Perspektiva rozvoje průmyslu GPU v roce 2020

Hledáme stopy vývoje od světových gigantů

Funkce a klasifikace GPU

GPU (jednotka grafického zpracování, grafický procesor) je také známý jako zobrazovací čip. Používá se hlavně v osobních počítačích, pracovních stanicích, hostitelích her a mobilních zařízeních (chytré telefony, tablety, zařízení VR) ke spouštění grafických operací.

Struktura určuje, že GPU je vhodnější pro paralelní výpočty. Hlavní rozdíl mezi GPU a CPU spočívá v architektuře mezipaměti na čipu a ve struktuře operační jednotky digitální logiky: počet jader GPU (zejména výpočetních jednotek Alu) je mnohem větší než u CPU, ale jeho struktura je jednodušší než ta CPU, proto se tomu říká vícejádrová struktura. Vícejádrová struktura je velmi vhodná pro paralelní odesílání stejného toku instrukcí do vícejádrového procesu za použití různých vstupních dat k provádění, aby bylo možné dokončit rozsáhlé a jednoduché operace při zpracování grafiky, jako je stejná transformace souřadnic pro každou vrchol a výpočet hodnoty barvy každého vrcholu podle stejného modelu osvětlení. GPU využívá své výhody zpracování obrovských dat a vyrovnává nedostatek dlouhé latence zlepšením celkové propustnosti dat.

Obecně řečeno, spotřebitelé budou věnovat větší pozornost výkonu CPU (centrální procesorové jednotky) při nákupu spotřební elektroniky, jako jsou mobilní telefony nebo notebooky, jako je značka, řada a počet jader CPU, zatímco GPU je věnována menší pozornost. GPU (jednotka grafického zpracování), stejně jako grafický procesor, je druh mikroprocesoru, který umí provádět operace související s obrazem a grafikou na osobních počítačích, pracovních stanicích, herních automatech a některých mobilních zařízeních (jako jsou tablety, chytré telefony atd.) . Na začátku zrodu PC byla myšlenka GPU a všechny grafické výpočty byly prováděny CPU. Rychlost použití grafického výpočtu pomocí CPU je však pomalá, a proto je speciální grafická akcelerátorová karta navržena tak, aby pomohla s grafickým výpočtem. Později NVIDIA navrhla koncept GPU, který povýšil GPU do stavu samostatné výpočetní jednotky.

CPU se obvykle skládá z logické operační jednotky, řídicí jednotky a paměťové jednotky. Ačkoli má CPU více jader, celkový počet není větší než dvě číslice a každé jádro má dostatek mezipaměti; CPU má dostatek počtu a logických provozních jednotek a má mnoho hardwaru k urychlení úsudku větve a ještě složitějšího logického úsudku. Proto má CPU super logické schopnosti. Výhoda GPU spočívá ve vícejádrovém procesoru, počet jader je mnohem větší než u procesorů, které mohou dosáhnout stovek, každé jádro má relativně malou mezipaměť a počet jednotek digitální logické operace je malý a jednoduchý. Proto je GPU vhodnější pro datové paralelní výpočty než CPU

Existují dva způsoby, jak klasifikovat GPU, jeden je založen na vztahu mezi GPU a CPU, druhý je založen na aplikační třídě GPU. Podle vztahu k CPU lze GPU rozdělit na nezávislé CPU a GPU. Nezávislý grafický procesor je obvykle přivařen na desce s plošnými spoji grafické karty a je umístěn pod ventilátorem grafické karty. Nezávislý grafický procesor používá vyhrazenou paměť displeje a šířka pásma grafické paměti určuje rychlost připojení s grafickým procesorem. Integrovaný GPU je obecně integrován do CPU. Integrovaný GPU a CPU sdílejí ventilátor a mezipaměť. Integrovaný GPU má dobrou kompatibilitu, protože design, výroba a ovladač integrovaného GPU jsou dokončeny výrobcem CPU. Navíc díky integraci CPU a GPU je prostor integrovaného GPU malý; výkon integrovaného GPU je relativně nezávislý a spotřeba energie a náklady na integrovaný GPU jsou relativně nezávislé díky integraci CPU a CPU. Nezávislý grafický procesor má nezávislou grafickou paměť, větší prostor a lepší odvod tepla, takže výkon nezávislé grafické karty je lepší; ale potřebuje další prostor, aby splnil složité a obrovské potřeby zpracování grafiky a poskytl efektivní aplikace pro kódování videa. Silný výkon však znamená vyšší spotřebu energie, nezávislé grafické procesory vyžadují další napájení a cena je vyšší.

Podle typu aplikačního terminálu jej lze rozdělit na pcgpu, serverový GPU a mobilní GPU. Pcgpu se aplikuje na PC. Podle umístění produktu lze použít buď integrovaný GPU, nebo samostatný GPU. Například pokud je PC převážně nenáročná kancelář a úpravy textu, obecný produkt se rozhodne nést integrovaný GPU; pokud počítač potřebuje produkovat obrázky ve vysokém rozlišení, upravovat videa, vykreslovat hry atd., vybraný produkt bude mít samostatný grafický procesor. GPU serveru se aplikuje na servery, které lze použít pro profesionální vizualizaci, výpočetní akceleraci, hluboké učení a další aplikace. Podle vývoje řady technologií, jako je cloud computing a umělá inteligence, bude GPU serveru hlavně nezávislým GPU. Mobilní terminál je stále tenčí a vnitřní síťový prostor terminálu se rychle zmenšil kvůli nárůstu více funkčních modulů. Současně, pokud jde o zpracování videa a obrazu mobilním terminálem, byl integrovaný GPU schopen splnit požadavky. Mobilní GPU proto obecně přijímá integrovaný GPU.