GPU o unità di elaborazione grafica: che cos’è, a cosa serve e come funziona?

La GPU o l’unità di elaborazione grafica è un componente molto importante nei computer di oggi perché consente di riprodurre grafiche incredibili e, naturalmente, gli utenti possono apprezzarle. Quindi, se sei un grande fan dei videogiochi e dei contenuti ad alta definizione, sei interessato a sapere tutto al riguardo.

Questo componente funziona in modo simile a una CPU , ma principalmente analizza le immagini dei computer senza considerare altri aspetti più generali.

Inoltre, ci sono diversi tipi, ognuno con i suoi pro e contro , e oggi li saprai anche per ottenere la scheda grafica più adatta a te. Ti mostreremo anche le differenze tra esso e la CPU di un computer. Infine, discuteremo del concetto esteso di accelerazione della GPU .

Cos’è la GPU o l’unità di elaborazione grafica e a cosa serve un computer?

Questo è un componente video di dispositivi tecnologici (computer, televisioni, smartphone …) che ha la funzione di elaborare la grafica . Inoltre, aiuta a inviare tutte queste informazioni al monitor.

Questo da un lato interpreta i dati che la CPU ti invia, li ordina e calcola i valori di interesse per memorizzare tutto nella propria memoria; dall’altro esegue un’elaborazione degli archivi e li trasforma , in modo che il dispositivo di output in questione (di solito un monitor), possa analizzarlo e interpretarlo in modo analogo.

Vale la pena ricordare che attualmente include altre funzionalità derivate dal supercalcolo e dalla gestione della rete, nonché sintonizzazione TV, acquisizione video, una conetività speciale con le periferiche …

In ogni caso, il suo lavoro include la generazione di anticalcare, rendering, mappatura delle trame, sfocatura, ombreggiatura, piastrellatura, speculazione, ecc.

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Questo componente, come abbiamo iniziato dicendo, è molto simile a una CPU, qualcosa di simile alla versione di questo per il contesto grafico dell’apparecchiatura . L’unità di elaborazione grafica è un coprocessore che analizza le immagini per cercare di alleggerire il carico della CPU di un computer.

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Pertanto, questo carico è più leggero quando viene elaborato dall’unità centrale e, quindi, può svolgere le sue funzioni più liberamente, senza doverlo forzare.

Fisicamente parlando, troviamo un elemento hardware, chiamato una scheda grafica , che include il set di software e altri elementi che funzionano in queste attività. Uno di questi è la GPU sebbene sia già comune usare entrambi i concetti come sinonimi. Dopotutto, l’unità di elaborazione è la parte principale di quella che è la scheda che, ripetiamo, è l’elemento fisico, l’hardware che contiene tutto.

Di solito, questo è collegato alla scheda madre o alla scheda madre, come avviene con alcuni degli altri componenti di un computer. Può anche essere solo un software e un chip integrato nella scheda o addirittura nella CPU, non collegabile, cioè non è un pezzo da aggiungere (lo vedremo più avanti quando conosciamo i tipi di carte).

Alcuni modi per nominare questa unità, oltre a una scheda grafica (che abbiamo già visto che non sono gli stessi, ma abbiamo deciso di dare loro lo stesso significato) e unità di elaborazione grafica sono scheda video, scheda video o acceleratore grafico.

Parlando del concetto completo di scheda grafica o video, non possiamo non menzionare che altre sue parti sono il GRAM, che è la sua memoria grafica, con accesso casuale (RAMDAC), responsabile della trasformazione di un segnale digitale in analogico e delle uscite che può essere DVI, VGS, HDMI, DP …

Per quanto riguarda il suo aspetto, si presenta negli anni ’80 e proviene, come molti altri sviluppi nel settore, dalla mano di IBM, che ha utilizzato un computer Apple come ispirazione per raggiungere lo sviluppo di quella che sarebbe stata la prima scheda video. Come fatto curioso, indica che questo era intercambiabile. Era di 4 kB ed era collegato a un monitor.

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Funzionamento e caratteristiche della GPU su un PC

Le unità di elaborazione grafica (GPU) sono progettate con molti core di elaborazione che funzionano a basse frequenze di clock . Questa è la procedura opposta alle CPU, che hanno pochi core ma frequenze di clock molto elevate.

Il computer esegue un’analisi delle informazioni inviate dal grafico e le trasforma in informazioni che il dispositivo di output o la periferica possono interpretare.

Allo stato attuale, il design dell’unità di elaborazione grafica include due funzioni principali: elaborazione dei pixel e vertici .

Successivamente, vedremo come ognuno funziona:

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Elaborazione dei vertici

Questo è un lavoro abbastanza semplice per le più moderne unità di elaborazione grafica poiché il consumo di risorse è minimo.

La procedura è la seguente: ottenere le informazioni sui vertici, che sono già state calcolate dalla CPU e quindi elaborare la rotazione, l’ordine spaziale o il segmento del vertice che è più visibile a livello grafico. Con questa procedura puoi continuare con i pixel.

L’elaborazione dei vertici viene eseguita in precedenza dal processore centrale in modo che lo spazio venga riorganizzato, il grafico sia visibile e l’immagine possa iniziare a pixelare.

Elaborazione pixel

Questo è quando vengono elaborati i grafici che l’utente può vedere .

È un processo abbastanza complesso e richiede anche un carico di elaborazione maggiore . Ciò si verifica perché verranno applicati tutti i livelli e gli effetti necessari in modo da ottenere trame molto più lavorate e abbastanza realistiche.

Infine, una volta che le informazioni grafiche vengono elaborate come abbiamo appena visto, vengono portate su un monitor, che saprà come interpretarle.

Tipi di GPU esistenti oggi

Esistono attualmente tre tipi di grafica sul mercato che differiscono principalmente nel modo in cui sono implementati.

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Vediamo quali sono le principali differenze tra loro:

Carte dedicate

Sono le unità grafiche che hanno il massimo potere . Inoltre, hanno una serie di caratteristiche e specifiche per le quali sono state appositamente preparate . Quindi, sono anche i più efficienti. La caratteristica fondamentale di una scheda dedicata è che ha una RAM completamente indipendente , che verrà utilizzata solo dall’unità grafica.

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Una scheda dedicata è quella integrata nella scheda madre collegata da una porta specifica, sebbene non sia sempre la più operativa.

Grafica integrata

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Le unità integrate utilizzano la memoria di sistema per svolgere le proprie funzioni. Nei computer controllati sono i più utilizzati per consumare meno. Sono utilizzati anche in tablet e smartphone.

Il nucleo di queste carte era sempre sulla scheda madre ; ma per i modelli più recenti di AMD e Intel, hanno deciso di integrare queste schede nel processore stesso . Questa è stata chiamata AMD Accelerated Processing Unit (per il marchio AMD) e Intel HD Graphics (ovviamente per il marchio Intel).

Schede ibride

Questi tipi di carte sono ciò che potremmo chiamare a basso costo. Questo perché mantengono prezzi molto bassi ma allo stesso tempo assicurano determinati livelli di potenza adatti praticamente a tutte le apparecchiature di casa e ufficio.

Le schede ibride condividono la memoria di sistema, sebbene integrino una piccola quantità della propria memoria utilizzata per eseguire attività immediate.

Con questo tipo di schede, anche il tempo di latenza della memoria di sistema è ridotto.

Cos’è l’accelerazione della GPU?

L’accelerazione della GPU è stata utilizzata per un po ‘di tempo anche se è ora che questa funzione viene utilizzata per i browser Web, che è dove la vediamo implementata più spesso. Con questa accelerazione si ottengono prestazioni molto migliori e un dispendio energetico inferiore .

La codifica accelerata dell’unità di elaborazione grafica consente di godere di una conversione dell’immagine da 2 a 5 volte maggiore durante l’esecuzione, sia che si tratti di ridondanza, una conversione di grafica o video. Pertanto, la potenza combinata di CPU più GPU viene utilizzata per accelerare il funzionamento di tali applicazioni di analisi e ingegneria.

Il calcolo con accelerazione GPU fa sì che alla GPU venga assegnato il lavoro della parte delle applicazioni in cui i calcoli devono essere eseguiti in modo più esaustivo , mentre il codice più leggero viene eseguito nella CPU. Questo farà credere all’utente che le applicazioni funzionano molto più velocemente.

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In effetti, questa funzione è utilizzata nel campo dell’intelligenza artificiale (con novità in droni e robot) e in alcune applicazioni che richiedono un elevato consumo di CPU quando si risolvono operazioni complicate.

Quali sono le differenze tra CPU e GPU?

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Abbiamo parlato di entrambi in tutto il testo, ma in cosa differiscono? Ciò risiede principalmente nell’architettura di entrambi.

Sebbene i due elementi siano progettati per elaborare i dati, la GPU è più efficiente per il calcolo delle informazioni grafiche , ma è stata creata appositamente per essa. È specializzato per questo compito e potrebbe essere meno efficiente negli altri.

La CPU, essendo un processore per scopi generici, può fare tutti i tipi di calcolo , poiché è stata progettata per elaborare i dati in serie e, di fatto, può anche funzionare le informazioni grafiche.

In effetti, il grafico prende lavoro (grafico) dalla CPU e quando viene applicato un certo livello di accelerazione può eseguire processi paralleli in termini di lavoro grafico.

La GPU è in grado di eseguire molti più programmi contemporaneamente (in parallelo), anche se questi devono essere molto più specifici . La capacità di eseguire lavori paralleli con il grafico può moltiplicare anche il cento percento delle prestazioni che una CPU avrà quando esegue operazioni simili.

Per quanto riguarda la progettazione fisica di una GPU, ha una maggiore quantità di silicio, che consente di eseguire attività molto specifiche in modo efficiente. La CPU segue un’architettura Von Newman e la GPU utilizza il modello circolante, focalizzato sull’elaborazione parallela.

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