوعی ایده‌آل می‌سازد. به عنوان مثال می‌توانیم به پردازنده‌های گرافیکی تسلا یا NVIDIA اشاره کنیم.

2)  پردازنده مرکزی (CPU)

CPU نقش مهمی در مدیریت منابع سیستم و اجرای کدهایی دارد که برای پردازنده‌های گرافیکی بهینه نشده‌است. CPU‌های سطح بالا مانند Intel Xeon یا AMD EPYC برای مدیریت منابع سیستم و اجرای کد ضروری هستند و آنها را به اجزای کلیدی در سرورهای GPU تبدیل می‌کنند.

3) حافظه

 ظرفیت حافظه کافی، عملکرد روان را در طول کارهای فشرده مانند آموزش شبکه‌های عصبی تضمین می‌کند. هر دو حافظه RAM و VRAM (حافظه ویدیویی) باید هنگام ارزیابی مشخصات سرور GPU در نظر گرفته شوند.

4) ذخیره سازی داده

 راه حل‌های ذخیره سازی سریع مانند NVMe SSD به کاهش تنگناهای ناشی از سرعت پایین دسترسی به داده‌ها در طی فرآیندهای محاسباتی سنگین کمک می‌کند.

علاوه بر این اجزای اصلی، در نظر گرفتن عواملی مانند سیستم‌های خنک کننده، واحدهای منبع تغذیه با توان خروجی کافی و قابلیت‌های شبکه برای تنظیمات محاسباتی توزیع شده (مانند سوئیچ‌های InfiniBand) بسیار مهم است.

رک سرور پردازنده گرافیکی (GPU Rack Server) چیست؟

رک سرور پردازنده گرافیکی، مجهز به GPU است و به دلیل طراحی یک یا دو یونیتی، بدون مشکل در رک نصب می‌شود. رک سرور یک چارچوب مستطیلی شکل است که امکان نصب سرورها و سایر مولفه‌های شبکه را می‌دهد. شرکت‌ها سعی می‌کنند رک‌ها را با ارتفاع کم و در مقیاس یک یا دو یونیتی طراحی کنند تا امکان قرار دادن سرورهای مختلف در هر طبقه از رک بدون مشکل فراهم شود و همچنین در صورت لزوم داخل و خارج کردن سرورها از رک بدون مشکل امکان‌پذیر باشد. رک سرور GPU چند مزیت مهم نسبت به نمونه‌های مشابه دارد که از آن جمله باید به استفاده بهینه از فضا، افزایش مقیاس‌پذیری، گردش بهتر جریان هوا و تعمیر و نگهداری ساده اشاره کرد.

انواع رک سرور های GPU

هنگامی که قصد خریدن سرورهای GPU را دارید و در نظر دارید آن‌ها را در رک‌ها یا کابینت‌ها مستقر کنید؛ باید به برخی نکات اولیه توجه داشته باشید. اولین نکته‌ این است که واحد اندازه‌گیری رک، یونیت “U” است که گاهی اوقات با اختصار “RU” نوشته می‌شود. “U” ارتفاع تجهیزات را توصیف می کند (به عنوان مثال، ارتفاع یک سرور یا ارتفاع و تعداد قفسه‌های یک رک سرور).

یک یونیت برابر با 1.75 اینچ است، بنابراین ارتفاع سروری که یک یونیت دارد برابر با 1.75 اینچ است، در حالی که یک سرور دو یونیتی ارتفاعی برابر با 3.5 اینچ دارد. همچنین، یک رک 32 یونیتی قادر است 32 عدد سرور یک یونیتی، چهار سرور هشت یونیتی یا یک سرور 32 یونیتی را میزبانی کند.

• رک سرورهای GPU یک و دو یونیتی

رک سرورهای یک و دو یونیتی GPU سه ویژگی مهم نگهداری ساده، قابل حمل بودن و مقیاس‌پذیری را در اختیارتان قرار می‌دهند. سرور یک یونیتی می‌تواند یک یا دو CPU، چند ترابایت حافظه اصلی و چند GPU را در خود جای دهد. یک سرور دو یوینتی با ارتفاع دو برابر سرور یک یوینتی، فضای بیشتری برای استقرار تجهیزات محاسباتی و فضای ذخیره‌سازی در اختیارتان قرار می‌دهد.

در سرورهای فرم فاکتور کوچکتر، GPUها اغلب به دلیل محدودیت فضا به صورت افقی نصب می‌شوند. همچنین، فضای کمتری برای اسلات‌ها و فضای ذخیره‌سازی PCIe وجود دارد، اگرچه می‌توانید با استفاده از کیت توسعه PCIe یا انکلوژرهای JBOD، آن‌ها را گسترش دهید.

• رک سرورهایGPU  هشت و شانزده یونیتی

رک سرورهای GPU بزرگ‌تر هشت و شانزده یونیتی برای بارهای کاری بسیار سنگین طراحی شده‌اند. آن‌ها دارای فضای بیشتری برای ذخیره‌سازی و اسلات‌های توسعه بیشتری برای نصب کارت‌های مختلف هستند که به شما امکان می‌دهد کارت‌های PCIe اضافی را برای افزایش عملکرد پردازش داده‌ها به آن متصل کنید. فضای اضافی باعث گردش بهتر هوا شده و مانع از افزایش گرمای بیش از حد می‌شود. در مقیاس بزرگ‌تر، پردازنده‌های گرافیکی به صورت عمودی با فضای اضافی برای اتصالات برق در بالای کارت نصب می‌شوند و امکان استفاده از کارت‌های گرافیکی بزرگ‌تر را فراهم می‌کنند.

چگونه یک سرور GPU اختصاصی را پیکربندی کنیم؟

هنگام پیکربندی کردن سرور GPU اختصاصی، باید ویژگی‌های محصول، حوزه فعالیت، نیازهای فعلی و آینده کسب‌وکار خود را در نظر بگیرید. پیکربندی بهینه GPU سرور به بار کاری شما، موارد استفاده خاص از سرور و سرعت مورد نیاز بستگی دارد.

سرورهای اختصاصی GPU را می‌توان برای بارهای کاری خاص، مانند رندر ویدیو، آموزش یادگیری عمیق، استنتاج، تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و محاسبات با عملکرد بالا (HPC) پیکربندی کرد.

GPUها انرژی زیادی مصرف و گرمای زیادی تولید می‌کنند. آن‌ها از CPU بزرگ‌تر هستند و به کابل‌ها و فضای اضافی برای اتصالات برق نیاز دارند. شاسی سرور gpu نه تنها باید به اندازه کافی بزرگ باشد که بتواند میزبان GPUهای موردنظر باشد، بلکه باید تهویه هوای خوبی داشته باشد تا گرمای تولید شده توسط کارت گرافیک از محفظه‌ها به خارج انتقال پیدا کند.

سوالات متداول

1. آیا به سرور GPU نیاز دارم؟

انتخاب سرورهای GPU برای افرادی که در زمینه هوش مصنوعی کار می‌کنند، ضروری است. این سرور کاربران قادر می‌سازد، بتوانند مدل‌های پیچیده‌تری را آموزش داده و اجرا کنند. همچنین در اختیار داشتن gpu سرور برای پردازش سریعتر و کارآمدتر مجموعه داده‌های بزرگ‌تر لازم است.

اگر شما هم جزو افرادی هستید که در حوزه‌های زیر فعالیت می‌کنید، gpu سرور مناسب شماست:

• هوش مصنوعی
• یادگیری ماشین
• تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ
• رندرینگ پیچیده
• بازی و واقعیت مجازی (VR)
• استخراج ارزهای دیجیتال
• محاسبات با کارایی بالا (HPC)

2. آیا می‌توانم برای گیم از سرور gpu انتخاب کنم؟

Gpu سرور قدرت محاسباتی بالا امکان اجرای هر کاری را فراهم می‌کند. گیمرها نیز می‌توانند از انجام بازی‌های مورد علاقه خود بدون نیاز به سرمایه‌گذاری در پیکربندی کامل با سخت‌افزار گران‌قیمت رایانه خود، لذت ببرند.

3. سرور CPU و سرور GPU چه تفاوتی دارند؟

هسته‌های سی پی یو نسبت به GPU قدرت کمتری دارند و از ظرفیت حافظه محدودتری پشتیبانی می‌کنند. برخلاف سرورهای سنتی مبتنی بر CPU که روی وظایف پردازش متوالی تمرکز می کنند، سرورهای GPU برای پردازش موازی ساخته شده‌اند. سرورهای GPU برای مدیریت ریاضیات پیچیده مورد نیاز در هوش مصنوعی، یادگیری عمیق و یادگیری ماشین مناسب هستند.

دو عامل زیر سرورهای GPU را از انواع دیگر سرورها متمایز می کند:

موازی سازی: GPU‌ها با هزاران هسته کوچک برای اجرای همزمان چندین کار بهینه شده‌اند. این قابلیت سرور اختصاصی پردازنده گرافیکی را قادر می سازد تا حجم زیادی از داده ها را با کارایی بیشتری نسبت به CPU‌هایی با هسته های کمتر اما بزرگتر پردازش کنند.

سرعت انتقال داده: پردازنده‌های گرافیکی مدرن مجهز به رابط‌های حافظه پرسرعت مانند GDDR6 یا HBM2 هستند که در مقایسه با رم‌های DDR4 معمولی که در اکثر سیستم‌های مبتنی بر CPU استفاده می‌شود، امکان انتقال سریع‌تر داده بین پردازنده و حافظه را فراهم می‌کنند.

در این مقاله فالنیک با تعریف دقیق سرور اختصاصی پردازنده گرافیکی (GPU)، کاربرد، مزایا و نحوه پیکربندی آن شدید. برای تهیه یک سرور اختصاصی GPU باید انواع رک این سرورها را بشناسید که به‌طور مفصل به آنها اشاره کردیم. اگر با خواندن این مقاله به مشاوره اختصاصی نیاز داشتید، می‌توانید با شماره 02154591915 تماس بگیرید و با کارشناسان فالنیک در ارتباط باشید.