Что такое аппаратное ускорение и чем оно полезно?

Аппаратное ускорение использует специально созданное компьютерное оборудование (например, кремниевые микрочипы) для выполнения узкого набора задач быстрее, чем универсальный ЦП (центральный процессор).

Что это значит для вас как пользователя? У вас часто будет возможность включить или отключить аппаратное ускорение в ваших приложениях. Так насколько же полезно аппаратное ускорение и для чего оно нужно?

Что такое аппаратное ускорение (простая версия)

Вот простое объяснение аппаратного ускорения. Перейдите к следующему разделу, чтобы подробно изучить процесс.

Центральный процессор вашего компьютера может решать практически любые математические задачи. В схемах ЦП используется больше компонентов для решения многих видов задач. Они занимают больше места, выделяют больше тепла и имеют не такой элегантный дизайн, как схемы, построенные для одной работы.

С аппаратным ускорением специальная интегральная схема или микропроцессор выполняет одну конкретную задачу или узкий набор связанных задач. Конструкция схемы не тратится ни на что другое, и это дает значительное преимущество в производительности.

Иногда это оборудование встроено в сам ЦП. Большинство современных процессоров имеют специальные внутренние секции, которые ускоряют определенные типы математики, используемые для таких задач, как кодирование и шифрование видео.

Короче говоря, аппаратное ускорение означает предоставление определенной работы уникальному аппаратному обеспечению, которое является мастером одного дела и отлично справляется с этим.

Каковы преимущества аппаратного ускорения?

Какую пользу от аппаратного ускорения дает приложение, которое вы используете? Часто это зависит от типа оборудования и типа ускорения, но обычные преимущества применимы к большинству ситуаций.

• Аппаратное ускорение значительно повышает производительность. Ваше приложение будет работать более плавно или приложение выполнит задачу в гораздо более короткие сроки.

• Это освобождает ваш процессор для других дел, ведущих к улучшенная производительность системы. ЦП может переложить работу на специализированное оборудование, а затем продолжить, например, запускать видеоигры одновременно с потоковым видео или использовать такое приложение, как Раздор.

• Аппаратное ускорение может иметь решающее значение для устройств с батарейным питанием. Вот почему ваш смартфон или планшет может так долго воспроизводить видео, не разряжая аккумулятор. Небольшой специализированный чип почти всегда потребляет меньше энергии, чем большой и сложный процессор.

Есть ли недостатки у аппаратного ускорения?

В общем, аппаратное ускорение — это то, что вы захотите оставить, но в некоторых случаях это может быть недостатком.

• Аппаратное ускорение часто вызывает нестабильность. Несмотря на свою медленность, процессоры обычно очень надежны. Например, нет смысла в том, чтобы аппаратное ускорение ускоряло экспорт видео, а затем приводило к сбою процесса до его завершения.

• Аппаратное ускорение не поддается новым разработкам. Например, у вас может быть аппаратное ускорение на вашем компьютере для определенного метода кодирования видео, но если появится что-то лучшее, вам придется покупать новое оборудование для его поддержки.

• Тип аппаратного ускорения, поддерживаемый вашей системой, может не дать наилучших результатов. Поэтому, если вы предпочитаете качество скорости, в некоторых случаях было бы лучше позволить процессору выполнять работу. Например, если у вас нет аппаратной поддержки кодирования HEVC, но вы хотите получить его качественные преимущества по сравнению с кодеком H.264, вам придется полагаться на кодирование на основе процессора.

Где я могу использовать аппаратное ускорение?

Доступно слишком много форм аппаратного ускорения, чтобы перечислить их все здесь, но вот несколько наиболее распространенных из них, с которыми вы столкнетесь как средний пользователь компьютера.

Аппаратное ускорение браузера

Веб-браузеры могут быть на удивление нагруженными процессором приложениями. Современные веб-сайты имеют необычные графические эффекты и высококачественные изображения и звуки. Веб-приложения, использующие трехмерную графику, выигрывают от аппаратного ускорения графического процессора.

Аппаратное ускорение в этих приложениях обычно включено по умолчанию, и его следует отключать только для устранения неполадок.

Ускорение кодирования видео

• Большинство процессоров теперь имеют ускорение для обычных H.264 стандарт видео, растет и поддержка H.265.
• Последние графические процессоры Nvidia также имеют специальный чип кодировщика «NVENC», который берет на себя работу по записи или потоковой передаче игровых материалов, так что это не влияет на производительность игры.
• Такие приложения, как Adobe Premiere Pro, предлагают аппаратное ускорение на базе графического процессора, что повышает производительность при редактировании и экспорте проектов.

GPGPU (General Purpose GPU) Ускорение

Графические процессоры начали свою жизнь как ускорители трехмерной графики, но современные графические процессоры могут очень быстро выполнять довольно широкий спектр простых операций. Эти процессоры состоят из сотен или тысяч простых небольших процессоров, которые работают параллельно.

Это делает их идеальными для определенных типов обработки данных, которые необходимо выполнить с помощью алгоритма. Графические процессоры спроектированы таким образом, потому что рендеринг графики включает параллельную обработку значений пикселей. Таким образом, ваш графический процессор определяет, как должен выглядеть каждый из миллионов пикселей на экране одновременно. Оказывается, что приложения для глубокого обучения и интеллектуального анализа данных также выигрывают от такого подхода к вычислениям.

Трассировка лучей и ускорение машинного обучения

Разработчики графических процессоров теперь добавили специальные сопроцессоры, которые выполняют еще более специализированную работу, чем ядра графического процессора.

• В последнем поколении графических процессоров Nvidia есть специальные компоненты, ускоряющие математические вычисления. трассировка лучей, который представляет собой метод рисования трехмерной графики путем моделирования распространения света через сцену.
• Эти графические процессоры имеют дополнительный процессор, который очень хорошо справляется с так называемой «тензорной» математикой. Они полезны в приложениях, использующих машинное обучение нейронных сетей, которое становится все более распространенным в повседневных вычислительных задачах.

Ускорение везде

В наши дни аппаратное ускорение есть почти в каждом вычислительном устройстве, и по мере того, как определенные вычислительные задачи становятся популярными, компьютерные ученые будут создавать еще более специализированные системы, чтобы они работали быстрее и эффективнее.

Так что расслабьтесь и наслаждайтесь скоростью!