Skrót GPU oznacza jednostkę przetwarzania graficznego. Zwykle nazywamy to kartą graficzną lub po prostu GPU. To wyspecjalizowany układ przeznaczony do przetwarzania danych graficznych. Działa w połączeniu z procesorem (CPU).
Procesor (CPU) wykonuje typowe zadania. Za grafikę odpowiada karta graficzna (GPU). Dzielą się między sobą obowiązkami. To przetwarzanie równoległe zapobiega przeciążeniu komputera podczas wykonywania złożonych zadań.
Зміст
Gdzie jest „mózg” karty graficznej?
Te chipy można znaleźć w kilku miejscach wewnątrz komputera. Czasami procesor graficzny znajduje się na tej samej kości, co główny procesor. Nazywa się to zintegrowaną grafiką. Dzieli pamięć z centralnym procesorem. System musi podzielić pamięć o dostępie swobodnym (RAM) pomiędzy dwa komponenty. To tworzy wąskie gardło.
Do poważnej pracy potrzebujesz dyskretnej karty graficznej. Jest to oddzielna płytka, którą wkłada się do płyty głównej. Ona ma swoją pamięć. Wyniki są dużo lepsze. Możesz nawet podłączyć zewnętrzną kartę graficzną do laptopa za pomocą kabla.
Krótka historia pikseli
Historia zaczyna się w latach 70. Automaty do gier korzystały z wczesnych wyspecjalizowanych żetonów. Musieli renderować grafikę szybciej, niż byłyby w stanie to zrobić konwencjonalne komputery. Prawdziwa zmiana nastąpiła jednak później.
Pod koniec lat 90. popularność gier 3D zaczęła gwałtownie rosnąć. Ludzie zaczęli używać komputerów do intensywnego przetwarzania grafiki. GPU stał się niezbędny. Bez niego nie dało się uruchomić nowoczesnego oprogramowania.
Nvidia zmieniła zasady gry w 1999 roku. Wypuściła pierwszą masowo produkowaną konsumencką kartę graficzną. Dziś dominuje na rynku. AMD to kolejny duży gracz. Te dwie firmy dostarczają prawie wszystkie procesory graficzne.
GPU nie jest już opcją. Jest to silnik wizualnych możliwości współczesnego komputera.
Dlaczego jest to dla Ciebie ważne
Być może nie myślisz o tym codziennie. Ale to GPU odpowiada za całą oprawę wizualną. Obsługuje odtwarzanie wideo. To zasila Twoje gry. Przyspiesza kreatywne oprogramowanie. Bez tego na ekranie byłby statyczny bałagan.
Rodzaj posiadanego procesora graficznego określa, co możesz zrobić. Zintegrowana grafika obsługuje przeglądanie stron internetowych i pracę biurową. Oddzielne karty graficzne umożliwiają granie i edycję wideo. Dodatkowa pamięć na oddzielnej karcie graficznej robi ogromną różnicę.
Jeśli składasz komputer stacjonarny lub kupujesz laptopa, zwróć uwagę na specyfikacje. Sprawdź, czy procesor graficzny jest zintegrowany czy oddzielny. Ma to wpływ na Twój budżet i produktywność. Zarówno Nvidia, jak i AMD oferują dobre opcje. Wybór zależy od tego, jakie zadania chcesz wykonać.
Twój komputer potrzebuje tej mocy. Bez tego ekran pozostanie ciemny.
Dlaczego karty graficzne to coś więcej niż tylko gry
Kiedyś myśleliśmy o procesorze graficznym (GPU) jako o urządzeniu przeznaczonym do jednego celu. Jego zadaniem było renderowanie. Brał wielokąty, zamieniał je w piksele i wyświetlał na ekranie. Tylko. Skuteczny. Ale ten punkt widzenia jest przestarzały.
Dziś karta graficzna to nie tylko wyspecjalizowany akcelerator, ale raczej uniwersalny procesor równoległy.
Główny cel pozostaje ten sam: odciążenie jednostki centralnej (CPU) od ciężkich obliczeń graficznych. Przetwarzając złożoną matematykę niezbędną do renderowania obrazów, tekstur i oświetlenia, procesor graficzny uwalnia procesor, aby mógł zarządzać zadaniami systemu operacyjnego, logiką gry lub procesami w tle. Właśnie dlatego komputery do gier są nadal budowane w oparciu o dedykowane karty graficzne.
Ale przyjrzyj się bliżej.
Ta sama architektura, która sprawia, że procesor graficzny doskonale nadaje się do jednoczesnego renderowania milionów pikseli, sprawia, że jest on niezwykle przydatny do innych zadań wymagających dużych zasobów. Nie chodzi tylko o gry wideo. Mówimy o animacji 3D, edycji wideo, a nawet kinowych efektach wizualnych (VFX).
Potem przyszedł boom na analitykę danych.
Uczenie maszynowe i sztuczna inteligencja opierają się na mnożeniu macierzy. Procesor graficzny wykonuje te operacje równolegle, tysiące razy na raz. Dlatego szkolenie głębokich sieci neuronowych nie zajmuje już lat. Doprowadziło to również do szumu wokół wydobywania kryptowalut, które zasadniczo było problemem mieszania metodą brute-force, idealnym do przetwarzania równoległego.
Jak sprzęt faktycznie działa
Nie można zrozumieć użyteczności procesora graficznego bez przyjrzenia się jego elementom wewnętrznym.
Oddzielna karta graficzna to osobna płyta. Jest on włożony do płyty głównej. Pobiera energię bezpośrednio z zasilacza (PSU). Łączy się z monitorem. I co ważne, ma własną pamięć: pamięć wideo (VRAM).
Ta pamięć nie jest współdzielona z systemową pamięcią o dostępie swobodnym (RAM). To rozróżnienie ma znaczenie.
Gdy procesor graficzny renderuje klatkę, odbiera dane od procesora, przetwarza je i przechowuje gotowy obraz w pamięci wideo do czasu wyświetlenia go na ekranie. Bufor ten zapobiega rozrywaniu ekranu i zapewnia płynną liczbę klatek na sekundę. Jeśli pamięć wideo się zapełni, wszystko zwalnia. Właśnie dlatego nowoczesne gry i kreatywne oprogramowanie tak bardzo zużywają przepustowość pamięci.
Zintegrowana grafika jest zaprojektowana inaczej.
Jeśli twój procesor ma zintegrowany procesor graficzny (jak wiele układów Intel lub AMD APU), nie ma on dedykowanej pamięci wideo. Wykorzystuje część głównej pamięci systemowej RAM. Jest to tańsze i pozwala zaoszczędzić miejsce. Nadaje się do pracy biurowej. Jednak staje się to wąskim gardłem dla wszelkich zadań wymagających dużej przepustowości.
Wewnętrzna architektura procesora graficznego opiera się na prostocie i skalowalności. Podczas gdy procesor ma kilka wydajnych rdzeni zaprojektowanych do szybkiego wykonywania złożonych instrukcji sekwencyjnych, procesor graficzny ma tysiące mniejszych, prostszych rdzeni.
Wyobraź sobie to:
Procesor to samochód sportowy. Szybki, zwrotny, radzi sobie ze skomplikowanymi manewrami.
GPU to flota samochodów dostawczych. Każdy z nich indywidualnie jest wolniejszy, ale jest w stanie jednocześnie przewozić ogromne ilości ładunku.
Dlatego działa przetwarzanie równoległe. Kiedy renderujesz scenę, nie obliczasz pojedynczego piksela na raz. Liczysz tysiące pikseli na raz. Procesor graficzny dzieli obraz na mniejsze fragmenty, przetwarza je równolegle i ponownie skleja.
Ciepło i tranzystory
Wydajność generuje ciepło.
Ponieważ procesor graficzny aktywuje wiele tranzystorów na raz, bardzo się nagrzewają. Wysokiej klasy karty graficzne często zawierają więcej tranzystorów niż przeciętny procesor. Wymagania dotyczące rozpraszania ciepła wyjaśniają, dlaczego prawie każda dedykowana karta graficzna jest wyposażona w masywne systemy chłodzenia, komory parowe i wentylatory. Jeśli zignorujesz chłodzenie, taktowanie zostanie obniżone, aby zapobiec przegrzaniu. Ograniczanie temperatury to cichy zabójca wydajności.
Podsumowanie
GPU nie jest już tylko
