У рачунарским уређајима имамо јединицу за обраду која обрађује податке. Ова јединица је позната као централна процесна јединица. Главни задаци ове јединице укључују кодирање и декодирање података, складиштење података, обраду и компајлирање података, извршавање података итд. Процесори одређује брзину обраде или рада уређаја. Када радите на великој количини података, потребно је веће складиште меморије. Данас, са порастом техника обраде слика, уживамо у сликама високе дефиниције, јасној графици итд. Математички захтијеви који су потребни за ове технике су веома велики и захтијева бржу јединицу за обраду. Да би се ово превазишло, графичка процесна јединица (ГПУ) дошла је у центар пажње.
Шта је јединица за графичку обраду?
Процесорске јединице су запослене за израчун у рачунарском уређају. Појавом технолошких концепата попут 3Д слика, видео записа високе дефиниције, графике итд. Да би се ови концепти применили на хардверском уређају, велике и сложене математичке операције морају се изводити великом брзином.
Централна процесна јединица, иако има високу фреквенцију, не може ефикасно да обрађује прорачуне тако великог обима. Тако је уведена наменска процесорска јединица за извршавање већих прорачуна са високом фреквенцијом. Ова јединица за обраду названа је јединица за графичку обраду. ГПУ је специјализовани електронски уређај који се углавном користи за прорачуне на основу рачунарске графике и обраде слика. Они су или уграђени у СоЦ заједно са микропроцесором или главним процесором или су доступни као самостални чипови са наменским меморијским јединицама.
Рачунске функције
За прорачуне повезане са 3Д рачунарском графиком, ГПУ користи транзисторе присутне у свом дизајну. Прорачуни око 3Д графике укључују геометријске операције као што су ротација и превођење врхова у различите координатне системе, мапирање текстура и приказивање полигона. Многе недавне функције ГПУ-а такође укључују функционалност ЦПУ-а, технике прекомерног узорковања и интерполације за смањење алијаса.
Данас је примећен огроман пораст употребе ГПУ-а са порастом технологија дубоког учења и машинског учења. Да би се обучио модел дубоког учења, мора се обавити већи број сложених прорачуна. Коришћење ГПУ-а олакшало је обуку модела машинског учења.
Утврђено је да су јединице за графичку обраду 250 пута брже од ЦПУ-а. У ГПУ убрзаном декодирању видео записа, ГПУ изводи делове процеса декодирања видео записа и накнадне обраде видео записа. АПИ који се најчешће користи у ове сврхе су ДкВА, ВДПАУ, ВААПИ, КсвМЦ, КсвБА. Овде је ДкВА за оперативни систем заснован на Виндовс-у, а преостали су за оперативне системе засноване на Линук-у и Уник-у. КсвМЦ може декодирати само видео записе кодиране МПЕГ-1 и МПЕГ-2.
Процеси видео декодирања које ГПУ може да изведе су следећи-
- Компензација покрета
- Инверзна дискретна трансформација косинуса
- Инверзна модификована дискретна косинусна трансформација.
- Филтер за деблокирање у петљи
- Предвиђање унутар оквира
- Инверзна квантизација
- Декодирање променљиве дужине
- Просторно-временско преплетање
- Аутоматско откривање извора преплитања
- Битстреам обрада
- Савршено позиционирање пиксела
Архитектура графичке процесне јединице
ГПУ се обично користи као копроцесор заједно са ЦПУ-ом. Овим ЦПУ може да врши научно и инжењерско рачунарство опште намене са већом фреквенцијом. Овде се дуготрајан и рачунски интензиван део кода премешта на ГПУ, док преостали код и даље ради на ЦПУ. ГПУ врши паралелну обраду кода чиме побољшава перформансе система. Ова врста рачунарства позната је као хибридно рачунање.
Архитектура графичке процесне јединице
За разлику од ЦПУ који садржи две до осам ЦПУ језгара, ГПУ се састоји од стотина мањих језгара. Сва ова језгра раде заједно у паралелној обради. Да би ефикасно користили функције паралелне рачунарске архитектуре ГПУ-а, програмери апликација у компанији НВИДИА дизајнирали су модел паралелног програмирања назван „ЦУДА“.
ГПУ архитектура се разликује на основу свог модела. Општа архитектура ГПУ-а састоји се од више кластера обраде. Ови кластери садрже више проточних мултипроцесора. Овде је сваки од стримованих мултипроцесори садржи слој кеша инструкција слоја-1 заједно са припадајућим језгрима.
ГПУ обрасци
На основу њихове функционалности и метода обраде, на тржишту су доступни различити облици ГПУ-а. Постоје два главна облика ГПУ-а у личним рачунарима - наменска графичка картица, интегрисана графика. Наменска графичка картица је такође позната и као Дискретни ГПУ. Интегрисана графика је такође позната и као Унифиед мемори арцхитецтуре, заједничка графичка решења.
Већина ГПУ-а је дизајнирана с обзиром на њихове апликације попут 3Д обраде графике, играња итд. ГеФорцеГТКС је посебно дизајниран за игре, Нвидиа Титан је дизајниран за рачунарство у облаку, Нвидиа Куадро је дизајниран за радне станице и 3Д анимације, Нвидиа Тесла дизајнирана за облак радна станица и обука о вештачкој интелигенцији, Нвидиа Дриве ПКС дизајниран за аутоматизовани аутомобил итд.
Наменска графичка картица
Системи са наменским ГПУ-ом познати су као „ДИС системи“. Овде се наменски односи на чињеницу да ови ГПУ чипови имају наменски РАМ користи искључиво картица. Они се обично повезују са матичном плочом помоћу слотова за проширење као што су ПЦИ Екпресс или Аццелератед Грапхицс Порт. Ови чипови се лако замењују или надограђују. Због ограничења величине и тежине наменски ГПУ на преносним рачунарима повезан је кроз нестандардни слот.
Интегрисана графичка процесна јединица
Ова врста ГПУ-а нема наменску РАМ јединицу. Уместо тога, користи део рачунарске меморије за свој рад. Овај ГПУ се може интегрисати на матичну плочу или као део њеног чипсета, или на истим матрицама са ЦПУ-ом. Они имају мањи капацитет од наменске графичке картице, али су јефтинији за примену. Интел ХД Грапхицс и АМД убрзана процесорска јединица су примери овог ГПУ-а.
Обрада хибридне графике
Функционалност овог ГПУ-а лежи између наменске графичке картице и интегрисане графичке картице. Ово користи део системске меморије и такође има малу наменску кеш меморију. Ова наменска кеш меморија надокнађује велику латенцију РАМ-а. АТИ-јева хипер меморија и Нвидијин ТурбоЦацхе су најчешће коришћене јединице за хибридну графичку обраду.
Обрада стрима и општа обрада ГПУ-а
Они се у народу називају ГПГПУ. Уређај за обраду графике опште намене обично се користи као модификовани процесор тока за извођење рачунарских језгара. Користећи овај концепт, масивна рачунарска снага сенкера модерног графичког акцелератора користи се као рачунарска снага опште намене. За масивне векторске операције, овај метод даје веће перформансе од једноставног ЦПУ-а.
Спољни ГПУ
Слично великом спољном чврстом диску, ова јединица за обраду графике присутна је и на спољној страни рачунарске јединице. Они су такође споља повезани са преносним рачунарима. Преносници обично имају добру количину РАМ-а и довољно моћан ЦПУ. Уместо моћног графичког процесора, лаптоп рачунари имају уграђен мање моћан, али енергетски ефикаснији уграђени графички чип. Они нису довољно моћни за извођење графике игара и не подржавају игре са вишом графиком. Дакле, овај спољни ГПУ се користи са преносним рачунарима за веће перформансе.
Са све већом потражњом за високом графиком и добром резолуцијом слике, повећава се и потражња за моћнијим графичким процесорима. Доступношћу моћног ГПУ-а може се постићи много више у пољу високих технологија обраде попут машинског учења и дубоког учења. ГПУ је такође убрзао страшан процват у индустрији игара. Покренуте су многе високе графичке игре које у потпуности користе снагу ГПУ-а. Који тип ГПУ-а може да се споји на преносне рачунаре?
ФАК
1). Да ли је ГПУ графичка картица?
Графичка картица присутна на рачунарском уређају је читав хардверски део. Док је ГПУ чип присутан на графичкој картици.
2). Шта је бржи ЦПУ или ГПУ?
Данас је ГПУ доступан са већим меморијским јединицама, већом процесорском снагом и већим пропусним опсегом меморије у поређењу са традиционалним ЦПУ-ом. Дакле, утврђено је да је ГПУ отприлике 50 до 100 пута бржи од ЦПУ-а.
3). Колико језгара има ГПУ?
ГПУ ради паралелно рачунање. Има стотине мањих језгара које раде заједно. Ово масивно паралелно рачунање даје ГПУ-у његову супериорну рачунарску снагу.
4). Да ли је РТКС или ГТКС бољи?
У поређењу са ГТКС 1080 Ти, РТКС 2080 има новију технологију и нуди боље, брже перформансе. РТКС је нижи по цени у поређењу са ГТКС-ом.
5). Може ли ГПУ заменити ЦПУ?
ГПУ је бржи од ЦПУ-а. Задатак извршавају врло брзо извршавајући истовремено више задатака. Али може да изводи само одређене радње на вишим фреквенцијама, а сва друга извршења попут управљања прекидима, складиштења података врши ЦПУ. Не, ГПУ не може заменити ЦПУ.
