Графический процессор карты. Графический процессор (особенности функционирования и структуры). Вычисления на GPU

Встроенный графический процессор как для геймеров, так и для нетребовательных пользователей играет важную роль.

От него зависит качество игр, фильмов, просмотра видео в интернете и изображений.

Принцип работы

Графический процессор интегрируется в материнскую плату компьютера - так выглядит встроенный графический .

Как правило, используют его, чтобы убрать необходимость установки графического адаптера - .

Такая технология помогает снизить себестоимость готового продукта. Кроме того, благодаря компактности и нетребовательного энергопотребления таких процессоров их часто устанавливают в ноутбуки и маломощные настольные компьютеры.

Таким образом, встроенные графические процессоры заполонили эту нишу настолько, что 90% ноутбуков на полках магазинов США имеют именно такой процессор.

Вместо обычной видеокарты во встроенных графиках часто вспомогательным средством служит сама оперативная память компьютера.

Правда, такое решение несколько ограничивает производительность девайса. Всё же сам компьютер и графический процессор используют одну шину для памяти.

Так что подобное “соседство” сказывается на выполнении задач, особенно при работе со сложной графикой и во время игрового процесса.

Виды

Встроенная графика имеет три группы:

1. Графика с разделяемой памятью - устройство, в основе которого совместное с главным процессором управление оперативной памятью. Это значительно уменьшает стоимость, улучшает систему энергосбережения, однако ухудшает производительность. Соответственно, для тех, кто работает со сложными программами, встроенные графические процессоры такого вида с большей вероятностью не подойдут.
2. Дискретная графика - видеочип и один-два модуля видеопамяти распаяны на системной плате. Благодаря этой технологии существенно улучшается качество изображения, а также становится возможным работать с трехмерной графикой с наилучшими результатами. Правда, заплатить за это придется немало, а если вы и подыскиваете высокомощный процессор по всем параметрам, то стоимость может быть неимоверно высокой. К тому же, счет за электричество несколько вырастет - энергопотребление дискретных графических процессоров выше обычного.
3. Гибридная дискретная графика - сочетание двух предыдущих видов, что обеспечило создание шины PCI Express. Таким образом, доступ к памяти осуществляется и через распаянную видеопамять, и через оперативную. С помощью этого решения производители хотели создать компромиссное решение, но оно все же не нивелирует недостатки.

Производители

Занимаются изготовлением и разработкой встроенных графических процессоров, как правило, крупные компании - , и , но подключаются к этой сфере и многие небольшие предприятия.

Сделать это несложно. Найдите надпись Primary Display или Init Display First. Если не видите что-то такое, поищите Onboard, PCI, AGP или PCI-E (всё зависит от установленных шин на материнку).

Выбрав PCI-E, к примеру, вы включаете видеокарту PCI-Express, а встроенную интегрированную отключаете.

Таким образом, чтобы включить интегрированную видеокарту нужно найти соответствующие параметры в биосе. Часто процесс включения автоматический.

Отключить

Отключение лучше проводить в БИОСе. Это самый простой и незатейливый вариант, подходящий для практически всех ПК. Исключением являются разве что некоторые ноутбуки.

Снова же найдите в БИОС Peripherals или Integrated Peripherals, если вы работаете на десктопе.

Для ноутбуков название функции другое, причем и не везде одинаковое. Так что просто найдите что-то относящиеся к графике. К примеру, нужные опции могут быть размещены в разделах Advanced и Config.

Отключение тоже проводится по-разному. Иногда хватает просто щелкнуть “Disabled” и выставить PCI-E видеокарту первой в списке.

Если вы пользователь ноутбука, не пугайтесь, если не можете найти подходящий вариант, у вас априори может не быть такой функции. Для всех остальных устройств же правила простые - как бы не выглядел сам БИОС, начинка та же.

Если вы имеете две видеокарты и они обе показаны в диспетчере устройств, то дело совсем простое: кликнете на одну из них правой стороной мышки и выберите “отключить”. Правда, учитывайте, что дисплей может потухнуть. У , скорее всего, так и будет.

Однако и это решаемая проблема. Достаточно перезагрузить компьютер или же по .

Все последующие настройки проведите на нем. Если не работает данный способ, сделайте откат своих действий с помощью безопасного режима. Также можете прибегнуть и к предыдущему способу - через БИОС.

Две программы - NVIDIA Control Center и Catalyst Control Center - настраивают использование определенного видеоадаптера.

Они наиболее неприхотливы по сравнению с двумя другими способами - экран вряд ли выключится, через БИОС вы тоже случайно не собьете настройки.

Для NVIDIA все настройки находятся в разделе 3D.

Выбрать предпочитаемый видеоадаптер можно и для всей операционной системы, и для определенных программ и игр.

В ПО Catalyst идентичная функция расположена в опции «Питание» в подпункте “Switchable Graphics”.

Таким образом, переключиться между графическими процессорами не составляет особого труда.

Есть разные методы, в частности, и через программы, и через БИОС, Включение или выключение той или иной интегрированной графики может сопутствоваться некоторыми сбоями, связанных преимущественно с изображением.

Может погаснуть или просто появиться искажения. На сами файлы в компьютере ничего не должно повлиять, разве что вы что-то наклацали в БИОСе.

Заключение

В итоге, встроенные графические процессоры пользуются спросом за счет своей дешевизны и компактности.

За это же придется платить уровнем производительности самого компьютера.

В некоторых случая интегрированная графика просто необходима - дискретные процессоры идеальны для работы с трехмерными изображениями.

К тому же, лидеры отрасли - Intel, AMD и Nvidia. Каждый из них предлагает свои графические ускорители, процессоры и другие составляющие.

Последние популярные модели - Intel HD Graphics 530 и AMD A10-7850K. Они довольно функциональны, но имеют некоторые огрехи. В частности, это относится к мощности, производительности и стоимости готового продукта.

Включить или отключить графический процессор со встроенным ядром можно или же самостоятельно через БИОС, утилиты и разного рода программы, но и сам компьютер вполне может сделать это за вас. Всё зависит от того, какая видеокарта подключена к самому монитору.

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.

GPU (Graphics Processing Unit) — это процессор, предназначенный исключительно для операций по обработке графики и вычислений с плавающей точкой. Он в первую очередь существует для того, чтобы облегчить работу основного процессора, когда дело касается ресурсоемких игр или приложений с 3D-графикой. Когда вы играете в какую-либо игру, GPU отвечает за создание графики, цветов и текстур, в то время как CPU может заняться искусственным интеллектом или расчетами механики игры.

На что мы смотрим в первую очередь, выбирая себе смартфон? Если на минутку отвлечься от стоимости, то в первую очередь мы, конечно, выбираем размер экрана. Затем нас интересует камера, объем оперативной, количество ядер и частота работы процессора. И тут все просто: чем больше, тем лучше, а чем меньше, тем, соответственно, хуже. Однако в современных устройствах используется еще и графический процессор, он же GPU. Что это такое, как он работает и почему про него важно знать, мы расскажем ниже.

Архитектура графического процессора не сильно отличается от архитектуры CPU, однако она более оптимизирована для эффективной работы с графикой. Если заставить графический процессор заниматься любыми другими расчетами, он покажет себя с худшей стороны.

Видеокарты, которые подключаются отдельно и работают на высоких мощностях, существуют только в ноутбуках и настольных компьютерах. Если мы говорим об -устройствах, то мы говорим об интегрированной графике и том, что мы называем SoC (System-on-a-Chip). К примеру, в процессоре интегрирован графический процессор Adreno 430. Память, которую он использует для своей работы, это системная память, в то время как для видеокарт в настольных ПК выделяется доступная только им память. Правда, существуют и гибридные чипы.

В то время как процессор с несколькими ядрами работает на высоких скоростях, графический процессор имеет много процессорных ядер, работающих на низких скоростях и занимающихся лишь вычислением вершин и пикселей. Обработка вершин в основном крутится вокруг системы координат. GPU обрабатывает геометрические задачи, создавая трехмерное пространство на экране и позволяя объектам перемещаться в нем.

Обработка пикселей является более сложным процессом, требующим большой вычислительной мощности. В этот момент графический процессор накладывает различные слои, применяет эффекты, делает все для создания сложных текстур и реалистичной графики. После того как оба процесса будут обработаны, результат переносится на экран вашего смартфона или планшета. Все это происходит миллионы раз в секунду, пока вы играете в какую-нибудь игру.

Конечно же, этот рассказ о работе GPU является весьма поверхностным, но его достаточно для того, чтобы составить правильное общее представление и суметь поддержать разговор с товарищами или продавцом электроники либо понять — почему ваше устройство так сильно нагрелось во время игры. Позднее мы обязательно обсудим преимущества тех или иных GPU в работе с конкретными играми и задачами.

По материалам AndroidPit

Не многие пользователи знают, что видеокарты могут выполнять намного больше, чем просто отображать картинку на мониторе. Используя CUDA, Stream и остальные подобные технологии, можно существенно поднять производительность компьютера, взвалив на себя не свои вычисления. Ниже будет описан принцип работы.

Чтобы вывести на экран непрерывные кадры в какой-нибудь современной игры, компьютеру требуется хорошая производительность. Стоит предположить, что современные видеокарты по производительности соответствуют свежим версиям процессоров.

Стоит отметить, что когда видеоадаптер простаивает и не выполняет обработку изображения, ее возможности остаются невостребованными. Чтобы не было такого простоя и можно было взвалить на нее некоторые обязанности, что снизит нагрузку на процессор, необходимо применять специальные опции ускорения компьютера. Ниже будет подробная инструкция о принципах работы этой технологии, которая может увеличить производительность ПК.

Каким образом видеоплата увеличивает скорость работы компьютера?

Воспользоваться возможностями видеокарт могут только специальные приложения. Данные программы могут совмещаться с видеокартой и используют одну из 4-х технологий физического ускорения.

CUDA. Данную разработку создала корпорация Nvidia. Эта технология может применяться для проведения сложных вычислительных манипуляций и для редактирования видео и картинок.

Stream. Эта технология механического ускорения аналогична первой, но разработана изготовителем видеоадаптеров AMD.
Обе эти технологии поддерживаются всеми операционками, кроме Mac OS, и используют только с видеокартами подходящего изготовителя. Создатели ПО вынуждены проводить дополнительную работу, чтобы видеокарты обоих разработчиков смогли увеличивать скорость работы их приложений. Ниже представлены технологии, которые способны работать с платами обоих изготовителей.

OpenCL. Эта технология была выпущена корпорация Apple в 2008 году и поддерживается всеми операционками и любым ПО. Однако, на сегодняшний день нет приложений для ускорения компьютера с использованием этой технологии. Кроме того, по увеличению продуктивности OpenCL существенно позади от первых двух технологий.

DirectCompute. Эта технология была встроена компанией Microsoft в DirectX 11. Но она способна работать только на операционках Windows 7 и Vista, и то с небольшим пакетом приложений.

Какое увеличение производительности предоставляет видеокарта?

Прирост непосредственно зависит от графического адаптера и производительности остальных элементов компьютера. Увеличение производительности устанавливается утилитами и проводимыми операциями. На современном среднем ПК увеличение скорости преобразования высококачественного видео может достигать до 20-ти раз. А вот редактирование фильтрами и спецэффектами фотоснимком может ускориться в триста раз.

Что влияет на высокую продуктивность CUDA и подобных технологий?

CPU на материнке при выполнении сложных задач изначально разделяет процесс на несколько поменьше, а после выполняет их последовательную обработку. Полученный промежуточный результат размещается в маленькой, но быстрой памяти процессора. Когда отделы памяти переполняются, файлы перемещаются в кэш-память, которая также расположена в процессоре. Но на обмен информацией между процессором и оперативкой требуется довольно много времени, поэтому скорость получается не совсем высокой.

Видеокарты иногда могут проводить такие манипуляции значительно быстрее. На это может влиять несколько обстоятельств. Одно из них параллельные вычисления. При необходимости провести несколько подобных манипуляций, некоторые из них могут проводиться графическим модулем совместно с процессором.

К примеру, при работе с видео или картинками утилите необходимо изменять огромное количество пикселей, и при этом используя повторяющиеся способы. Специально для этого графический адаптер обладает сотнями мелких процессоров, которые носят названия потоковые.

Кроме того, необходим быстрый доступ к памяти. По аналогии с центральными процессами, графические адаптеры также располагают своей промежуточной памятью и оперативкой. Но в этом случае они обладают множеством регистров скоростной памяти, что существенно увеличивает скорость вычислений.

Какое число потоковых CPU обладают видеокарты?

На это влияет модель процессора. К примеру, GeForse GTX 590 располагает двумя модулями Fermi, каждый из которых обладает 512 потоковыми CPU. Одна из мощнейших видеоплат от AMD — Radeon HD 6990 – также оснащена парой модулей, в каждом из которых по 1536 процессоров. Но при всем этом, HD 6990 существенно проигрывает GTX 590 по скорости.

Как запустить CUDA или Stream?

Ничего запускать не следует, так как технологии представляют собой элемент аппаратной части видеокарт. После того, как драйвер графического адаптера установить приложение, которое поддерживает какую-то технологию, тогда автоматически произойдет увеличение скорости работы компьютера. Чтобы получить полную производительность, необходимо инсталлировать свежую версию драйвера.
Стоит отметить, что пользователям видеокарт AMD требуется скачать и инсталлировать набор AMD Media Codec Package.

Почему не все утилиты работают с этими технологиями?

До того момента, пока OpenCL не будет широко распространен, создателям программного обеспечения надо подстраивать каждое приложение для возможности работать с видеоплатами Nvidia и AMD. Но при этом не каждый производитель пойдет на дополнительные расходы.

Кроме того, не все приложения имеют возможность обеспечивать постоянный поток несложных операций вычислений, которые могут происходить параллельно. Это может отлично сработать совместно с программами по редактированию видео и графики. Для почтовиков или текстовых редакторов эти технологии не сильно помогут.

Супер ПК

К примеру, китайский ПК Tianhe-1А располагает 7168 графическими модулями Nvidia, которые поддерживают отличную производительность. При этом проходит 2,5 трлн вычислений в секунду. Этот компьютер расходует 4 мегаватта энергии. Столько электричества расходует городок с пятью тысячами человек населения.

Способен ли графический адаптер заменить центральный?

Такую замену провести невозможно. Устройство этих процессоров полностью разное. CPU представляет собой универсальный вычислительный блок, который имеет возможность обрабатывать и пересылать информацию другим элементам ПК. В свою очередь, видеокарты являются узконаправленными устройствами, несмотря на то, что выполняют маленькое количество операций, но при этом с высокой скоростью.

Что будет в будущем: универсальные чипы

Чтобы увеличить производительность CPU, корпорации Intel и AMD постоянно добавляют ядра в свои процессоры. Кроме того, они постоянно добавляют новые технологии, которые способны увеличить эффективность вычислительных операций и возможность параллельной обработки информации.

По сравнению с центральными процессорами, видеокарты уже располагают большим количеством простых ядер, которые способны очень быстро выполнить комплексные вычисления.

Но получается так, что начальные отличия в принципах работы видеокарты и CPU понемногу стираются. Поэтому разработка универсального чипа очень логична. На сегодняшний день пользователи компьютера могут использовать весь потенциал видеокарты без дорогих графических чипов.

Современные процессоры от ведущих разработчиков, на данный момент могут продемонстрировать возможность соединить графический адаптер и CPU и работать, как один универсальный вычислительный блок.

В любом из чипов ядра CPU и видеокарты размещаются на единственном кристалле. Это предоставляет возможность быстрее разделить вычислительные манипуляции между ядрами. Эти применяемые технологии носят имя Intel Quick Sync и AMD Арр. В данное время уже имеются отдельные приложения, которые применяют подобную технологию.

В общем, это все, что необходимо знать о различиях центрального процессора и видеокарты. Как видно из написанного, графический процессор способен выполнять некоторые операции центрального, особенно это касается современных компьютеров с мощными видеокартами.

А вы знаете, как выбрать для работы приложения или игры более предпочтительный графический процессор из двух имеющихся вариантов? Если нет, то владельцам ноутбуков предлагаю ознакомиться с этой статьей.

На сегодняшний день даже средний по стоимости и производительности ноутбук поставляется с двумя видеокартами. Первая, работающая по умолчанию — это встроенная, вторая — дискретная. Дополнительным графическим процессором в основном комплектуются игровые модели ноутбуков, но не редкость найти его и на неигровой установке.

Из встроенных выбор невелик и обычно это чип от Intel, а вот дискретные могут быть как и от Nvidia, так и от AMD. Это самые распространённые и поверенные пользователями в работе продукты. И производители, в первую очередь, стараются комплектовать устройства исходя из наших с вами предпочтений.

Теперь кратко рассмотрим сам процесс взаимодействия двух видеокарт. Когда требования какого-либо работающего приложения превышают возможности встроенной карты, ваша система автоматически переключается на работу с дискретной. Это происходит, в основном, когда вы начинаете играть в игры.

Как уже упоминалось выше, на рынке ПК первенство держат два основных производителя графических процессоров. Стоит отметить, что наиболее широко применяемый Nvidia, использует относительно новую технологию «Optimus». Её функциональность заключается в том, что всякий раз, когда она обнаруживает, что программа или игра нуждается в дополнительных, более мощных ресурсах, автоматически задействуется выделенный GPU.

А сейчас я покажу вам, как можно легко заставить приложение использовать высокопроизводительный или интегрированный GPU на выбор пользователя. Сегодня это будет продемонстрировано только с NVIDIA и Intel.

ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР

Откройте Панель управления NVIDIA. Самый простой и быстрый способ — это кликнуть правой кнопкой мыши на соответствующем значке, размещенном на Панели задач в нижнем правом углу. Перейдите в меню «Рабочий стол» и установите отметку напротив пункта «Добавить пункт в контекстное меню».

Теперь, после этих простых действий, вы сможете нажать правой кнопкой мыши на ярлыке любого приложения и, в появившемся пункте меню, выбрать один из двух вариантов запуска.

ПОСТОЯННЫЙ ЗАПУСК

А если вы решили постоянно только с использованием дискретной видеокарты, то необходимо в Панели управления перейти в раздел «Управление параметрами 3D», выбрать вкладку «Программные настройки» и установить в п.1 необходимую игру или программу, а в п.2 выбрать нужную видеокарту, после чего нажать на кнопку «Применить».

Вот и все! Посетите и ознакомьтесь со всеми имеющимися компьютерными советами. Станьте участником нашей группы в FB, где сможете получить помощь, а также участвовать в обсуждениях или публиковать свою точку зрения.