Что такое gpu в компьютере. Заметки на полях

Время идет, процессоры становятся все мощнее и многоядернее. Видеокарты также наращивают количество вычислительных блоков и помимо создания 3D-изображения пытаются решать те задачи, которыми до сих пор занимались центральные процессоры. При этом разработчики видеокарт обещают значительное повышение производительности, что, в общем-то, подкрепляется цифрами. Но остается вопрос - на самом ли деле архитектура видеокарт лучше подходит для решения хорошо распараллеливаемых задач и потоковой обработки больших массивов данных? Если так, то зачем нам тогда многоядерные процессоры, может действительно стоит "переложить" нагрузку на видеокарты? Сегодня мы попытаемся ответить на вопрос - "кто кого поборет, кит или слон?", применительно к соревнованию CPU и GPU в части физических расчетов. Данный материал не претендует на полноту и всеохватность, более того - рассматриваемые здесь вопросы являются далеко не единственным примером "соревнования" CPU и GPU в области вычислений. Собственно, эти заметки и появились лишь в результате дискуссии с коллегами по поводу "кто сильнее, CPU или GPU". Не откладывая в долгий ящик, решено было проверить, а действительно - кто? Вы не поверите, но итог соревнования оказался не столь очевиден, и результаты удивили обе стороны. А почему так получилось, сейчас и увидим. В качестве тестового приложения мы решили взять 3DMark Vantage, а конкретно, один из входящих в пакет тестов - CPU Physics. Выбор, в общем-то, ничем особым не обусловлен, можно сказать - "что под руку попалось". Просто в 3DMark Vantage обычно мы тестируем видеокарты, а в него входит тест расчета "физики", который может выполнятся как на CPU, так и на видеоадаптерах NVIDIA. Вот давайте и посмотрим, кто считает "физику" быстрее.

Тестовое оборудование

Что касается видеокарт, то мы использовали три следующие модели NVIDIA:

• GeForce 9500GT (32 унифицированных процессора)
• GeForce 9600GT (64 унифицированных процессора)
• GeForce GTX260 (216 унифицированных процессоров)

Тестирование

Как видите, с увеличением частоты производительность в тесте растет практически линейно. Теоретически, прямые линии должны начинаться от начала координат, поскольку при нулевой частоте CPU мы просто не получим никаких результатов, то есть нулевой FPS. Давайте проведем прямые линии от начала координат и проверим, насколько они совпадут с экспериментальными кривыми.

Получаются весьма занятные результаты. Результаты Intel Core 2 Quad QX6850 практически идеально ложатся на прямые линии (за исключением случая для трех активных ядер, что может быть обусловлено как раз несимметричностью распределения кэш-памяти между ними в силу архитектуры). Результаты процессора AMD Athlon II X4 620 также хорошо ложатся на линию, проходящую через начало координат. А вот для AMD Phenom II X4 965 все несколько сложнее. Если проводить прямую от начала координат через точку, соответствующую минимальной частоте, то следующие точки отклоняются от этой прямой вниз (случай для одного и двух активных ядер). Если же проводить прямую через точки, соответствующие более высокой частоте CPU, то получается, что результаты на частоте 2000 МГц лежат сверху над прямой. Вероятно, такое поведение результатов можно объяснить наличием у AMD Phenom кэш-памяти третьего уровня. При частоте CPU равной 2000 МГц ядра и кэш-память L3 работают синхронно, поэтому результат максимален. При увеличении частоты ядер частота L3-кэш процессора остается неизменной, и он может вносить какие-то задержки, поэтому результаты "переходят" на прямую, коэффициент наклона которой ниже. Теперь давайте вычислим "удельную мощность" рассматриваемых процессоров в этом тесте. Напомним, что это по сути есть коэффициент наклона касательной, дополнительно разделенный на количество задействованных ядер CPU. Результаты приведены в таблице ниже.

Удивительно, но в при расчетах "физики" в 3DMark Vantage рассматриваемые процессоры AMD показывают чуть лучшие результаты, чем представитель архитектуры Intel Core 2 Quad. Теперь давайте посмотрим, какую "удельную мощность" продемонстрируют GPU производства NVIDIA. Поскольку видеопроцессор является довольно сложным устройством, возник вопрос - а как вообще эту "удельную мощность" считать? Поскольку вычислениями в основном занимаются шейдерные блоки, было решено строить графики результатов на основе именно этого параметра. Что касается частоты блоков ROP, то она выбиралась максимально возможной при данной частоте шейдеров. Как оказалось, минимальный коэффициент частоты шейдерных блоков по отношению к частоте ROP-блоков равен двум. Именно такое соотношение частот и сохранялось на протяжении всех тестов. Для этой части тестов использовался тестовый стенд на основе Core 2 Quad QX6850, рабочая частота процессора - 3600 МГц, все четыре ядра активны. Результаты показаны на графике ниже.

Как видите, в данном тесте по абсолютным показателям видеокарты значительно опережают центральные процессоры в производительности. Причем даже самая слабая из присутствующих модель на минимальных частотах оказывается быстрее четырехъядерного CPU с частотой 3600 МГц. Однако поведение линий результатов несколько отличается от того, что мы видели для центральных процессоров. Более подробно это видно на графике ниже.

На этом графике через точки, соответствующие минимальным рабочим частотам видеокарт, мы провели прямые линии. Как оказалось, они сходятся не в начале координат, а пересекают ось ординат на уровне примерно 20 FPS. Странно, не правда ли? Как оказалось, ничего странного нет, а поведение линий вполне закономерно. Для этого достаточно было посмотреть на загрузку CPU во время выполнения теста - она достигала 100% для каждого из ядер. Если вернуться к данным графика №1, то легко заметить, что результат теста на процессоре Intel Core 2 Quad QX6850 @ 3600 МГц как раз и составляет 18 FPS. Мы пробовали снижать частоту процессора и уменьшать количество активных ядер, и каждый раз уровень вертикального смещения линий результатов для GPU с хорошей точностью совпадал с производительностью центрального процессора в данном тесте. Что касается отклонения линий результатов от построенных прямых, то это объясняется проще - начиная с определенного момента часть шейдерных блоков, по всей видимости, загружены не полностью. Возможно, сказываются ограниченные возможности по распараллеливанию нагрузки самого теста, а может играют роль какие-то ограничения в архитектуре видеопроцессора. Как бы там ни было, давайте вычислим "удельную мощность" GPU, используя, как и прежде, коэффициент наклона построенных прямых, поделенный на количество потоковых процессоров. Полученные результаты отображены в таблице ниже. Также в ней указана "удельная мощность" Intel Core 2 Quad QX6850.

В это трудно поверить, но в тесте 3DMark Vantage CPU Physics Test "удельная мощность" довольно старого, по нынешним меркам, центрального процессора оказывается как минимум в полтора раза больше "удельной мощности" современных видеопроцессоров NVIDIA. Такой вот парадоксальный результат. Впрочем, мы вовсе не предлагаем отказаться от расчетов на GPU в пользу центральных процессоров. У GPU есть еще один козырь - большая производительность на ватт потребляемой мощности. Эти прикидки сделать несложно, поэтому оставим эту возможность читателям. Ну а если сравнить абсолютные результаты CPU и GPU, полученные в рамках данного тестирования, то современные процессоры еще не скоро до них дорастут. Впрочем, и отрицать успехи процессоростроения не стоит. Не так давно были опубликованы результаты тестирования разогнанного шестиядерного процессора Intel Core i9 Gulftown . Разогнанный до частоты 5892 МГц, этот процессор в тесте 3DMark Vantage CPU Physics Test показал результат 63,01 FPS. Если подсчитать "удельную мощность" новинки, то получаем величину 0.00178 FPS/(МГц*кол-во ядер), что в 1.44 раза больше "удельной мощности" процессора Core 2 Quad QX6850. То есть 44% прибавки достигаются за счет преимуществ архитектуры Core i9 и технологии HyperThreading. И хотя прямого противостояния CPU и GPU по всему фронту решаемых задач пока не наблюдается, кто знает, где именно между ними развернется жестокая конкуренция. Стоит упомянуть AMD Radeon HD 5870 , обладающий вычислительной мощностью 2,7 TFLOPS, а также Microsoft DirectX 11 с поддержкой технологии Compute Shader, позволяющей переложить расчеты на GPU. То ли еще будет...

Привет, друзья.

Вы любите поиграть в реалистичные игры на компе? Или посмотреть фильм в качестве, при котором четко видно каждую мелочь? Значит, вы должны представлять, что такое gpu в компьютере. Ничего о нем не знаете? Моя статья поможет вам избавиться от этого недоразумения;-).

GPU - это не видеокарта

Неизвестное для многих сочетание букв подразумевает под собой понятие «graphics processing unit», что на нашем языке означает графический процессор. Именно он отвечает за воспроизведение картинки на вашем железе, и чем лучше его характеристики, тем качественнее будет изображение.

Всегда считали, что эти функции выполняет ? Вы, конечно, правы, но она является комплексным устройством, и главным ее компонентом выступает как раз графический проц. Он может существовать и автономно от видюхи. Об этом поговорим немного позже.

GPU: не путать с CPU

Несмотря на сходство аббревиатур, не путайте предмет нашего разговора с (Central Processor Unit). Да, они похожи, как в названии, так и в функциях. Последний тоже может воспроизводить графику, правда, слабее в этом деле. Все же это абсолютно разные устройства.

Они отличаются архитектурой. CPU является многоцелевым девайсом, который отвечает за все процессы в компьютере. Для этого ему хватает нескольких , с помощью которых он последовательно обрабатывает одну задачу за другой.

В свою очередь, GPU изначально разработан как специализированное устройство, предназначенное для выполнение графического рендеринга, с высокой скоростью обрабатывающее текстуры и сложные изображения. Для таких целей его оснастили многопоточной структурой и множеством ядер, чтобы он работал с большими массивами информации единовременно, а не последовательно.

В виду этого преимущества, лидеры среди производителей видеоадаптеров выпустили модели, в которых графические процессоры могут стать усовершенствованной заменой центральным. У бренда nVidia такой девайс называется GTX 10xx, а у его главного конкурента AMD - RX.

Виды графических процев

Чтобы вы могли ориентироваться на рынке GPU, предлагаю ознакомиться с видами этого устройства:

• Дискретный. Входит в состав видеоадаптера. Подключается к системной плате через специально отведенный разъем (чаще всего PCIe или AGP). Имеет собственную оперативную память. Вы требовательный геймер или работаете со сложными графическими редакторами? Берите дискретную модель.

• Интегрированный (IGP). Раньше впаивался в материнскую плату, теперь встраивается в центральный процессор. Изначально не годился для воспроизведения реалистичных игр и тяжелых графических программ, однако новые модели справляются с этими задачами. Все же учтите, что такие чипы несколько медлительнее, потому что не имеют личной оперативки и обращаются к памяти CPU.

• Гибридная графическая обработка. Это 2 в 1, то есть когда в компьютере устанавливается и первый вид, и второй вид GPU. В зависимости от выполняемых задач, включается в работу или один, или другой. Однако бывают ноутбуки, в которых могут работать сразу 2 вида устройств.
• Внешний тип. Как несложно догадаться, это графический процессор, расположенный снаружи компа. Чаще всего такую модель выбирают обладатели ноутбуков, которым сложно впихнуть в свое железо дискретную видеокарту, но очень хочется получить достойную графику.

Как выбирать?

Когда будете подбирать для себя видеоадаптер, обращайте внимание на такие характеристики:

• Тактовая частота. Указывается в мегагерцах. Чем цифра выше, тем больше информации за секунду сможет обработать устройство. Правда, не только она влияет на его результативность. Архитектура также имеет значение.
• Число вычислительных блоков. Они призваны обрабатывать задачи - шейдеры, отвечающие за вершинные, геометрические, пиксельные и универсальные расчеты.

• Быстрота заполнения (филлрейт). Этот параметр может рассказать, с какой скоростью GPU может вырисовывать картинку. Он делится на 2 вида: пиксельный (pixel fill rate) и текстурный (texel rate). На первый влияет количество ROP-блоков в структуре проца, а на второй - текстурных (TMU).

Обычно в последних моделях GPU первых блоков меньше. Они записывают рассчитанные видеоадаптером пиксели в буферы и смешивают их, что по-умному называется блендинг. TMU выполняют выборку и фильтрацию текстур и другой информации, требуемой для выстраивания сцены и общих расчетов.

Геометрические блоки

Раньше на них никто не обращал внимания, потому что виртуальные игры имели простую геометрию. Этот параметр стали учитывать после появления в DirectX 11 тесселяции. Не понимаете, о чем я? Давайте по порядку.

Является средой (набором инструментов) для написания игр. Чтобы вы ориентировались в теме, скажу, что последняя версия продукта - 12-я, которая вышла в 2015 году.

Тесселяция - это деление плоскости на части для заполнения их новой информацией, что повышает реализм игры.

Таким образом, если вы захотите с головой окунуться в атмосферу Metro 2033, Crysis 2, HAWX 2 и т. п., при выборе GPU учитывайте количество геометрических блоков.

Память

Собрались брать новую видеокарту? Значит, вам нужно учесть еще несколько характеристик оперативки:

• Объем. Важность RAM несколько переоценена, так как не только ее емкость, но также тип и свойства влияют на производительность карты.
• Ширина шины. Это более весомый параметр. Чем шире, тем больше информации сможет отправить память чипу и наоборот за определенное время. Для воспроизведения игр необходимо минимум 128 бит.
• Частота. Тоже определяет пропускную способность оперативки. Но учтите, что память с 256-битной шиной и частотой 800(3200) МГц работает продуктивнее, чем со 128 битами на 1000(4000) МГц.
• Тип. Не буду грузить вас лишней информацией, а лишь назову оптимальные на сегодня типы - это GDDR 3 и 5 поколения.

Немного об охлаждении

Задумали установить мощный чип? Сразу позаботьтесь о дополнительном охлаждении в виде радиаторов, кулеров, а если собираетесь регулярно выжимать из девайса все соки, можно подумать и над жидкостной системой.

В целом, следите за температурой видюхи. Помочь в этом вам может программа GPU-Z и т. п., которая помимо этого параметра расскажет все об устройстве.

Конечно, современные видеокарты оснащаются защитной системой, которая вроде бы не допускает перегрева. Для разных моделей предельная температура отличается. В среднем, она составляет 105 °C, после чего адаптер сам выключается. Но лучше поберечь дорогой девайс и обеспечить вспомогательное охлаждение.

Вы решили купить компьютер. Ходите вдоль торговых рядов, смотрите на ценники, знакомитесь с характеристиками. И возникает вопрос: что такое GPU? Часто вы наблюдаете это сочетание букв, но смысла не видите. Попробуем объяснить.

GPU - что это, и в чем отличие от CPU

GPU расшифровывается как "graphics processing unit", или графический процессор. Он являет собой отдельное устройство игровой приставки, компьютера, фотоаппарата. Отвечает за рендеринг графики, выполняет его. Справляется с этой задачей GPU замечательно, обусловлено это специально предназначенной для данных целей конвейерной архитектурой. Современные GPU куда лучше обрабатывают графику, чем аналогичные им классические центральные процессоры (ЦПУ).

В настоящее время ГПУ применяется в качестве акселератора 3D-графики, но в исключительных случаях он может быть использован для вычислений. Отличает ГПУ от ЦПУ следующее:

• архитектура: она по максимуму нацелена на высокую скорость расчета сложных графических объектов и текстур;
• сравнительно низкий набор команд.

Колоссальная вычислительная мощность объясняется именно особенностями архитектуры. Наряду с современными CPU, содержащими несколько ядер (2/4/8, что уже считалось прорывом), GPU изначально разрабатывался как многоядерная структура. Число ядер тут исчисляется сотнями!

Различие архитектуры объясняет и разницу в принципе работы. Если архитектура CPU рассчитана на последовательную обработку данных, то GPU изначально предназначен для работы с компьютерной графикой, поэтому рассчитан на массивные, но параллельные вычисления.

Каждая из этих архитектур имеет свои преимущества. CPU гораздо лучше выполняет последовательные задачи. Для огромных объемов обрабатываемой информации преимущество имеет GPU. Главное условие – в задаче должен соблюдаться параллелизм.

Вы теперь знаете многое о GPU, что такое GPU, и можете даже рассказать друзьям.

Доброго всем времени суток, мои дорогие друзья и гости моего блога. Сегодня я бы хотел поговорить немного об аппаратной части наших компьютеров. Скажите пожалуйста, вы слышали про такое понятие как GPU? Оказывается просто многие впервые слышат такую аббревиатуру.

Как бы банально это не звучало, но сегодня мы живем в эру компьютерных технологий, и порой сложно найти человека, который понятия не имеет, как работает компьютер. Так, например, кому-то достаточно осознания, что компьютер работает благодаря центральному процессору (CPU).

Кто-то пойдет дальше и узнает, что есть ещё и некий GPU. Такая замысловатая аббревиатура, но похожая на предыдущую. Так давайте же разберемся, что такое GPU в компьютере, какие они бывают и какие различия есть у него с CPU.

Небольшая разница

Простыми словами, GPU - это графический процессор, иногда его именуют видеокартой, что отчасти является ошибкой. Видеокарта - это готовое компонентное устройство, в состав которого как раз и входит нами описываемый процессор. Он способен обрабатывать команды для формирования трёхмерной графики. Стоит отметить, что он является для этого ключевым элементом, от его мощности зависит быстродействие и различные возможности видеосистемы в целом.

Графический процессор имеет свои отличительные особенности по сравнению с его собратом CPU. Основное различие кроется в архитектуре, на которой он построен. Архитектура GPU построена таким образом, что позволяет обрабатывать большие массивы данных более эффективно. CPU, в свою очередь, обрабатывает данные и задачи последовательно. Естественно, не стоит воспринимать эту особенность как минус.

Виды графических процессоров

Существует не так много видов графических процессоров, один из них именуется, как дискретный, и применяется на отдельных модулях. Такой чип достаточно мощный, поэтому для него требуется система охлаждения из радиаторов, кулеров, в особо нагруженных системах может применяться жидкостное охлаждение.

Сегодня мы можем наблюдать значительный шаг в развитие графических компонентов, это обуславливается появлением большого количества видов GPU. Если раньше любой компьютер приходилось снабжать дискретной графикой, чтобы иметь доступ к играм или другим графическим приложениям, то сейчас такую задачу может выполнять IGP - интегрированный графический процессор.

Интегрированной графикой сейчас снабжают практически каждый компьютер (за исключением серверов), будь то, ноутбук или настольный компьютер. Сам видео-процессор встроен в CPU, что позволяет значительно снизить энергопотребление и саму цену устройства. Кроме того, такая графика может быть и в других подвидах, например: дискретная или гибридно-дискретная.

Первый вариант подразумевает наиболее дорогое решение, распайку на материнской плате или же отдельный мобильный модуль. Второй вариант называется гибридным неспроста, фактически он использует видеопамять небольшого размера, которая распаяна на плате, но при этом способен расширять её за счёт оперативной памяти.

Естественно, такие графические решения не могут поравняться с полноценными дискретными видеокартами, но уже сейчас показывает достаточно хорошие показатели. В любом случае, разработчикам есть куда стремиться, возможно за таким решением будущее.

Ну а на этом у меня, пожалуй, все. Надеюсь, что статья вам понравилась! Жду вас снова у себя на блоге в гостях. Удачи вам. Пока-пока!

Многие видели аббревиатуру GPU, но не каждый знает, что это такое. Это компонент , который входит в состав видеокарты . Иногда его называют видеокарта, но это не правильно. Графический процессор занимается обработкой команд, которые формируют трехмерное изображение. Это основной элемент, от мощности которого зависит быстродействие всей видеосистемы.

Есть несколько видов таких чипов – дискретный и встроенный . Конечно, сразу стоит оговорить, что лучше первый. Его ставят на отдельные модули. Он мощный и требует хорошего охлаждения . Второй устанавливается практически на все компьютеры. Он встраивается в CPU, делая потребление энергии в разы ниже. Конечно, с полноценными дискретными чипами ему не сравниться, но на данный момент он показывает довольно хорошие результаты .

Как работает процессор

GPU занимается обработкой 2D и 3D графики. Благодаря GPU ЦП компьютера становится свободнее и может выполнять более важные задачи. Главная особенность графического процессора в том, что он старается максимально увеличить скорость расчета графической информации. Архитектура чипа позволяет с большей эффективностью обрабатывать графическую информацию, нежели центральный CPU ПК.

Графический процессор устанавливает расположение трехмерных моделей в кадре. Занимается фильтрацией входящих в них треугольников, определяет, какие находятся на виду, и отсекает те, которые скрыты другими объектами.