تفاوت کارت گرافیک آنبورد (iGPU) و کارت گرافیک مجزا (dGPU) در چیست؟

تفاوت کارت گرافیک آنبورد (iGPU) و کارت گرافیک مجزا (dGPU) در چیست؟  

تفاوت اصلی و اساسی بین iGPU و dGPU در محل قرارگیری فیزیکی و نحوه ادغام آن ها با سایر اجزای سیستم نهفته است. کارت گرافیک آنبورد، یا همان iGPU، توسط شرکت هایی مانند اینتل (Intel Iris Xe یا UHD Graphics) و AMD (Radeon Graphics) طراحی می شود و به طور مستقیم بر روی همان دای (Die) پردازنده مرکزی (CPU) حک شده است. این ادغام نزدیک به CPU به iGPU اجازه می دهد تا از پهنای باند بسیار سریع ارتباطی و همچنین از حافظه اصلی سیستم (RAM) به صورت مشترک استفاده کند. به همین دلیل، iGPU ها فاقد حافظه ویدئویی اختصاصی (VRAM) هستند و هر میزان حافظه ای که نیاز داشته باشند، مستقیماً از RAM سیستم قرض می گیرند که به آن حافظه مشترک یا Unified Memory گفته می شود. این رویکرد در بهینه سازی فضا و مصرف انرژی فوق العاده مؤثر است، به همین دلیل تقریباً تمام لپ تاپ های اولترابوک، دستگاه های هیبریدی و کروم بوک ها از iGPU استفاده می کنند تا بتوانند عمر باتری طولانی و ضخامت بسیار نازک را حفظ کنند. در مقابل، کارت گرافیک مجزا یا dGPU، یک تراشه کاملاً مستقل و مجزا از CPU است که بر روی یک برد مدار چاپی مخصوص به خود به نام PCB نصب می شود؛ این برد معمولاً در لپ تاپ ها به صورت لحیم شده روی مادربرد اصلی (در صورت عدم امکان تعویض) و در کامپیوترهای رومیزی به صورت یک کارت توسعه قابل نصب در شکاف های PCIe قرار می گیرد.

حافظه اختصاصی و پهنای باند

مهم ترین عاملی که dGPU را از iGPU متمایز می کند، داشتن حافظه دسترسی تصادفی ویدئویی اختصاصی (Dedicated Video RAM یا VRAM) است. کارت های گرافیک مجزا، چه از NVIDIA (GeForce/Quadro) و چه از AMD (Radeon RX)، دارای حافظه بسیار پرسرعتی مانند GDDR6 یا GDDR6X هستند که مستقیماً روی برد خودشان قرار دارد و برای پردازش های گرافیکی بهینه شده است. این حافظه چندین مزیت کلیدی دارد. اولاً، پهنای باند (Bandwidth) VRAM بسیار بالاتر از پهنای باند RAM سیستم است که iGPU مجبور به استفاده از آن است. برای مثال، DDR5 سیستم شاید در بهترین حالت به ۸۰ تا ۱۰۰ گیگابایت بر ثانیه برسد، در حالی که یک dGPU مدرن می تواند با رابط حافظه GDDR6X به سرعت هایی بیش از ۱۰۰۰ گیگابایت بر ثانیه دست یابد. این پهنای باند عظیم برای رندر کردن سریع بافت های پیچیده، سایه زن های سنگین، و مدیریت بافر فریم در رزولوشن های بالا (مانند 4K) در بازی ها یا نرم افزارهای حرفه ای حیاتی است. ثانیاً، استفاده از حافظه اختصاصی به این معنی است که منابع RAM سیستم کاملاً آزاد باقی می مانند و می توانند صرف سیستم عامل، برنامه های کاربردی و داده های عمومی شوند، در حالی که iGPU با قرض گرفتن از RAM، منابع سیستم را محدود می کند که می تواند باعث کندی کلی سیستم در حین بار سنگین گرافیکی شود.

توان پردازشی و هسته های تخصصی

از نظر قدرت پردازشی خام، dGPU ها همواره برنده بلامنازع هستند. یک کارت گرافیک مجزا دارای تعداد بسیار بیشتری واحد پردازش گرافیکی (CUDA Cores در NVIDIA یا Stream Processors در AMD) است که به طور خاص برای محاسبات موازی (Parallel Computing) طراحی شده اند. این هسته ها می توانند هزاران عملیات کوچک ریاضی را به طور همزمان انجام دهند که اساس رندرینگ گرافیکی، هوش مصنوعی، و محاسبات علمی است. به دلیل محدودیت های فیزیکی و حرارتی، iGPU ها ناچارند تعداد هسته های بسیار کمتری داشته باشند و از آنجا که روی همان دای CPU قرار دارند، باید در محدوده توان مصرفی (TDP) بسیار پایین تری کار کنند تا دمای کلی پردازنده افزایش نیابد. این محدودیت شدید توان باعث می شود iGPU ها برای اجرای بازی های AAA جدید با تنظیمات گرافیکی بالا و رزولوشن های بالاتر از ۱۰۸۰p، به شدت دچار مشکل شوند و مجبور به کاهش شدید تنظیمات یا نرخ فریم شوند. علاوه بر این، dGPU های مدرن دارای موتورهای سخت افزاری تخصصی هستند که در iGPU ها وجود ندارند یا بسیار ابتدایی هستند. به عنوان مثال، هسته های RT (Ray Tracing Cores) در NVIDIA و Ray Accelerators در AMD که برای محاسبات پیچیده رهگیری پرتو (Ray Tracing) طراحی شده اند، و همچنین هسته های Tensor (در NVIDIA) که به طور خاص برای تسریع وظایف یادگیری ماشین و تکنیک هایی مانند DLSS (Deep Learning Super Sampling) استفاده می شوند. این قابلیت های تخصصی، عملکرد را به شکلی فراتر از قدرت خام محاسباتی بهبود می بخشند که iGPU ها قادر به تقلید آن نیستند.

مصرف انرژی و تأثیر بر لپ تاپ ها

تأثیر این دو نوع کارت بر روی لپ تاپ ها بسیار متمایز است. iGPU ها برای بهره وری انرژی طراحی شده اند. از آنجا که آن ها مستقیماً با CPU در یک بسته قرار دارند و می توانند در صورت عدم نیاز، به طور کامل خاموش شوند یا با توان بسیار پایینی کار کنند، مصرف انرژی آن ها معمولاً بین ۵ تا ۳۵ وات است. این مصرف پایین به معنای عمر باتری طولانی تر است که اولویت اصلی کاربران اولترابوک ها است. در مقابل، dGPU ها به دلیل معماری پیچیده تر، تعداد هسته های بیشتر و نیاز به خنک سازی قوی تر، بسیار پرمصرف تر هستند. حتی مدل های کم مصرف (مانند سری Max-Q یا لپ تاپ های مخصوص کارهای خلاقانه) می توانند بین ۳۵ تا ۶۰ وات مصرف کنند، در حالی که کارت های پرقدرت گیمینگ می توانند به طور لحظه ای از ۲۰۰ وات نیز فراتر روند. این مصرف بالا مستلزم وجود سیستم های خنک کننده حجیم تر، شامل لوله های حرارتی بزرگ تر و فن های قدرتمندتر است که به طور مستقیم منجر به ضخیم تر شدن، سنگین تر شدن و داغ تر شدن لپ تاپ می شود. بنابراین، انتخاب بین iGPU و dGPU در واقع یک معامله (Trade-off) مستقیم بین قابلیت حمل و عملکرد حداکثری است.

جمع بندی کاربردی

به طور خلاصه، iGPU برای کارهای روزمره مانند وب گردی، تماشای ویدئو، کار با نرم افزارهای آفیس، ویرایش سبک عکس و اجرای برنامه های مبتنی بر سیستم عامل (مانند Windows Subsystem for Android) کاملاً کافی است و مزیت اصلی آن مصرف انرژی پایین و تولید حرارت کم است. این تراشه ها توانسته اند با پیشرفت معماری، به ویژه در نسل های جدید اینتل Iris Xe و AMD Radeon، در اجرای بازی های سبک یا قدیمی تر نیز عملکرد قابل قبولی ارائه دهند. اما dGPU تنها زمانی توجیه اقتصادی و فیزیکی دارد که کاربر نیازمند حداکثر توان گرافیکی باشد. این شامل گیمرهای حرفه ای که به دنبال اجرای بازی ها با نرخ فریم بالا در رزولوشن های بالا و فعال بودن Ray Tracing هستند، یا متخصصانی که با نرم افزارهای سه بعدی سنگین مانند AutoCAD، Blender، نرم افزارهای رندرینگ حرفه ای، یا تدوین ویدئوهای 4K و 8K کار می کنند. در این سناریوها، پهنای باند عظیم VRAM، هسته های تخصصی رندرینگ و توان پردازشی چند برابری dGPU عامل تعیین کننده در کارایی و صرفه جویی در زمان خواهد بود، هرچند که این مزیت با هزینه ای بالاتر در قیمت نهایی، افزایش مصرف باتری و افزایش وزن دستگاه همراه است. در نهایت، لپ تاپ های مدرن اغلب از تکنولوژی ای به نام NVIDIA Optimus یا AMD Switchable Graphics استفاده می کنند که به صورت هوشمند تشخیص می دهند چه زمانی باید iGPU را برای صرفه جویی در مصرف انرژی فعال نگه دارند و چه زمانی بار پردازشی را به dGPU منتقل کنند تا بهترین ترکیب از عمر باتری و عملکرد را ارائه دهند.