हार्डवेयर त्वरण क्या है और यह कैसे उपयोगी है?

हार्डवेयर त्वरण एक सामान्य प्रयोजन (Hardware)सीपीयू(CPU) (सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट) की तुलना में तेजी से कार्यों के एक संकीर्ण सेट को करने के लिए विशेष रूप से निर्मित कंप्यूटर हार्डवेयर (यानी, सिलिकॉन माइक्रोचिप्स) का उपयोग करता है ।

उपयोगकर्ता के रूप में आपके लिए इसका क्या अर्थ है? आपके पास अक्सर अपने अनुप्रयोगों में हार्डवेयर त्वरण को चालू या बंद करने का विकल्प होता है। तो हार्डवेयर त्वरण कितना उपयोगी है, और यह क्या करता है?

हार्डवेयर एक्सेलेरेशन(Hardware Acceleration) क्या है ( सरल संस्करण(Simple Edition) )

यहाँ हार्डवेयर त्वरण का एक सरल विवरण दिया गया है। प्रक्रिया को गहराई से देखने के लिए अगले भाग पर जाएं  ।(Skip)

आपके कंप्यूटर का CPU किसी भी प्रकार की गणितीय समस्या को हल कर सकता है। CPU सर्किट कई प्रकार के कार्यों से निपटने के लिए अधिक घटकों का उपयोग करते हैं। वे अधिक जगह लेते हैं, अधिक गर्मी उत्पन्न करते हैं, और एक ही काम के लिए बनाए गए सर्किट के रूप में सुरुचिपूर्ण ढंग से डिजाइन नहीं किए जाते हैं। 

हार्डवेयर त्वरण के साथ, एक विशेष एकीकृत सर्किट या माइक्रोप्रोसेसर एक विशिष्ट कार्य या संबंधित कार्यों का एक संकीर्ण सेट करता है। सर्किट का डिज़ाइन किसी और चीज़ पर बर्बाद नहीं होता है, और यह एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन लाभ प्रदान करता है। 

कभी-कभी उस हार्डवेयर को CPU में ही बनाया जाता है। अधिकांश आधुनिक सीपीयू में समर्पित आंतरिक खंड होते हैं जो (CPUs)वीडियो एन्कोडिंग(video encoding) और एन्क्रिप्शन(encryption) जैसे कार्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट प्रकार के गणित को तेज करते हैं ।

संक्षेप में, हार्डवेयर त्वरण का अर्थ है हार्डवेयर के एक अनूठे टुकड़े को एक विशिष्ट कार्य देना जो एक व्यापार का जैक है और उस पर चट्टानें हैं।

हार्डवेयर त्वरण(Hardware Acceleration) के क्या लाभ(Benefits) हैं ?

हार्डवेयर त्वरण आपके द्वारा उपयोग किए जा रहे एप्लिकेशन को कैसे लाभ पहुंचाता है? यह अक्सर हार्डवेयर के प्रकार और त्वरण के प्रकार पर निर्भर करता है, लेकिन सामान्य लाभ अधिकांश स्थितियों पर लागू होते हैं।

  • हार्डवेयर(Hardware) त्वरण प्रदर्शन में बहुत सुधार करता है। आपका एप्लिकेशन अधिक सुचारू रूप से चलेगा, या एप्लिकेशन किसी कार्य को बहुत कम समय में पूरा करेगा।
  • यह आपके सीपीयू(CPU) को अन्य काम करने के लिए मुक्त करता है जिससे सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार होता है। सीपीयू(CPU) विशेष हार्डवेयर पर काम को ऑफलोड कर सकता है और फिर आगे बढ़ सकता है , उदाहरण के लिए, स्ट्रीमिंग वीडियो के साथ वीडियो गेम चलाना या डिस्कॉर्ड(Discord) जैसे एप्लिकेशन का उपयोग करना ।
  • (Hardware)बैटरी से चलने वाले उपकरणों के लिए हार्डवेयर त्वरण महत्वपूर्ण हो सकता है। यही कारण है कि आपका स्मार्टफोन या टैबलेट आपकी बैटरी को टैंक किए बिना इतने लंबे समय तक वीडियो चला सकता है। एक छोटी विशेष चिप लगभग हमेशा एक बड़े, जटिल सीपीयू(CPU) की तुलना में कम शक्ति का उपयोग करती है ।

क्या (Are)हार्डवेयर त्वरण(Hardware Acceleration) के लिए डाउनसाइड्स(Downsides) हैं ?

सामान्य तौर पर, हार्डवेयर त्वरण एक ऐसी चीज है जिसे आप छोड़ना चाहते हैं, लेकिन कुछ मामले ऐसे भी हैं जहां यह एक खामी हो सकती है। 

  • हार्डवेयर(Hardware) त्वरण अक्सर अस्थिरता का कारण बनता है। धीमे होने के बावजूद, CPU(CPUs) अत्यधिक विश्वसनीय होते हैं। उदाहरण के लिए, हार्डवेयर त्वरण वीडियो निर्यात को गति देने में बहुत कम बिंदु है और फिर प्रक्रिया समाप्त होने से पहले क्रैश हो जाता है।
  • हार्डवेयर(Hardware) त्वरण नए विकास के लिए अनम्य है। उदाहरण के लिए, आपके कंप्यूटर में एक विशिष्ट वीडियो एन्कोडिंग विधि के लिए हार्डवेयर त्वरण हो सकता है, लेकिन अगर कुछ बेहतर होता है तो आपको इसका समर्थन करने के लिए नया हार्डवेयर खरीदना होगा। 
  • हो सकता है कि आपका सिस्टम जिस प्रकार के हार्डवेयर त्वरण का समर्थन करता है, वह सर्वोत्तम परिणाम न दे। इसलिए यदि आप गति से अधिक गुणवत्ता का पक्ष लेते हैं, तो बेहतर होगा कि सीपीयू(CPU) को कुछ मामलों में काम करने दें। उदाहरण के लिए, यदि आपके पास HEVC एन्कोडिंग के लिए हार्डवेयर समर्थन नहीं है, लेकिन (HEVC)H.264 CODEC पर इसके गुणवत्ता लाभ चाहते हैं , तो आपको CPU- आधारित एन्कोडिंग पर निर्भर रहना होगा ।

मैं हार्डवेयर त्वरण का उपयोग(Use Hardware Acceleration) कहाँ कर सकता हूँ ?

उन सभी को यहां सूचीबद्ध करने के लिए हार्डवेयर त्वरण के बहुत सारे रूप उपलब्ध हैं, लेकिन यहां कुछ सामान्य हैं जिनका सामना आप एक औसत कंप्यूटर उपयोगकर्ता के रूप में करेंगे।

ब्राउज़र हार्डवेयर त्वरण(Browser Hardware Acceleration)

वेब(Web) ब्राउज़र आश्चर्यजनक रूप से सीपीयू-भारी(CPU-heavy) अनुप्रयोग हो सकते हैं। आधुनिक(Modern) वेबसाइटों में फैंसी ग्राफिकल प्रभाव और उच्च-निष्ठा वाली जगहें और ध्वनियां हैं। 3D ग्राफिक्स का उपयोग करने वाले वेब एप्लिकेशन (Web)GPU हार्डवेयर त्वरण  से लाभान्वित होते हैं ।

(Hardware)इन अनुप्रयोगों में हार्डवेयर त्वरण आमतौर पर डिफ़ॉल्ट रूप से चालू होता है, और आपको इसे केवल समस्या निवारण(troubleshooting) के लिए अक्षम करना चाहिए ।

वीडियो एन्कोडिंग त्वरण(Video Encoding Acceleration)

  • अधिकांश CPU में अब सामान्य H.264 वीडियो मानक के लिए त्वरण है, और H.265 के लिए समर्थन भी बढ़ रहा है। 
  • हाल के एनवीडिया जीपीयू(Nvidia GPUs) में एक समर्पित "एनवीईएनसी" एनकोडर चिप भी है जो गेम फुटेज की रिकॉर्डिंग या स्ट्रीमिंग का काम संभालती है ताकि यह गेम के प्रदर्शन को प्रभावित न करे।
  • Adobe Premiere Pro जैसे एप्लिकेशन GPU-आधारित हार्डवेयर त्वरण प्रदान करते हैं, इस प्रकार परियोजनाओं को संपादित और निर्यात करते समय प्रदर्शन में सुधार होता है।

GPGPU (सामान्य प्रयोजन GPU) त्वरण(GPGPU (General Purpose GPU) Acceleration)

ग्राफिकल प्रोसेसर ने 3डी ग्राफिक्स एक्सेलेरेटर के रूप में जीवन की शुरुआत की, लेकिन आधुनिक जीपीयू(GPUs) बहुत तेजी से सरल कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला कर सकते हैं। इन प्रोसेसर में सैकड़ों या हजारों साधारण छोटे प्रोसेसर होते हैं जो सभी समानांतर में काम करते हैं। 

यह उन्हें कुछ प्रकार के डेटा क्रंचिंग के लिए आदर्श बनाता है जिन्हें एक एल्गोरिथम के माध्यम से चलाने की आवश्यकता होती है। GPU(GPUs) को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है क्योंकि रेंडरिंग ग्राफ़िक्स में पिक्सेल मानों को समानांतर में संसाधित करना शामिल है। तो आपका GPU यह निर्धारित करता है कि स्क्रीन पर प्रत्येक लाखों पिक्सेल एक ही समय में कैसा दिखना चाहिए। यह पता चला है कि डीप लर्निंग और डेटा माइनिंग एप्लिकेशन भी इस दृष्टिकोण से गणना के लिए लाभान्वित होते हैं।

रे ट्रेसिंग और मशीन लर्निंग एक्सेलेरेशन(Ray Tracing and Machine Learning Acceleration)

GPU डेवलपर्स ने अब समर्पित सह-प्रोसेसर जोड़े हैं जो (GPU)GPU कोर  की तुलना में और भी अधिक विशिष्ट कार्य करते हैं ।

  • एनवीडिया जीपीयू(Nvidia GPUs) की नवीनतम पीढ़ी में विशेष घटक होते हैं जो रे ट्रेसिंग(ray tracing) के गणित को तेज करते हैं , जो कि एक दृश्य के माध्यम से प्रकाश कैसे फैलता है, इसका अनुकरण करके 3 डी ग्राफिक्स खींचने की एक विधि है।
  • इन GPU(GPUs) में एक अतिरिक्त प्रोसेसर है जो तथाकथित "टेंसर" गणित करने में बहुत अच्छा है। ये उन अनुप्रयोगों में उपयोगी होते हैं जो न्यूरल नेट मशीन लर्निंग का उपयोग करते हैं, जो कि रोजमर्रा के कंप्यूटिंग कार्यों में आम होता जा रहा है।

त्वरण हर जगह है

इन दिनों लगभग हर कंप्यूटिंग डिवाइस में हार्डवेयर त्वरण है और जैसे-जैसे कुछ कंप्यूटिंग नौकरियां लोकप्रिय होती जाती हैं, कंप्यूटर वैज्ञानिक और भी अधिक समर्पित सिस्टम बनाएंगे ताकि वे तेजी से और अधिक कुशलता से काम कर सकें। 

तो वापस बैठो और गति का आनंद लो!



Lakshmi Beharry

About the author

मैं एज में कुछ अनुभव के साथ एक अनुभवी विंडोज 10 और विंडोज 11/10 प्रशासक हूं। मेरे पास इस क्षेत्र में पेश करने के लिए ज्ञान और अनुभव का खजाना है, इसलिए मेरा मानना ​​है कि मेरे कौशल आपकी कंपनी के लिए एक मूल्यवान संपत्ति होगी। विंडोज 10 और एज दोनों में मेरा वर्षों का अनुभव मुझे नई तकनीकों को जल्दी से सीखने, समस्याओं को जल्दी से हल करने और जब आपके व्यवसाय को चलाने की बात आती है तो कार्यभार संभालने की क्षमता देता है। इसके अतिरिक्त, विंडोज 10 और एज के साथ मेरा अनुभव मुझे ऑपरेटिंग सिस्टम के सभी पहलुओं के बारे में बहुत जानकार बनाता है, जो सर्वर के प्रबंधन या सॉफ्टवेयर अनुप्रयोगों के प्रबंधन के लिए फायदेमंद होगा।


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