HDG объясняет: что такое графический процессор?

ГПУ или Графический процессор специализированный микрочип, предназначенный для выполнения задач, связанных с графикой, с гораздо большей скоростью, чем процессор или Центральное процессорное устройство,

В целом, графические процессоры обрабатывают визуальную сторону видеоигр, а также программное обеспечение для редактирования видео, графический дизайн, 3D-дизайн и другие подобные инструменты. В последнее время графические процессоры также используются для выполнения определенных неграфических задач, таких как криптовалютный майнинг, который хорошо сочетается с их уникальным внутренним дизайном.

Разница между графическим процессором и процессором

Каждый компьютер, будь то ноутбук, планшет или игровая консоль, имеет процессор. Процессор — это мозг машины. Когда вы запускаете программное обеспечение на своем устройстве, это процессор, который следует инструкциям и выполняет всю необходимую математику. Конечно, каждый микрочип выполняет инструкции, так что же делает процессор особенным?

Большинство современных процессоров имеют четыре ядра, хотя это число быстро растет. Количество вычислений, которые процессор может выполнять одновременно, ограничено количеством ядер. Но процессор очень хорошо выполняет небольшое количество сложных вычислений любого типа, очень быстро, один за другим.

Однако современные графические процессоры имеют совершенно другую философию дизайна. Вместо небольшого количества сложных полнофункциональных процессорных ядер они содержат сотни или тысячи простых процессорных ядер, которые предназначены для параллельного выполнения инструкций, особенно связанных с графикой.

Например, инструкция для затенения пикселя на изображении определенным образом. Современные компьютерные дисплеи имеют миллионы пикселей. Для рендеринга и анимации реалистичной трехмерной графики с плавной частотой кадров требуется эта мощная параллельная обработка. Поэтому, если вы хотите обрабатывать множество простых команд одновременно, вам нужен графический процессор.

ГП и видеокарты — это одно и то же?

Распространено использовать термины «GPU» и «видеокарта» взаимозаменяемо. Это приводит к ситуациям, когда кто-то скажет, что на его компьютере нет графического процессора, но на самом деле он имеет в виду, что на компьютере нет видеокарты.

Что такое графический процессор? Графический процессор относится конкретно к самому микропроцессору, но, конечно, графический процессор не может работать сам по себе. Для его работы нужны другие компоненты. Итак, давайте рассмотрим различные способы упаковки графических процессоров.

Видеокарты

Графическая карта — это отдельное устройство, которое подключается к стандартному разъему на материнской плате компьютера. Он состоит из печатной платы, графического процессора, памяти, разъемов дисплея, разъемов питания и других различных компонентов, необходимых для графического процессора.

Видеокарты также имеют специальные системы охлаждения, которые помогают поддерживать безопасную рабочую температуру графического процессора. Основным преимуществом видеокарт является то, что они могут быть легко заменены на новые модели без необходимости замены всего компьютера или материнской платы.

Интегрированные графические процессоры

Интегрированные графические процессоры встроены в тот же корпус, что и процессор. Таким образом, компьютер, оборудованный одним из них, не нуждается в отдельной видеокарте для работы. Разъемы дисплея предоставляются материнской платой, а графический процессор использует тот же пул памяти, что и процессор. Конечно, процессор и графический процессор также имеют одинаковую систему охлаждения и блок питания.

Интегрированные графические процессоры в наши дни довольно мощные, и некоторые из них могут даже использоваться для скромной графики видеоигр, но их главное преимущество — экономия средств и места. Именно поэтому они популярны во многих ноутбуках.

Планшеты и смартфоны также имеют встроенные графические процессоры, но они являются частью пакета «система на кристалле». На компьютерах только CPU и GPU используют один и тот же пакет. В случае SoC, RAM, хранилище, периферийные контроллеры и другие компоненты, составляющие всю систему, находятся в одном кремниевом пакете.

Выделенные графические процессоры

Выделенный графический процессор отличается от графической карты и встроенных графических процессоров. Проще всего думать о ней как о видеокарте, встроенной в компьютер. Ноутбуки являются основными устройствами, которые используют выделенные графические процессоры.

Как и в случае с графической картой, графический процессор имеет собственную память и охлаждение, но в отличие от графической карты вы не можете изменить или обновить выделенный графический процессор. Есть небольшое количество ноутбуков, которые используют сменные модули GPU, но это редкое исключение.

Внешние видеокарты

Недавнее развитие, внешние графические карты, используют высокоскоростные порты на современных компьютерах. Thunderbolt 3 через USB C является решением выбора. Внешние карты могут быть либо интегрированным решением, либо просто корпусом, который можно использовать с любой подходящей видеокартой.

Это хорошее решение для пользователей ноутбуков, которые хотят получить более мощное решение на графическом процессоре за рабочим столом. Вы можете прочитать больше о внешних графических процессорах в нашей статье о них.

Понимание спецификаций GPU

Если вы хотите узнать, как выбирать между различными видеокартами, взгляните на нашу Руководство покупателя видеокарты для подробного объяснения спецификаций GPU. Если вы хотите просто краткое изложение, вот ключевые цифры, которые имеют значение, когда дело доходит до графических процессоров:

• Количество процессоров
• Объем памяти
• Общая пропускная способность памяти
• Специальные функции, такие как аппаратная трассировка лучей

К сожалению, знание этих цифр или подробностей мало что скажет вам о том, как будет работать данный графический процессор или видеокарта. В конце концов, самое важное — это производительность приложений, которые вы хотите запустить, что вы можете легко найти в опубликованных онлайн-тестах.

Общие вычислительные задачи на GPU

Последнее, что нужно знать о современных графических процессорах, это то, что они могут использоваться для определенных неграфических задач. Поскольку графические процессоры в основном состоят из огромного числа простых процессоров, любая работа, требующая большого количества параллельных вычислений, может выиграть от работы на графическом процессоре.

Например, карты Nvidia работают с инструкциями CUDA (Compute Unified Device Architecture). Вы можете написать программное обеспечение, используя CUDA, чтобы оно использовало уникальный дизайн графического процессора для ускорения определенных типов вычислений.

Существует также OpenCL, который не привязан к определенной марке карты. Графические процессоры применяются для анализа больших данных, машинного обучения, глубокого обучения, майнинга криптовалюты и постоянно растущего списка продвинутых рабочих мест, которые в прошлом требовались бы для суперкомпьютеров.

Я вижу ясно сейчас

Это самые важные факты о графических процессорах, которые вам нужно знать. Теперь вы знаете, чем они являются, для чего они используются и чем они отличаются от других типов процессоров. Мы все должны быть благодарны за графические процессоры. Использование компьютеров было бы намного менее красочным и дружелюбным без них!