Hardware acceleration หรือ "การเร่งความเร็วด้วยฮาร์ดแวร์" ใช้ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นมาเฉพาะเจาะจง (เช่น ไมโครชิปซิลิคอน) เพื่อดำเนินการงานเฉพาะทางให้เร็วกว่า CPU (Central Processing Unit) แบบทั่วไป
Hardware Acceleration คืออะไร (เวอร์ชันเข้าใจง่าย)
นี่คือคำอธิบายแบบง่ายๆ ของ Hardware Acceleration ข้ามไปส่วนถัดไปสำหรับรายละเอียดเชิงลึก
CPU ในคอมพิวเตอร์ของคุณสามารถแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ได้เกือบทุกประเภท วงจร CPU ใช้คอมโพเนนต์มากขึ้นเพื่อจัดการกับหลายประเภทของงาน ทำให้ใช้พื้นที่มาก กระจายความร้อนมาก และไม่ได้ถูกออกแบบมาเฉพาะเจาะจงเท่ากับวงจรที่สร้างขึ้นมาสำหรับงานเดียว
ด้วย Hardware acceleration วงจรแบบบูรณาการหรือไมโครโปรเซสเซอร์พิเศษจะทำงานเฉพาะงานเดียวหรือชุดงานที่เกี่ยวข้องกันอย่างแคบๆ เท่านั้น การออกแบบวงจรไม่ได้ถูกกระจายไปที่อื่น ทำให้ได้ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญ
บางครั้งฮาร์ดแวร์เหล่านี้ถูกสร้างไว้ภายใน CPU เอง โดย CPU สมัยใหม่ส่วนใหญ่มีส่วนภายในเฉพาะที่เร่งความเร็วประเภทคณิตศาสตร์เฉพาะที่ใช้สำหรับงาน เช่น การเข้ารหัสวิดีโอและการเข้ารหัสลับ
สรุปคือ Hardware acceleration หมายถึงการมอบงานเฉพาะให้ชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ที่เป็น "อาชีพเดียวแต่เก่งมาก"
ประโยชน์ของ Hardware Acceleration มีอะไรบ้าง?
Hardware acceleration ให้ประโยชน์ต่อแอปพลิเคชันที่คุณใช้อย่างไร? ขึ้นอยู่กับประเภทฮาร์ดแวร์และการเร่งความเร็ว แต่ประโยชน์หลักๆ มีดังนี้:
- ปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมาก: แอปพลิเคชันจะทำงานลื่นไหลขึ้น หรือทำงานเสร็จเร็วขึ้นมาก
- ปล่อย CPU ให้ทำงานอื่น: CPU สามารถมอบงานให้ฮาร์ดแวร์เฉพาะทางแล้วไปทำงานอื่นต่อ เช่น รันเกมพร้อมสตรีมวิดีโอหรือใช้ Discord
- สำคัญสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่: เป็นเหตุผลที่สมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตเล่นวิดีโอได้นานๆ โดยไม่กินแบตเตอรี่มาก ชิปเฉพาะทางเล็กๆ ใช้พลังงานน้อยกว่า CPU ที่ใหญ่และซับซ้อนมาก
มีข้อเสียอะไรบ้าง?
โดยทั่วไป Hardware acceleration คือสิ่งที่ควรเปิดไว้ แต่บางกรณีอาจเป็นข้อบกพร่อง:
- มักทำให้เกิดความไม่เสถียร: แม้ CPU จะช้า แต่ก็เชื่อถือได้สูง ไม่คุ้มที่จะเร่งการส่งออกวิดีโอแล้วกระบวนการล้มเหลวก่อนเสร็จ
- ไม่ยืดหยุ่นต่อเทคโนโลยีใหม่: เช่น คุณมีฮาร์ดแวร์เร่งความเร็วสำหรับการเข้ารหัสวิดีโอแบบเฉพาะ แต่ถ้ามีวิธีที่ดีกว่ามา คุณต้องซื้อฮาร์ดแวร์ใหม่
- อาจไม่ให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด: หากคุณให้ความสำคัญกับคุณภาพมากกว่าความเร็ว การให้ CPU ทำงานอาจดีกว่าในบางกรณี เช่น ไม่มีการรองรับ HEVC แต่ต้องการคุณภาพมากกว่า H.264
ใช้ Hardware Acceleration ได้ที่ไหนบ้าง?
มีรูปแบบ Hardware acceleration มากมายเกินกว่าจะนับได้ แต่ הנה ที่พบบ่อยสำหรับผู้ใช้ทั่วไป:
Browser Hardware Acceleration
เว็บเบราว์เซอร์อาจใช้ CPU มากกว่าที่คิด เว็บไซต์สมัยใหม่มีเอฟเฟกต์กราฟิกและภาพเสียงคุณภาพสูง แอปพลิเคชันเว็บที่ใช้กราฟิก 3D ได้ประโยชน์จาก GPU hardware acceleration โดยปกติจะเปิดอยู่แล้ว ควรปิดเฉพาะตอนแก้ปัญหา
Video Encoding Acceleration
- CPU ส่วนใหญ่ตอนนี้มีการเร่งความเร็วมาตรฐาน H.264 และรองรับ H.265 มากขึ้น
- GPU Nvidia รุ่นใหม่มีชิป "NVENC" เฉพาะสำหรับบันทึกหรือสตรีมเกมมิ่ง โดยไม่กระทบประสิทธิภาพเกม
- แอปพลิเคชันอย่าง Adobe Premiere Pro ใช้ GPU-based hardware acceleration เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตัดต่อและส่งออก
GPGPU (General Purpose GPU) Acceleration
GPU เริ่มต้นเป็นตัวเร่งกราฟิก 3D แต่ GPU สมัยใหม่ทำงานง่ายๆ หลายอย่างพร้อมกันได้เร็วมาก ประกอบด้วยหน่วยประมวลผลเล็กๆ หลายร้อยหรือหลายพันตัวทำงานแบบขนาน เหมาะสำหรับการประมวลผลข้อมูลจำนวนมาก เช่น deep learning และ data mining
Ray Tracing และ Machine Learning Acceleration
GPU เพิ่ม co-processor เฉพาะที่ทำงานเฉพาะทางกว่า GPU cores:
- GPU Nvidia รุ่นล่าสุดมีส่วนประกอบเร่งคณิตศาสตร์ ray tracing (การจำลองแสงในฉาก 3D)
- มีเพิ่มเติม processor ที่เก่ง tensor mathematics สำหรับ neural net machine learning ที่กลายเป็นเรื่องปกติในคอมพิวติ้งทุกวัน
Acceleration อยู่ทุกที่
ทุกวันนี้อุปกรณ์คอมพิวติ้งเกือบทุกตัวมี hardware acceleration และเมื่องานคอมพิวติ้งไหนยิ่งนิยม นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จะสร้างระบบเฉพาะทางมากขึ้น เพื่อให้ทำงานเร็วและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
ดังนั้น ก็เพลิดเพลินไปกับความเร็วนั้นๆ สิ!
