کارت‌های گرافیک (GPU) مسیر طولانی و تحول‌آفرینی را طی کرده‌اند؛ مسیری که از ترسیم چند خط ساده روی صفحه شروع شد و اکنون به پردازش هوش مصنوعی، رندرینگ آنی (Real-Time Rendering) و محاسبات محوری دیتاسنتر ختم می‌شود.

دهه ۱۹۸۰ – تولد کارت گرافیک

در ابتدای مسیر، کارت‌های گرافیک فقط قابلیت نمایش متن و گرافیک 2D ساده را ارائه می‌دادند.

• IBM CGA اولین استاندارد جدی کارت گرافیک بود.

• سپس EGA و VGA با رزولوشن بالاتر معرفی شدند.
  این نسل بیشتر روی نمایش خروجی پایه تمرکز داشت و هنوز از پردازش گرافیکی واقعی خبری نبود.

دهه ۱۹۹۰ – انفجار گرافیک سه‌بعدی

دهه ۹۰ میلادی نقطه‌ی تحول اصلی بود. شرکت‌ها کارت‌هایی ساختند که عملاً «پردازش سه‌بعدی» را ممکن کردند.

• 3dfx Voodoo اولین کارت مشهور مخصوص بازی‌ها بود و رندرینگ 3D را وارد خانه‌ها کرد.

• NVIDIA RIVA و ATI Rage رقابت جدی را آغاز کردند.

در این دوره GPU‌ها برای اولین بار محاسبات ماتریسی و هندسی 3D را به‌صورت سخت‌افزاری اجرا کردند.

سال ۱۹۹۹ – انقلاب NVIDIA GeForce 256

NVIDIA کارت GeForce 256 را معرفی کرد و اصطلاح GPU (Graphics Processing Unit) را به دنیا آورد.
این کارت برای اولین بار قابلیت‌های زیر را ارائه داد:

• Transform & Lighting

• رندرینگ سه‌بعدی سخت‌افزاری

• حجم پردازش بی‌سابقه برای زمان خود

این نسل مسیر معماری‌های مدرن را پایه‌گذاری کرد.

دهه ۲۰۰۰ – اوج رقابت GeForce و Radeon

در دهه 2000 ، دو شرکت NVIDIA و ATI/AMD Radeon بازار را شکل دادند.
ویژگی‌های مهم این دوران شامل موارد زیر بود:

• پشتیبانی از Shader Model

• معرفی DirectX 9 و 10

• ورود قابلیت‌های پیشرفته رندر مثل HDR و Anti-Aliasing

• ظهور نسل‌های مشهور مانند GeForce FX، 6000 و Radeon X800

GPU‌ها در این دوره از یک قطعه جانبی به یکی از ارکان اصلی سیستم تبدیل شدند.

دهه ۲۰۱۰ – معماری‌های مدرن و GPGPU

GPUها وارد قلمرو جدیدی شدند: محاسبات عمومی (GPGPU)

• NVIDIA با CUDA

• AMD با OpenCL

این دوره نشان داد GPU فقط برای بازی نیست؛ برای هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، علم داده، رندر فیلم و حتی شبیه‌سازی‌های علمی استفاده می‌شود.

معماری‌های مهم این دوره:

• NVIDIA Kepler, Maxwell, Pascal

• AMD GCN (Graphics Core Next)

دهه ۲۰۲۰ – رندرینگ Ray Tracing و نسل‌های هوش مصنوعی

کارت‌های سری جدید NVIDIA و AMD مسیر کارت‌های گرافیک را دوباره بازتعریف کردند:

• Ray Tracing سخت‌افزاری

• DLSS، FSR و تکنیک‌های هوش مصنوعی

• قدرتی چند برابر برای بازی‌های 4K و 8K

• کارایی سنگین برای AI، دیتاسنتر و یادگیری عمیق

NVIDIA سری RTX 30، 40 و 50، و AMD سری RX 6000، 7000 و 8000 این عصر را شکل دادند.

امروز – GPU به‌عنوان موتور اصلی هوش مصنوعی

در ۲۰۲۵ و بعد از آن، کارت گرافیک فقط یک ابزار گیمینگ نیست؛ بلکه قلب محاسبات هوش مصنوعی محسوب می‌شود.
ویژگی‌های نسل امروز GPU شامل موارد زیر است:

• هسته‌های Tensor و AI

• توان ترافلاپ چندصدی

• پشتیبانی از PCIe 5.0 و 6.0

• حافظه‌های GDDR7 و HBM3/4

• مصرف انرژی و بهینه‌سازی‌های پیشرفته

• کاربرد در دیتاسنتر، کلود، HPC و روباتیک

GPUهای امروزی نقشی دارند که هیچ پردازنده دیگری نمی‌تواند جای آن را بگیرد.

 جمع‌بندی

کارت‌های گرافیک از یک نمایشگر ساده 2D به یک ابرکامپیوتر کوچک تبدیل شده‌اند که بازی‌ها، هوش مصنوعی، رندر سینمایی، تحلیل داده، شبیه‌سازی و حتی توسعه مدل‌های زبانی را ممکن می‌کنند.
این مسیر تحول، یکی از مهم‌ترین داستان‌های پیشرفت تکنولوژی در ۴۰ سال گذشته است.

سوالات متداول (FAQ) RootNet

1) اولین کارت گرافیک در دنیا چه بوده است؟

اولین کارت گرافیک جدی، استاندارد IBM CGA در سال 1981 بود که توانست خروجی رنگی و گرافیک ساده ارائه دهد و مسیر GPUهای مدرن را آغاز کند.

2) چرا کارت GeForce 256 به‌عنوان اولین GPU شناخته می‌شود؟

NVIDIA در سال 1999 برای اولین بار واژه GPU را معرفی کرد و GeForce 256 توانست پردازش‌های Transform & Lighting را کاملاً سخت‌افزاری انجام دهد؛ قابلیتی که آن را از کارت‌های قبلی متمایز کرد.

3) چه زمانی کارت‌های گرافیک وارد دنیای رندرینگ سه‌بعدی واقعی شدند؟

اواسط دهه ۹۰ با کارت‌هایی مثل 3dfx Voodoo و بعد از آن سری‌های NVIDIA RIVA و ATI Rage، رندر 3D واقعی و سخت‌افزاری وارد بازار شد.

4) تفاوت اصلی کارت‌های گرافیک قدیمی و مدرن چیست؟

GPUهای قدیمی فقط تصویر تولید می‌کردند، اما GPUهای مدرن یک پردازنده موازی قدرتمند هستند که برای رندرینگ 3D، هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، شبیه‌سازی علمی و کارهای دیتاسنتر استفاده می‌شوند.

5) Ray Tracing از چه سالی وارد کارت‌های گرافیک شد؟

Ray Tracing سخت‌افزاری اولین بار با سری NVIDIA RTX 2000 در سال 2018 معرفی شد و امروز استاندارد اصلی رندرینگ واقع‌گرایانه محسوب می‌شود.

6) کارت‌های گرافیک جدید بیشتر برای چه کاربردهایی استفاده می‌شوند؟

امروزه GPU علاوه بر بازی، برای AI، Deep Learning، رندرینگ سینمایی، مهندسی، واقعیت مجازی (VR)، کلاد و دیتاسنتر کاربرد دارد.

7) تفاوت NVIDIA و AMD در نسل‌های جدید کارت گرافیک چیست؟

NVIDIA بیشتر روی هوش مصنوعی و Ray Tracing تمرکز دارد، در حالی که AMD روی بازدهی انرژی، قیمت مناسب و چیپلت‌ها سرمایه‌گذاری می‌کند.

8) آینده کارت گرافیک به کدام سمت می‌رود؟

آینده GPU شامل موارد زیر است:

• پردازش‌های پیشرفته هوش مصنوعی

• حافظه‌های HBM4

• PCIe 6.0 و 7.0

• رندرینگ واقع‌گرایانه آنی

• مصرف انرژی هوشمند
  GPU عملاً تبدیل به مغز محاسباتی سیستم‌های هوشمند می‌شود.