واحدهای پردازش تانسور – Tensor Processing Unit (TPU)، انواعی از ASICها (مدارهای مجتمع با کاربرد خاص) هستند که برای تسریع پردازش یادگیری ماشین (Machine Learning) استفاده می‌شوند.
مدار مجتمع با کاربرد خاص (ASIC)، به تراشه‌ای گفته می‌شود که برای انجام کاربرد خاصی ساخته می‌شوند تا در آن فعالیت خاص از نظر کارایی، سرعت عملیاتی و توان مصرفی بهتر از تراشه‌های معمولی عمل کنند. با این حال ASIC ها قابلیت انعطاف و توسعه‌پذیری تراشه‌های معمولی را ندارند چرا که یک کاربرد خاص به صورت سخت‌افزاری درون آن‌ها به کار گرفته شده و قابل تغییر نیست. همچنین یادگیری ماشین یا ماشین لرنینگ یکی از زیرشاخه‌های معروف هوش مصنوعی و به زبان ساده علمی است که با تجزیه و تحلیل داده‌ها به ماشین یاد می‌دهد رفتارش را بهبود ببخشد و بدون دخالت انسان کارهای لازم را انجام دهد.
تاریخچه و کارکرد TPU
گوگل تولید و استفاده از TPU را از سال 2015 آغاز کرده و از سال 2018 آن‌ها برای استفاده عمومی عرضه کرد. TPUها با بهره‌مندی از تجربه و پیشتازی گوگل در زمینه یادگیری ماشین طراحی شده و برای استفاده از نرم‌افزار متن‌باز TensorFlow توسعه داده شده‌اند. TensorFlow یک پلتفرم یادگیری ماشین با ابزارهای پیشرفته و کتابخانه‌ها که توسط تیم Google Brain ساخته شده است و کاربر می‌تواند با استفاده از آن به سرعت برنامه‌های یادگیری ماشین را بسازد و اجرا کند.
TPUها زمان یادگیری مدل‌های شبکه عصبی بزرگ و پیچیده را به حداقل می‌رساند. با استفاده از TPU، مدل‌های یادگیری عمیق (Deep Learning) که قبلا با پردازنده‌های گرافیکی (GPU) هفته‌ها طول می‌کشید، اکنون در TPU تنها ساعت‌ها زمان می‌برند.
ویژگی‌های واحد پردازش تانسور (TPU)
- سخت افزار ویژه برای پردازش ماتریسی
- تأخیر بالا (در مقایسه با CPU)
- توان عملیاتی بسیار بالا
- رایانش با حداکثر موازی‌سازی
واحد پردازش مرکزی (CPU) چیست؟
واحد پردازش مرکزی (CPU) پردازنده اصلی است که در همه دستگاه‌های هوشمند شما از رایانه شخصی و تلفن هوشمند گرفته تا سوئیچ‌های شبکه وجود دارد. CPU یک پردازنده همه منظوره است که با چند هسته قدرتمند و حافظه کش بزرگ طراحی شده است که به آن امکان می‌دهد چند رشته نرم افزار را همزمان اجرا کند. CPU مانند یک رهبر ارکستر است. تمام اجزای دیگر از حافظه گرفته تا کارت گرافیک را برای انجام بسیاری از عملکردهای پردازشی برای سیستم کنترل می‌کند.
یک CPU حداقل از یک هسته پردازشی ساخته شده، اما با گذشت زمان CPUها تکامل یافته‌اند و اکنون هسته‌های بیشتری را شامل می‌شوند. داشتن چندین هسته به CPU امکان اجرای چندرشته‌ای (Multi-Thread) را می‌دهد، فناوری که به CPU اجازه می‌دهد دو خط اجرا (رشته) را همزمان روی یک هسته واحد انجام دهد. علاوه بر این، CPUهای مدرن اکنون دارای دو تا شش هسته هستند و حتی دارای هشت تا 64 هسته برای CPUهای سازمانی هستند که معمولاً برای مراکز داده استفاده می‌شوند.
ویژگی‌های واحد پردازش مرکزی CPU
- دارای چندین هسته
- زمان تاخیر کم
- متخصص در پردازش سریال
- قادر به اجرای چند عملیات به طور همزمان
- بسیار منعطف و قابل برنامه‌ریزی برای رایانش بی‌قاعده
واحد پردازش گرافیکی (GPU) چیست؟
GPU (واحد پردازش گرافیکی) یک پردازنده تخصصی است که به عنوان یک شتاب‌دهنده کارایی در کنار CPU کار می‌کند. در مقایسه با یک CPU، یک GPU دارای هزاران هسته است که می‌تواند مسائل پیچیده را به هزاران یا میلیون‌ها تسک جداگانه تقسیم کند و آن‌ها را به صورت موازی انجام دهد. رایانش موازی از هزاران هسته GPU برای بهینه‌سازی برنامه‌های مختلف از جمله پردازش گرافیکی، رندر ویدیو، یادگیری ماشین (Machine Learning) و حتی استخراج ارزهای دیجیتال مانند بیت‌کوین استفاده می‌کند.
ویژگی‌های واحد پردازش گرافیکی
- دارای هزاران هسته (Core)
- توان عملیاتی بالا
- تخصص در پردازش موازی
- قادر به اجرای هزاران عملیات در یک زمان
