Что такое GPU и для чего он нужен?

GPU (графический процессор) отвечает за обработку вычислительно сложных графических функций на компьютере.

Это могут быть такие базовые вещи, как отображение рабочего стола на мониторе - рисование всех пикселей в правильном порядке в нужное время.

GPU также используются при выполнении более трудоемких графических задач, таких как обеспечение четкой и плавной графики во время игры или в бизнес-среде - запуск программ вроде 3D и 4D для моделирования или для видео редакторов типа Adobe Premiere Pro.

GPU бывают двух видов. Первый и наиболее узнаваемый - это модульные "карты", которые чаще всего встречаются в настольных ПК башенного типа и производятся либо Nvidia, либо AMD.

Как правило, производители выпускают новую серию GPU каждый год, и их вставляют в материнскую плату ПК через PCIe-слоты.

Эти карты часто можно "сцеплять" вместе для улучшения производительности с использованием фирменных технологий Nvidia или AMD, известных как SLI и CrossFire соответственно, хотя прирост производительности уменьшается с каждой добавленной картой.

Кроме того, некоторые небольшие компьютеры, такие как ноутбуки и планшеты, полагаются на базовые графические возможности встроенные в процессор. В больших ноутбуках иногда есть дискретные GPU, но они представляют собой мобильные чипы, которые менее громоздкие, чем полноразмерные настольные GPU, но обеспечивают лучшую производительность графики по сравнению с встроенными графическими возможностями процессора.

Как и центральный процессор, GPU представляет собой отдельный чип и выполняет множество вычислений на высокой скорости. Одним из последних применений GPU стал интерес к криптовалютам и технологиям блокчейна за последнее десятилетие.

Поскольку GPU становятся все мощнее, энтузиасты стали использовать их в качестве эффективных инструментов для добычи криптовалют благодаря способности выполнять необходимые блокчейн-вычисления для получения вознаграждений.

Использование GPU для майнинга криптовалют не понравилось крупным производителям, и в 2021 году Nvidia ввела изменения, чтобы оборудование автоматически снижало производительность при обнаружении майнинга Ether.

Для чего используются GPU?

Есть много примеров бизнес-программного обеспечения, которое требует от пользователей наличия приличной GPU, чтобы запускаться должным образом. ПО Autodesk AutoCAD для проектирования и черчения требует наличия дискретной видеокарты, а мощная GPU крайне необходима для видеомонтажа в 4K.

Последним добавлением к распространенным случаям использования GPU в бизнесе является обучение нейронных сетей и алгоритмов машинного обучения (ML). Для эффективного обучения на GPU предпочтительны высокопроизводительные GPU уровня предприятия.

Большинство самых популярных и мощных GPU на рынке производятся всего несколькими компаниями. Nvidia и AMD известны тем, что поставляют комплектующие высокого уровня для многих крупных технологических компаний, а также предлагают специализированное оборудование.

Примером может служить графический процессор Nvidia A100 Tensor Core, спроектированный специально для использования в центрах обработки данных, где он применяется в задачах связанных с искусственным интеллектом (ИИ) и аналитикой данных.

Крупнейшие производители GPU

Nvidia

Nvidia - американская технологическая компания, основанная в 1993 году в Калифорнии, которая проектирует GPU для игрового и корпоративных рынков, а также системы на кристалле (SoC) для мобильных и автомобильных рынков.

Ее основная линейка GPU называется GeForce и является прямым конкурентом Radeon от AMD.

Некоторые из ее известных GPU включают GeForce RTX 4090 и 3090, которые могут выполнять широкий спектр сложных задач, а также невероятно популярную линейку карт GeForce RTX 3070.

В июле 2021 года компания запустила Cambridge-1, который, по ее заявлениям, является самым быстрым суперкомпьютером Великобритании и содержит несколько GPU NVIDIA A100 Tensor Core. С тех пор она приступила к многолетнему проекту с Microsoft по созданию суперкомпьютера ИИ, который может войти в число самых мощных в мире после выпуска.

Компания также стала первым партнером по ИИ среди крупных технологических компаний благодаря своим сильным аппаратным и облачным архитектурным возможностям в сочетании с гибкой средой разработки CUDA, что делает ее привлекательным пакетом для фирм, желающих обучать собственные генеративные ИИ-модели.

AMD

Advanced Micro Devices, также известная как AMD, была основана в 1969 году и является еще одной американской технологической компанией, базирующейся в Калифорнии. Она разрабатывает процессоры и другие продукты для бизнеса и потребительских рынков.

Изначально она производила полупроводники, прежде чем выделить это подразделение в отдельную компанию GlobalFoundries в 2008 году.

Основные продукты AMD включают чипсеты материнских плат, микропроцессоры, графические процессоры и встраиваемые процессоры. Некоторые из ее продуктов - графическая серия AMD Radeon и линейка процессоров Ryzen.

В марте 2021 года компания анонсировала запуск мобильных процессоров Ryzen 5000 Pro серии для тонких и легких бизнес-ноутбуков. Она состоит из трех чипов: Ryzen 7 Pro 5850U, Ryzen 5 Pro 5650U и Ryzen 3 5450U.

Наиболее производительный 5850 - восьмиядерный чип с 16 потоками, кэшем 20МБ и базовой/максимальной тактовой частотой 1,9/4,4 ГГц соответственно. По заявлению AMD, этот чип является единственным процессором с восемью высокопроизводительными ядрами, предназначенным для тонких и легких ноутбуков.

Последние спекуляции предполагают, что AMD могла бы выпустить следующее поколение настольных процессоров Ryzen уже в начале 2024 года. Выход Ryzen 8000 возможен уже в январе 2024 года, по данным тайваньского производителя компьютерных комплектующих Gigabyte.

Сторонние производители

Как правило, GPU разрабатываются одной компанией, такой как Nvidia или AMD, а затем производятся другой компанией, известной как "сторонний" производитель GPU. Эти компании берут базовые "референсные карты", сделанные разработчиками в качестве шаблона, а затем изготавливают фактические карты и кулеры.

Как результат, одна GPU Nvidia может иметь небольшие отличия по сравнению с другой в зависимости от того, какая компания произвела каждую из них.

Иногда производство сторонними компаниями включает в себя "разгон", практику запуска GPU на более высокой частоте, чем базовая, установленная производителем. Это может значительно увеличить производительность и охлаждение.

Gigabyte

Gigabyte - это компания, которая предлагает не только GPU и периферию, но и более крупные устройства, такие как мониторы, ПК, ноутбуки, материнские платы и другие комплектующие ПК, такие как твердотельные накопители (SSD).

Она поставляет ноутбуки и мониторы, подходящие для профессионального фото/видео монтажа, например. У нее также есть дальнейшие амбиции по расширению в области ИИ и глубокого обучения.

MSI

Еще один производитель сторонних GPU с разнообразным ассортиментом продукции - MSI. Компания прочно укоренилась в игровой сфере, но разветвляется в некоторых областях, чтобы обслуживать творческих людей, 3D-аниматоров, видеоредакторов и др.

MSI также предлагает ряд решений предприятий в рамках своей серии Business & Productivity, ориентированных на высокопроизводительные и высокозащищенные вычисления. Настоящий мастер на все руки, MSI также имеет проекты в области ИИ, Интернета вещей (IoT) и облачных серверов.

Это один из самых надежных брендов в игровой индустрии и предлагает GPU сторонних производителей как для карт Nvidia, так и AMD.

ASUS

Как и MSI, Asus - еще один гигант технологий, занимающийся не только ПК для игр. Тайваньская компания, была основана в 1989 году и утверждает, что является мировым номером один среди производителей материнских плат и игровых брендов, а также входит в тройку лидеров по продажам ноутбуков в глобальном масштабе.

Геймеры хорошо знакомы с усилиями Asus в области GPU сторонних производителей. Компания выпускает карты под своим основным брендом, а также под двумя игровыми подразделениями TUF и Republic of Gamers. Бренды в основном обслуживают GPU Nvidia, но поклонники AMD также имеют несколько вариантов на выбор, хотя их значительно меньше по сравнению с вариант

Заключение

GPU играют важную роль в современных компьютерах и других устройствах, обеспечивая высокопроизводительную обработку графики и требовательных вычислительных задач. Без мощных GPU современные компьютерные игры, приложения виртуальной и дополненной реальности, видеоредакторы и другое ПО были бы невозможны.

Ведущие производители GPU, такие как Nvidia и AMD, продолжают выпускать все более производительные решения из года в год. Помимо разработки собственно GPU, они тесно сотрудничают со сторонними компаниями, которые производят и модифицируют GPU под нужды различных рынков.

Благодаря прогрессу в области архитектуры GPU, производственных процессов и программного обеспечения, графические процессоры, вероятно, сохранят свою ключевую роль в вычислительной технике еще на многие годы вперед. Их возможности будут расширяться в таких областях, как искусственный интеллект, машинное обучение, криптовалюты, научные вычисления и многих других.