Dr. Tayfun Erkeskin - TET,  tayfun.erkeskin@tet.com.tr

 

 

90’lı yıllarda grafik teknolojisindeki büyük teknolojik ataklarla birlikte, kaliteli ve detaylı görüntüler sunan ekranlarla giderek daha çok haşır neşir olundu. 80’li yılların önemli bölümünde, iş veya ev bilgisayarlarında daha çok “25 satır / 80 sütun” ve “2 renk - monokrom” ekran görüntüsü ile çalışılıyordu. Sonraları CGA, EGA ve VGA gibi görüntüleme teknolojileri ile ulaşılan evrede, ekranda 640 x 480 resim noktası (piksel) ve 256 renk sunan 14” bir monitör görüntüsü, özellikle ticari, endüstriyel ve akademik alanlarda iş akışları ve ergonomi açısından büyük faydalar sağladı.

 

Değişen ve gelişen grafik görüntüleme potansiyeli, aynı zamanda uygulama geliştiriciler tarafında çok büyük bir yazılım ve servis üretiminin önünü açtı. Endüstri dünyasında her disipline uygun çok sayıda tasarım ve üretim/yönetim (CAD) yazılımı geliştirilirken, ofis ortamlarında sunumlardaki çeşni ve derinlik önem kazandı. 

 

90’lı yılların ikinci yarısında artık standartlaşmaya başlayan “1024 x 768” çözünürlük ve 65 bin (HiColor) renk derinliği kalite ve seviyesindeki görüntüler, bazen uçak motorunun yanma operasyonunun simülasyon çalışmalarını resmederken, bazen bir havalimanı tasarımının tamamının ekranda değerlendirilmesini sağlayabiliyor, medyada da yoğun olarak jenerik ve animasyonlarda karşımıza çıkıyordu. Değişim ve beklenti, önce kaliteli görünen ‘duran’ resimlerden -> akışkan / hareketli görüntülere kaydı.

Böylece, önceleri grafik teknolojisi meraklılarının, daha sonra ise tüm kullanıcıların odaklandığı donanım üniteri, keskin ve detaylı görüntüleri düzgün renk paletleri ile sunan monitörler ve ekranları ‘besleyen’ ekran kartları oldu.

 

Yalnızca oyun, multimedya ve profesyonel tasarımda değil, iş ve eğlence sektörlerindeki çoklu-ekran gereksinimi de gene ekran kartları tarafından karşılanıyor. Birden fazla ekran kartı kullanımıyla 4, 8, 12 veya 16 ekranın yönetimi otellerde, TV stüdyolarında, iş yerleri toplantı alanlarında, spor yerleri ve konserlerde sıklıkla kullanılıyor.

 

2015 itibarı ile bilgisayar donanım üniteleri arasında özellikleri hala gerçekten ilgi konusu olan, seçimi için özel vakit ve enerji harcanan -> belirleyici aygıt olarak grafik kartı öncelikli pozisyonunu korumaya devam ediyor.

İster çalışma ortamında ister evde ve diğer alanlarda yoğunlukla kullandığımız masaüstü ve mobil çalışma ünitelerinde, kaliteli ve hareketli bir ekran görüntüsü bize sağlayan grafik çipi (veya daha şık tanımıyla “grafik işlemci ünitesi”) oluyor. Bugün en az 1280 x 1024 çözünürlük ve 16,7 milyon (TrueColor) renk derinliğinde çalışan grafik çiplerini barındıran ekran kartlarıyla, çok daha yüksek çözünürlük değerlerine çıkmak mümkünken, grafik ile ilgili bir dizi hesaplama işlemi 20 yıldan fazla süredir ana işlemciden (CPU) bağımsız olarak gerçekleşebiliyor.

Elektroteknik bağlamda bir grafik işlemcisinin birim zamanda hesap yapma kapasitesi, bir ana işlemciye göre onlarca kat daha fazla. Ana kumandanın her zaman CPU’da olduğu bir PC mimarisinde grafik çipinin hesap kapasitesi -standart görüntüleme ve grafik ile ilintili bazı özel hesaplamalar dışında- aslında epey atıl kalıyor. Diğer yandan grafik çipleri, ana mimari konseptleri itibarı ile, paralel işlem yapma konusunda çok üstünler. Ekrandaki resim noktalarının her birinin eş zamanlı olarak düzgün görüntülenebilmesi, grafik çipinin paralel hesaplama kapasitesinin bize sunduğu bir avantaj.

 

Bir PC’de paralel hesap işlemlerini CPU yerine grafik işlemci ünitesine (İngilizce tanımı ile GPU – Graphics Processing Unit) yaptırmanın yolu, C++ veya FORTRAN programlama dili ile yazılmış bir program kodunun, (NVIDIA – Stanford Üniversitesi işbirliği ile geliştirilmiş) CUDA veya OpenCL adlı özel derleme paketleri yardımıyla modifiye edilmesinden geçiyor.

Bir yazılım geliştiricisi, CUDA veya OpenCL paketleri yardımıyla, elinde var olan ve CPU bazlı çalışan yazılım kodu içerindeki paralel işlem yapan modüllerdeki komutları GPU’ya yönlendirebiliyor. Bu sayede, paralel işlem gereken/yapılan süreçlerde performans (salt CPU kullanımına göre) onlarca kat artabiliyor.

 

Tabii paralel işlemler yalnızca ekran ve grafik ile sınırlı değil!

CUDA paketini adapte edeceğiniz yazılım, muhasebe-finans, moleküler biyo-analiz, medikal  radyoloji, simülasyon, medya takip.. gibi sayısız alanda kullanılıyor olabilir. O bağlamda grafik çipleri artık yalnızca grafik alanına özgü işlemciler değil...

 

GPU birimlerinin paralel hesaplama ve yönetim alanında kullanılabiliyor olmasının sonucu olarak, 2 yenilikçi kullanım alanı doğdu:

 

1) Gelişkin hesaplama sistemleri.

NVIDIA GeForce ve Quadro çipli çözümlere göre daha üstün ve detaylı hesaplama kapasitesine sahip Tesla modelleri ve bu ürünlerin yer aldığı çoklu-GPU barındıran gelişkin server sistemleri. Ülkemizde özellikle akademik alanda, emniyet birimlerinde ve data-mining kuruluşlarında başarıyla kullanılıyor.

 

2) Gelişkin paralel yönetim sistemleri.

Üzerinde gene birden fazla GPU barındıran merkez serverdaki NVIDIA GRID modülü üzerinden çalışma ortamındaki toplam PC sayısını azaltmaya ve çalışanların eş zamanlı operasyon yapmalarını sağlayan paralel işlem çözümü. Dünyadaki ve Türkiye’deki kullanımı henüz yaygın değil, ancak büyük gelecek vaad ediyor.

 

Görüldüğü üzere, günümüzde grafik donanım teknolojilerinden bahsederken veya seçim üzerine fikir egzersizleri yaparken, ekran görüntülerinin kendilerinden ziyade, görüntülerin oluşturulmalarındaki mekanizmalar ve hesap yapma potansiyelleri öne çıkmış durumda.

 

Profesyonel bir tasarım atölyesinde stabil ve akışkan operasyon için Quadro kartların kullanılması gerektiği, bir şekilde kabul görmüş ve artık bilinen bir olgu. Ancak mimarlar ve dijital içerik üreticilerinin animasyonları için gerekli “rendering” veya video-editing operasyonlarındaki “encoding” sürelerinin günümüzde Quadro veya Tesla çözümleriyle onlarca kat kısaldığını hatırlatmakta fayda var.