Skaičiavimo įtaisuose turime duomenų apdorojimo įrenginį. Šis įrenginys yra žinomas kaip centrinis procesorius. Pagrindinės šio padalinio užduotys apima duomenų kodavimą ir dekodavimą, duomenų saugojimą, duomenų apdorojimą ir kaupimą, duomenų vykdymą ir kt. Procesorius nustato prietaiso apdorojimo ar darbo greitį. Dirbant su dideliu duomenų kiekiu, reikia daugiau atminties. Šiandien, daugėjant vaizdo apdorojimo būdų, mes mėgaujamės aukštos raiškos nuotraukomis, aiškia grafika ir kt. Matematinė operacija, reikalinga šioms technikoms, yra labai didžiulė ir reikalauja greičio viršijimo įrenginio. Norėdami tai įveikti, grafinio procesoriaus blokas (GPU) atsidūrė dėmesio centre.
Kas yra grafinio apdorojimo įrenginys?
Apdorojimo įrenginiai naudojami skaičiavimams atlikti skaičiavimo įrenginyje. Atsiradus technologijoms, tokioms kaip 3D vaizdai, pristatomos didelės raiškos vaizdo srautai, grafika ir kt. Norint įgyvendinti šias koncepcijas aparatiniame įrenginyje, reikia atlikti dideles ir sudėtingas matematines operacijas ir didesniu greičiu.
Nors centrinis procesorius turi aukštą dažnį, negali veiksmingai apdoroti tokio masto skaičiavimų. Taigi, buvo įvestas specialus procesorius, skirtas didesniems skaičiavimams atlikti aukštu dažniu. Šis apdorojimo įrenginys buvo vadinamas grafinio apdorojimo įrenginiu. GPU yra specializuotas elektroninis prietaisas, daugiausia naudojamas skaičiavimams, pagrįstiems kompiuterine grafika ir vaizdo apdorojimu. Jie yra arba įdėti į SoC kartu su mikroprocesoriumi ar pagrindiniu procesoriumi arba yra atskiros mikroschemos su specialiais atminties blokais.
Skaičiavimo funkcijos
Skaičiavimams, susijusiems su 3D kompiuterine grafika, GPU naudoja jo tranzistorius. Skaičiavimai aplink 3D grafiką apima geometrines operacijas, tokias kaip viršūnių pasukimas ir vertimas į skirtingas koordinačių sistemas, tekstūros atvaizdavimas ir daugiakampių atvaizdavimas. Daugelis naujausių GPU funkcijų taip pat apima procesoriaus funkcionalumą, perteklių atrankos ir interpoliacijos metodus, skirtus sumažinti slapyvardį.
Šiandien pastebimai išaugo GPU naudojimas, padidėjus gilaus mokymosi ir mašininio mokymosi technologijoms. Norint parengti giluminio mokymosi modelį, reikia atlikti daugiau sudėtingų skaičiavimų. Naudojant GPU, mašininio mokymosi modelių mokymą tapo lengviau atlikti.
Nustatyta, kad grafinio apdorojimo įrenginiai yra 250 kartų greitesni už procesorių. GPU pagreitinto vaizdo dekodavimo metu GPU atlieka vaizdo dekodavimo proceso ir vaizdo įrašo apdorojimo dalis. Šiam tikslui dažniausiai naudojama API yra DxVA, VDPAU, VAAPI, XvMC, XvBA. Čia „DxVA“ yra skirta „Windows“ operacinei sistemai, o likusios - „Linux“ ir „Unix“ tipo operacinėms sistemoms. „XvMC“ gali iššifruoti tik vaizdo įrašus, užkoduotus MPEG-1 ir MPEG-2.
Vaizdo dekodavimo procesai, kuriuos gali atlikti GPU, yra šie:
- Judesio kompensavimas
- Atvirkštinė diskretioji kosinuso transformacija
- Atvirkštinė modifikuota diskretioji kosinuso transformacija.
- Kilpinio blokavimo filtras
- Vidinio kadro numatymas
- Atvirkštinis kvantavimas
- Kintamo ilgio dekodavimas
- Erdvinis-laikinas persijungimas
- Automatinis persipynimo šaltinio aptikimas
- Bitų srauto apdorojimas
- Puikus pikselių padėties nustatymas
Grafinio apdorojimo bloko architektūra
GPU paprastai naudojamas kaip bendras procesorius kartu su procesoriumi. Tokiu būdu centrinis procesorius gali atlikti bendro pobūdžio mokslinius ir inžinerinius skaičiavimus dažniau. Čia laiko ir daug skaičiavimo reikalaujanti kodo dalis perkeliama į GPU, o likęs kodas vis tiek veikia procesoriuje. GPU lygiagrečiai apdoroja kodą ir taip padidina sistemos našumą. Šis kompiuterio tipas yra žinomas kaip hibridinis skaičiavimas.
Grafinio apdorojimo bloko architektūra
Skirtingai nuo procesoriaus, kuriame yra nuo dviejų iki aštuonių procesoriaus branduolių, GPU sudaro šimtai mažesnių branduolių. Visi šie branduoliai dirba kartu lygiagrečiai apdorodami. Norėdami efektyviai naudoti GPU lygiagrečiosios skaičiavimo architektūros funkcijas, NVIDIA programų kūrėjai sukūrė lygiagretaus programavimo modelį, vadinamą „CUDA“.
GPU architektūra skiriasi pagal savo modelį. Bendrą GPU architektūrą sudaro keli procesoriai. Šiuose klasteriuose yra keli srautiniai daugiaprocesoriai. Čia kiekvienas srautas daugiaprocesoriai yra 1 sluoksnio instrukcijų talpyklos sluoksnis kartu su susijusiais branduoliais.
GPU formos
Remiantis jų funkcionalumu ir apdorojimo metodais, rinkoje yra įvairių GPU formų. Yra dvi pagrindinės GPUin asmeninių kompiuterių formos - skirta grafinė plokštė, integruota grafika. Speciali grafikos plokštė taip pat žinoma kaip „Discrete GPU“. Integruota grafika taip pat žinoma kaip vieningos atminties architektūra, bendri grafikos sprendimai.
Dauguma GPU yra sukurti atsižvelgiant į jų taikymą, pavyzdžiui, 3D grafikos apdorojimui, žaidimams ir kt. darbo vietos ir dirbtinio intelekto mokymai, „Nvidia Drive PX“, sukurtas automatizuotam automobiliui ir kt.
Speciali grafikos plokštė
Sistemos su specialiu GPU yra žinomos kaip „DIS sistemos“. Čia dedikuotasis nurodo tai, kad šie GPU lustai yra skirti RAM naudojamas tik kortelėje. Paprastai jie sąsaja su pagrindine plokšte, naudojant išplėtimo lizdus, tokius kaip „PCI Express“ arba „Accelerated Graphics Port“. Šie lustai lengvai keičiami arba atnaujinami. Dėl dydžio ir svorio apribojimų nešiojamuosiuose kompiuteriuose skirtas GPU yra sujungtas per nestandartinį lizdą.
Integruotas grafikos procesorius
Šio tipo GPU neturi specialaus RAM įrenginio. Vietoj to jis naudoja dalį kompiuterio atminties. Šis GPU gali būti integruotas į pagrindinę plokštę arba kaip jos lustų rinkinio dalį, arba pastatytas ant to paties štampo su procesoriumi. Jų talpa yra mažesnė nei skirtos grafikos plokštės, tačiau jų įgyvendinimas yra pigesnis. „Intel HD Graphics“ ir „AMD Accelerated Processing Unit“ yra šio GPU pavyzdžiai.
Hibridinis grafikos apdorojimas
Šio GPU funkcionalumas yra tarp specialios grafikos plokštės ir integruotos vaizdo plokštės. Tai naudoja dalį sistemos atminties, taip pat turi nedidelę dedikuotą atminties talpyklą. Ši specialioji talpykla kompensuoja didelę RAM delsą. ATI hiper atmintis ir „Nvidia“ „TurboCache“ yra dažniausiai naudojami hibridinės grafikos procesoriai.
Srauto apdorojimas ir bendras procesoriaus GPU
Jie populiariai vadinami GPGPU. Bendrosios paskirties grafikos procesorius dažniausiai naudojamas kaip modifikuotas srauto procesorius kompiuterio branduoliams atlikti. Naudojant šią koncepciją, didžiulė šiuolaikinio grafinio greitintuvo šešėlinės skaičiavimo galia naudojama kaip bendrosios paskirties skaičiavimo galia. Masyvioms vektorinėms operacijoms šis metodas suteikia didesnį našumą nei paprastas procesorius.
Išorinis GPU
Panašiai kaip didelis išorinis kietasis diskas, šis grafinio apdorojimo įrenginys taip pat yra kompiuterio bloko išorėje. Jie taip pat išoriškai prijungti prie nešiojamųjų kompiuterių. Nešiojamieji kompiuteriai paprastai turi pakankamai daug RAM ir pakankamai galingą procesorių. Vietoj galingo grafinio procesoriaus nešiojamieji kompiuteriai yra įmontuoti su ne tokia galinga, bet energiją taupančia grafikos lustu. Tai nėra pakankamai galingi, kad būtų galima atlikti žaidimų grafiką, ir nepalaiko aukštesnės grafikos žaidimų. Taigi, šis išorinis GPU naudojamas nešiojamiesiems kompiuteriams, norint pasiekti aukštesnių rezultatų.
Didėjant aukštos grafikos ir geros vaizdo raiškos poreikiui, didėja ir galingesnių GPU poreikis. Turėdami galingą GPU, daug daugiau galima pasiekti aukštų apdorojimo technologijų, tokių kaip mašininis mokymasis ir gilus mokymasis, srityje. GPU taip pat paspartino milžinišką žaidimų pramonės bumą. Buvo paleista daug aukštų grafinių žaidimų, kurie visiškai išnaudoja GPU galią. Kokio tipo GPU galima išoriškai pritvirtinti prie nešiojamųjų kompiuterių?
DUK
1). Ar GPU yra grafinė kortelė?
Kompiuteriniame įrenginyje esanti grafinė kortelė yra visa aparatūros dalis. GPU yra lustas, esantis grafinėje kortelėje.
2). Kuris yra greitesnis procesorius ar GPU?
Šiandien GPU galima įsigyti su didesniais atminties vienetais, didesne apdorojimo galia ir didesniu atminties pralaidumu, palyginti su tradiciniu procesoriumi. Taigi nustatyta, kad GPU yra maždaug 50–100 kartų greitesnis nei procesorius.
3). Kiek branduolių turi GPU?
GPU atlieka lygiagrečią skaičiavimą. Jame veikia šimtai mažesnių branduolių. Šis didžiulis lygiagretus skaičiavimas suteikia GPU aukščiausią skaičiavimo galią.
4). Ar RTX ar GTX yra geresni?
Palyginus su GTX 1080 Ti, „RTX 2080“ turi naujesnę technologiją ir siūlo geresnį, greitesnį našumą. RTX kaina yra mažesnė, palyginti su GTX.
5). Ar GPU gali pakeisti procesorių?
GPU yra greitesnis nei procesorius. Jie labai greitai atlieka užduotį, atlikdami daug užduočių vienu metu. Bet jis gali atlikti tik tam tikras aukštesnio dažnio operacijas ir visas kitas vykdymo operacijas, pvz., Pertraukimų valdymą, duomenų saugojimą atlieka procesorius. Ne, GPU negali pakeisti procesoriaus.
