Vyhliadky na vývoj odvetvia GPU v roku 2020

Hľadáme stopy vývoja od svetových gigantov

Funkcia a klasifikácia GPU

GPU (grafická procesorová jednotka, grafický procesor) je tiež známy ako zobrazovací čip. Používa sa hlavne v osobných počítačoch, pracovných staniciach, hostiteľoch hier a mobilných zariadeniach (chytré telefóny, tablety, počítače VR) na vykonávanie grafických operácií.

Štruktúra určuje, že GPU je vhodnejší pre paralelné výpočty. Hlavný rozdiel medzi GPU a CPU spočíva v architektúre medzipamäte medzipamäte a štruktúre operačnej jednotky digitálnej logiky: počet jadier GPU (najmä Alu výpočtových jednotiek) je oveľa väčší ako počtu CPU, ale jeho štruktúra je oproti tomu jednoduchšia CPU, takže sa tomu hovorí viacjadrová štruktúra. Štruktúra viacerých jadier je veľmi vhodná na paralelné odoslanie rovnakého toku inštrukcií do viacerých jadier pomocou rôznych vstupných údajov na vykonanie rozsiahlych a jednoduchých operácií pri grafickom spracovaní, ako napríklad rovnaká transformácia súradníc pre každú z nich. vrchol a výpočet hodnoty farby každého vrcholu podľa rovnakého modelu osvetlenia. GPU využíva svoje výhody spracovania obrovských dát a vyrovnáva nedostatok dlhej latencie vylepšením celkovej dátovej priepustnosti.

Všeobecne povedané, spotrebitelia budú venovať väčšiu pozornosť výkonu CPU (centrálnej procesorovej jednotky) pri nákupe spotrebnej elektroniky, ako sú mobilné telefóny alebo notebooky, ako napríklad značka, séria a počet jadier CPU, zatiaľ čo GPU sa venuje menšia pozornosť. GPU (grafická procesorová jednotka), rovnako ako grafický procesor, je druh mikroprocesora, ktorý umožňuje vykonávať operácie súvisiace s obrazom a grafikou na osobných počítačoch, pracovných staniciach, herných automatoch a niektorých mobilných zariadeniach (napríklad tabletových počítačoch, inteligentných telefónoch atď.) . Na začiatku zrodu PC bola myšlienka GPU a všetky grafické výpočty boli vykonávané CPU. Rýchlosť použitia grafického výpočtu pomocou procesora je však pomalá, preto je navrhnutá špeciálna karta grafického akcelerátora, ktorá pomáha pri grafickom výpočte. Neskôr NVIDIA navrhla koncept GPU, ktorý povýšil GPU do stavu samostatnej výpočtovej jednotky.

CPU sa obvykle skladá z logickej operačnej jednotky, riadiacej jednotky a pamäťovej jednotky. Aj keď má CPU viac jadier, celkový počet nie je väčší ako dve číslice a každé jadro má dostatok medzipamäte; CPU má dostatok počtu a logických operačných jednotiek a má veľa hardvéru na urýchlenie posúdenia vetvy a ešte zložitejšieho logického posúdenia. Preto má CPU super logické schopnosti. Výhoda GPU spočíva vo viacjadrovom jadre, počet jadier je oveľa väčší ako v prípade procesora, ktorý môže dosiahnuť stovky, každé jadro má relatívne malú vyrovnávaciu pamäť a počet digitálnych logických operačných jednotiek je malý a jednoduchý. Preto je GPU pre dátové paralelné výpočty vhodnejšia ako CPU

Existujú dva spôsoby klasifikácie GPU, jeden je založený na vzťahu medzi GPU a CPU, druhý je založený na aplikačnej triede GPU. Podľa vzťahu k CPU možno GPU rozdeliť na nezávislý CPU a GPU. Nezávislý grafický procesor je zvyčajne zváraný na doske s plošnými spojmi grafickej karty a je umiestnený pod ventilátorom grafickej karty. Nezávislý grafický procesor využíva vyhradenú pamäť displeja a rýchlosť spojenia s grafickým procesorom určuje šírka pásma videopamäte. Integrovaný GPU je všeobecne integrovaný do CPU. Integrovaný GPU a CPU zdieľajú ventilátor a medzipamäť. Integrovaný GPU má dobrú kompatibilitu, pretože dizajn, výrobu a ovládač integrovaného GPU dokončuje výrobca procesora. Vďaka integrácii CPU a GPU je navyše priestor integrovaného GPU malý; výkon integrovaného GPU je relatívne nezávislý a spotreba energie a náklady na integrovaný GPU sú relatívne nezávislé z dôvodu integrácie CPU a CPU. Nezávislý grafický procesor má nezávislú videopamäť, väčší priestor a lepší odvod tepla, takže výkon nezávislej grafickej karty je lepší; ale potrebuje ďalší priestor na splnenie zložitých a obrovských potrieb grafického spracovania a na zabezpečenie efektívnych aplikácií na kódovanie videa. Vysoký výkon však znamená vyššiu spotrebu energie, nezávislé grafické procesory vyžadujú dodatočné napájanie a náklady sú vyššie.

Podľa typu aplikačného terminálu ho možno rozdeliť na pcgpu, serverový GPU a mobilný GPU. Pcgpu sa aplikuje na PC. Podľa umiestnenia produktu je možné použiť buď integrovaný GPU, alebo samostatný GPU. Napríklad, ak je počítač hlavne ľahkou kancelárskou a textovou úpravou, všeobecný produkt sa rozhodne nosiť integrovaný GPU; ak počítač potrebuje na výrobu obrázkov vo vysokom rozlíšení, úpravu videa, vykreslenie hier atď., vybraný produkt bude mať samostatný grafický procesor. Serverový grafický procesor sa aplikuje na servery, ktoré sa dajú použiť na profesionálnu vizualizáciu, výpočtovú akceleráciu, hlboké učenie a ďalšie aplikácie. Podľa vývoja radu technológií, ako sú cloud computing a umelá inteligencia, bude GPU servera hlavne nezávislým GPU. Mobilný terminál je čoraz tenší a vnútorný čistý priestor terminálu sa rapídne zmenšil v dôsledku nárastu viacerých funkčných modulov. Zároveň, pokiaľ ide o spracovanie videa a obrazu mobilným terminálom, integrovaná grafická karta bola schopná splniť požiadavky. Preto mobilný GPU všeobecne prijíma integrovaný GPU.