Grafička kartica računala za igranje

|   1   |   2   |   3   |

Isprva, svako PC računalo imalo je na svojim matičnim pločama jednostavne CPU i GPU uređaje (čipove). S vremenom oba uređaja su konstrukcijski napredovala te je CPU u jezgri dobio matematički koprocesor (kao na slici 3.5.3), a grafička kartica uz tekstualni mod počela je polako podržavati elementarne grafičke funkcije. Zajedničko im je bilo da su istovremeno mogli izvršiti samo jedan PROCES, što je ovisilo i o mogućnostima operativnog sustava. S vremenom programska potpora (osobito igre) postala je zahtjevnija te se povećava broj jezgri u CPU i GPU da bi se istovremeno moglo obaviti više procesa. Naredna slika prikazuje načelni sastav suvremenih CPU i GPU. Veći broj jezgri (core) u oba slučaja omogućio je unaprijeđeni litografski postupak izrade čipova.

Slika 2.1 Organizacija jezgri CPU i GPU.

Dizajn CPU i GPU značajno se razlikuje po broju jezgri, što čini način izvršavanja programskih instrukcija potpuno različit. CPU se sastoji od četiri, osam ili više jezgri, ali GPU ima stotine ili tisuće jezgri. To čini GPU sposobnim izvršiti stotine ili tisuće niti ili procesa paralelno zahvaljujući CUDA. CUDA je akronim od 'Computing Unified Device Architecture', to je proširenje programskih modula za programiranje ' C , C++ ' (jezičkih procesora) razvijeno i predstavljeno od nVIDIA u 2006. godini. Korištenje CUDA programskih modula omogućuje programeru da iskoristi ogromnu paralelnu računalnu snagu nVIDIA grafičkih kartica, kako bi se iskoristile za računanje opće namjene. Uz navedene programske module programer će podijeliti programski kod na dva dijela, prvi dio koda izvršit će se na CPU dok će se drugi dio koda izvrši na GPU. Budući da programer može koristiti CUDA-podržani GPU za obradu opće namjene - pristup je nazvan GPGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Units). U suštini, CUDA platforma je prograqmski sloj GPU-a koji daje izravan pristup virtualnom setu instrukcija s elementima za paralelno računanje, odnosno njihovo izvođenje na mnoštvu računalnih jezgri.

Kad se grafička kartica instalira u računalo, vidjet će se samo konektori na stražnjoj strani računala. Mnoge grafičke kartice imaju više izlaza, tako da se za prikaz slike može koristiti istodobno više od jednog uređaja. Vrlo su različiti izlazni priključci, sučelja, grafički procesori i tehnologije kod grafičkih kartica. Slijedi opis dijela od toga.

• Outputs - Izlazi iz grafičke kartice za prikaz slike na nekom pokazivaču (monitoru), mogu biti digitalni ili analogni. Analogni izlaz dio je povijesti, ali još uvijek u upotrebi. Naravno, priključci za pojedine svrhe nisu isti.
  
  
  • Composite Video (RCA) - Ovo je tradicionalni video izlaz koji se obično koristi u televizorima ili srodnim uređajima, poput videorekordera. Vrlo nisko-rezolucijski analogni signal koji se obično koristi za prezentacije.
  • S-Video (S-VHS) - Bolji od kompozitnog video kabela s jednim kabelom, još uvijek analogni i nije puno bolji.
  • Component Video - Ovaj izlaz koristi tri odvojene koaksijalne utičnice, pod nazivom 'Y', 'Pb' i 'Pr'. One pružaju analogne podatke o boji za HDTV (televizor visoke razlučivosti). Ova vrsta izlaza također će se povezati s većinom projektora.
  • VGA Output (D-Sub) - Riječ je o 'Video Graphics Arrayu' (koji se sastoji od određene količine vodoravnih i okomitih piksela). Međutim, u sektoru grafičkog hardvera riječ je o 'grafičkom adapteru'. Odgovarajući konektor naziva se 'D-Sub 15' i provodi analogni signal prikaza koji se može razlikovati ovisno o kvaliteti proizvoda.
  • DVI Output - 'Digitalno video / vizualno sučelje'. DVI je standardni digitalni ili analogni izlaz za grafičke kartice i zaslone u vidu ravnih ploča (s izuzetkom modela s niskim proračunom). Kraj CRT ere. Sučelje je dizajnirano za prijenos analognih i nekomprimiranih digitalnih videa i može se konfigurirati za podržavanje više načina rada kao što su DVI-A (samo analogni), DVI-D (samo digitalni) ili DVI-I (digitalni i analogni). Najbolji izbor je Dual link DVI-DL koji podržava dva digitalna kanala prema monitoru kako bi se povećala propusnost podataka (bandwidth).
  • HDMI - To je izlaz koji podržava video i audio informacije u istom kabelu. HDMI je stvoren za televizijske/filmske aplikacije, ali zbog toga što je to vrlo siguran format koristi se na računalu pri zahtjevu za nadolazeće visoke definicije u visokoj razlučivosti.
  • DisplayPort - Sučelje se prvenstveno koristi za spajanje video izvora na uređaj za prikaz, kao što je monitor računala, a također može prenositi audio, USB i druge oblike podataka.
    
    
• Graphics Card Interfaces - Svi podaci koji se prenose između grafičke kartice i ostatka računala putuju kroz utor (slot) ili sučelje grafičke kartice. Najvažniji aspekt sučelja grafičke kartice je širina propusnog pojasa. Izraz 'propusnost' odnosi se na količinu informacija koje mogu proći kroz sučelje u jednom trenutku. Sučelje, odnosno utor za grafičku karticu može biti:
  
  
  • ISA - Industrijska Standardna Arhitektura je retronimski pojam za 16-bitnu internu sabirnicu IBM PC/AT i sličnih računala koja se temelje na procesoru Intel 80286 (slika 3.5.4). Dostatno za igre prikazane na slici 1.1
  • VLSI - Nešto poput proširenog ISA sučelja. Vrlo nestabilno.
  • PCI - Peripheral Component Interconnect, sučelje za potrošačka stolna računala koje je bilo s 32-bitnom sabirnicom koja je koristila 33 MHz sabirnički takt i signalizaciju od 5 V, iako PCI 1.0 standard preferira 64-bitnu varijantu.
  • PCI-X - Koristi modificirani protokol kako bi podržao veće brzine (do 133 MHz), ali je inače sličan u električnoj implementaciji. PCI-X 2.0 dodaje brzine do 533 MHz, uz smanjenje razine električnih signala. PCI-X je zapravo u potpunosti specificiran za 32-bitni i 64-bitni PCI priključak.
  • AGP - Ubrzani grafički port (Accelerated Graphics Port) razvijen od Intele 1996. godine kako bi se uvećala brzina grafičkih kartica spojenih na matičnu ploču računala. Poboljšana verzija PCI sučelja, koja nije bila dio PCI sabirnica. Zato i jeste 'port'. Era kada započinju igre poput prikazane kao na slici 2.
  • PCI Express - Podsustav serijskog sučelja. Zahvaljujući tome, radi s vrlo malo veza. Različito od paralelne sabirnice, ukupna propusnost dostupna je za svaki uređaj, npr. nekoliko PCI kartica mora podijeliti ukupnu dostupnu širinu pojasa. PCI Express funkcionira na temelju umnožavanja onoliko pojedinačnih veza (ili koridora) koliko je potrebno za podjelu željene širine pojasa. Nešto poput paralelnog rada više serijskih komunikacija.
    
    
• Graphics Processor - Grafički procesor je najvažniji dio grafičke kartice. Gotovo sve sklopovske specifikacije, kao što su sjenčanje piksela (pixel), sjenčanje geometrijskih oblika (vertex), cjevovodi i takt rada komponenti odnose se na arhitekturu i mogućnosti grafičkog procesora. Dodatne specifikacije povezane su sa memorijom grafičke kartice, koja radi ruku pod ruku s grafičkim procesorom kako bi se omogućila isporuka performansi u aplikaciji s velikim propusnošću poput 3D igara.
  
  
  • Graphics Technology - Tehnologija izrade ima istu ulogu kao za čip (chip).
  • Video Memory - Današnje grafičke kartice opremljene su 128, 256, 512 MB ili više lokalne memorije, a koriste se i DDR i GDDR memorijski proizvodi. Sa što više lokalne memorije kojoj grafički procesor može pristupiti, više grafičkih podataka (uglavnom tekstura) može se pohraniti lokalno, što znači da ne mora biti zamijenjeno glavnom memorijom računala (RAM), te se tako izbjegava 'usko grlo' prolaznosti podataka.
  • Cooler - U većini slučajeva hladnjak je jednostavno pasivno metalno hladilo s ventilatorom koji je pričvršćen za ispuhivanje zraka preko površine hladila, što povećava sposobnost rasipanja topline. Hlađenje se obično primjenjuje na grafički procesor, jer je grafički procesor najtoplija komponenta na grafičkoj kartici.
    

Grafička kartica (GPU) ima mnogo zadaća koje u modernim igrama obavlja u zajednici sa CPU. Naredna slika samo je dio efekata što jedna grafička kartica može izvršiti.

Slika 2.2 Učinci mogući pomoću nVIDIA grafičke kartice.

Slijedi opis osobitosti i efekata koje grafička kartica tijekom rada obavlja.

• Glossary Of Basic Graphics Terms, graphics features and technology - Hrpa termina koji se koriste da bi se opisale osobitosti grafičke kartice. Ima ih prilično u odnosu na dalje navedene, koji su osnovni.
  
  
  • Refresh Rate - Baš kao na filmu ili televiziji, računalo simulira prikaz kretanja na monitoru prikazivanjem niza različitih slika. Brzina osvježavanja monitora je iznos koliko puta grafička kartica može ažurirati sliku svake sekunde. Ljudsko oko i mozak ne raznaje više od 50 promijena slike u sekundi i shvaća ih kao neprekidni slijed bez treperenja. Stoga je bolje da je veći od navedene vrijednosti i sve preko 75 Hz je odlično.
  • Pixel - Piksel označava 'element slike'. To je jednostavno mala točka grafičkih informacija o prikazu slike na monitoru - prikaz boja (to su vrijednosti crvene, zelene i plave boje). CRT monitori crtaju cijelu sliku zaslona kao linije redak po redak, dok zasloni s ravnom plohom (LCD) mogu pojedinačno ažurirati svaki piksel.
  • Vertex - Svi objekti u 3D sceni sastoje se od 'vrhova' (vertices). Vrh (vertice) je točka u 3D prostoru s X, Y, Z koordinatama. Višestruko povezani vrhovi (barem tri) grade poligon od kojih je najjednostavniji trokut, te slijedi kocka ili neki složeniji oblik. Zatim se nanosi tekstura kako bi se taj element (ili niz elemenata koji su poredani) izgledao stvarno. 3D kocka sastavljena je od osam vrhova. Složeniji predmeti koji imaju zakrivljene oblike mogu se postići pomoću vrlo velikog broja vrhova.
  • Texture - Tekstura je jednostavno 2D slika, veličine koja varira, a koja se primjenjuje na 3D objekt da simulira njegovu površinu. Na primjer, kocka se sastoji od osam vrhova. Izgleda kao jednostavan okvir dok se ne primijeni tekstura. Kad se tekstura primijeni na 3D objekt, objekt izgleda kao da je obojan teksturom.
  • Shader - U području računalne grafike, 'shader' je posebna vrsta računalnog programa koji se koristi za stvaranje sjenčanja (stvaranje odgovarajućih razina svjetlosti i tame, ali i boje unutar slike), koji obavlja i niz specijaliziranih funkcija u različitim područjima računalne grafike, kao specijalni efekti ili video obrada koja nije vezana uz sjenčanje, pa čak i funkcije koje se uopće ne odnose na grafiku.
    • Vertex shaders - Vertex shaderi deformiraju ili transformiraju 3D elemente. Vertex procesori (Vertex Shader Units) su komponente na grafičkom procesoru dizajniranu za obradu shadera koji utječu samo na 'vrhove'. Budući da više vrhova znači složenije 3D objekte, obrada 'vrhova' je važna u 3D scenama s mnogim ili složenim 3D objektima.
    • Pixel shaders - Mogu promijeniti boje piksela na temelju složenih ulaza; to se odnosi na izvor svjetlosti u 3D sceni u kojoj se neke boje pojavljuju svjetlije kada se objekt upali, dok drugi stvaraju sjene koje se generiraju mijenjanjem podataka o boji piksela. Programeri igara sve više i više podupiru kompleksne shader programe i logičke jedinice za stvaranje realistične grafike. Većina grafički privlačnih igara uvelike se koriste shader-ovima.
      Procesor piksela (Pixel Shader Unit) komponenta je grafičkog čipa koji je posvećen isključivo programima piksel shadera. Te jedinice za obradu slike izrađuju samo izračune u vezi piksela. Budući da pikseli predstavljaju vrijednosti boja, pikseli sjena koriste se za sve vrste impresivnih grafičkih efekata. Kao primjer, najzanimljiviji vodeni efekti u video igri stvoreni su s pikselskim shaderima. Broj piksela piksela u grafičkom procesoru koristi se za usporedbu različitih grafičkih kartica s obzirom na performanse obrade piksela. Što više tim bolje.
  • Fill Rates - Brzina s kojom grafički procesor može nacrtati piksele. Postoje obično dva oblika brzine crtanja:
    • Pixel fill rate - Ukupan broj piksela koji kartica može obraditi na prikazu ekrana monitora, i izračunava se kao broj raster operacija (ROP) pomnožen s taktnom frekvencijom.
    • Texture fill rate - Ta brzina može biti broj piksela cjevovoda pomnožen s taktnom frekvencijom ili broj jedinica tekstura prema taktnoj frekvenciji.
  • Unified Shaders - Geometrija vrhova i shader obrada imaju funkcionalno sličnu programsku strukturu, ali imaju namjenske uloge. Novi pristup je objedinjavanje prethodna dva u obradi slike.
  • Texture Mapping Units (TMU) - Radi zajedno s pikselnim i vertikalnim shader jedinicama. Više TMU-ova znači bržu obradu podataka o teksturama.
  • Raster Operator Units (ROP) - Raster operatori su odgovorni za pisanje piksela podataka u memoriju. Brzina kojom je to učinjeno poznata je kao stopa punjenja. ROP-ovi i stope punjenja nekada su bili važniji mjerni podatak u ranim danima 3D grafičkih kartica.
  • Ray Tracing - Tehnika vizualizacije za generiranje slike praćenjem putanje svjetla kao piksela u ravnini slike i simuliranje učinaka njegovih susreta s virtualnim objektima. Tehnika je sposobna proizvesti vrlo visok stupanj vizualnog realizma, obično viši od tipičnih metoda skeniranja, ali uz veću računalnu cijenu. Praćenje zrake može simulirati širok raspon optičkih učinaka, kao što su refleksija i refrakcija, raspršenje i fenomeni disperzije (kao što je kromatska aberacija).
  • Pipelines - Cjevovod nije formalno prihvaćen kao tehnički pojam. Postoje različiti cjevovodi unutar grafičkog procesora jer se odvijaju zasebne funkcije u bilo kojem trenutku. Povijesno gledano, to se naziva procesorom piksela koji je priključen na namjenski TMU. Grafička kartica s više cjevovoda općenito će biti brža.
  • Manufacturing Process - Ovaj se izraz odnosi na strukturnu veličinu i preciznost proizvodnog procesa koji se koristi za stvaranje integriranog kruga (čipa). Što je manja veličina, manji i napredniji proizvodni proces. Manji proces također znači da su i udaljenosti između operativnih jedinica kraće, a prijenos podataka traje manje vremena. To skraćivanje udaljenosti, spušteni naponi i druge prednosti omogućuju manjim procesnim proizvodima veće radne frekvencije.
  • Graphics Processor Clock Speed - Radni takt procesora mjeri se u Megahertz (MHz), što se može opisati kao 'milijuni radnih ciklusa u sekundi'. Takt ima izravan utjecaj na performanse grafičkog procesora. Što je veći takt, to je više izvršenih radnji u sekundi.
  • Local Graphics Memory - Memorija na grafičkoj kartici ima značajan utjecaj na performanse. Međutim, različiti aspekti memorije imaju različite utjecaje na performanse.
    • Memory Size - Količina video RAM-a je vjerojatno najskuplji dio grafičke kartice. Neinformirani potrošači često upotrebljavaju količinu RAM-a na kartici kako bi ga razlikovali od ostalih kartica, ali u stvarnosti količina RAM-a ima vrlo mali utjecaj na performanse u usporedbi s drugim razmatranjima poput brzine sata i sučelja memorije.
    • Bus size - Memorijska sabirnica je jedan od najvažnijih aspekata performansi memorije. Memorijska sabirnica moderne grafičke kartice može se kretati od 64-bit do 256-bita. Veća propusnost memorije (kapacitet kanala u odnosu na bitove u sekundi) jednaka je višem stupnju memorije. Zato je memorijska sabirnica toliko važnija od količine RAM-a. Ova sabirnica nije u vezi s ostalim sabirnicama npr. PCI-Express sabirnica.
    • Memory Types - Memorija dolazi u dvije glavne kategorije: DDR i GDDR. Razlika je samo proizvodna tehnologija. GDDR je bolja.
    • Clock Speed - Ima izravan utjecaj na performanse memorije. No, takt (brzina memorije) nije sve. Treba napomenuti da su brzina memorije i brzina grafičkih procesora potpuno odvojeni i obično se izvode s različitim postavkama. Memorijska sabirnica u odnosu na takt ima veći utjecaj na performanse.
  • Multi-Card Solutions - Korištenje više grafičkih kartica pruža dovoljno grafičkih performansi za podršku najvišim vizualnim postavkama i rezolucijama. Rješenja s više kartica zahtijevaju veliku količinu energije. Ali dvije kartice ne znače dvostruko povećanje perrformansi. No, učinak na ukupne performanse može biti znatno mali. Rješenja s više grafičkih kartica obično nemaju smisla prilikom korištenja jeftinijih grafičkih kartica, jer skuplja kartica gotovo uvijek nadmašuje par jeftinijih, i za većinu potrošača ta rješenja nemaju smisla.
    • Nvidia's SLI - Scalable Link Interface je multi-GPU tehnologija koju je razvila tvrtka Nvidia za povezivanje dviju ili više grafičkih kartica zajedno uz korištenje jednog izlaza.
    • ATI's Crossfire - Crossfire je naziv za multi GPU rješenje iz ATI-a. Crossfire tehnologija predstavlja direktnog konkurenta NVIDIA-inom SLI-u.
  • Visual Features - Različite generacije i modeli grafičkih procesora mogu koristiti potpuno različite skupove značajki. Primjeri nekih vizualnih značajki su:
    • Microsoft's DirectX & Shader Model - DirectX je produkt tvrtke Microsoft. U stvarnosti, DirectX je zbirka API-ja, od kojih je samo jedan za 3D grafiku. DirectX uključuje API-je za zvuk, glazbu, ulazne uređaje i medije, i drugo manje značajno. Određeni DirectX API koji se odnosi na 3D grafiku zove se Direct3D, ali kada se upućuje na grafičke kartice, općenito se razumije da se izrazi DirectX i Direct3D koriste zamjenjivo.
      DirectX skup programskog okruženja datira još od Windows  95 operativnog sustava (verzija 1), a značajan pomak u mogućnostima ima od verzije za Windows XP (verzija 9), a kasnije verzije još više nadopunjuju mogućnosti osobito grafičke. Windows 10 rabi verziju 12 koja omogućava da grafičke kartice relativno jednostavne objekte po potrebi mogu razdijeliti u znatno kompliciranije strukture. Naravno izvedba grafičke kartice mora pratiti promjene ovog programskog okruženja.
    • HDR Lighting & OpenEXR HDR - HDR je kratica od 'High Dynamic Range'. Videoigre s HDR tehnologijom imaju mogućnost prikazivanja mnogo realističnije slike od igara bez HDR-a, ali sve grafičke kartice ne mogu prikazati HDR grafiku. HDR osvjetljenje omogućava povećani kontrast (tamnije i svjetlije nego inače), dok istodobno povećava količinu pojedinosti rasvjete prikazane u tamnim i svijetlim područjima.
  • Anti-Aliasing - Izraz za opisivanje nazubljenih ili blokovskih uzoraka povezanih s prikazivanjem digitalnih slika. U slučaju grafike, odnosi se na inherentnu stepenastu sliku kutnih rubova kada se prikažu na monitoru. Anti-aliasing je grafička značajka koja smanjuje taj učinak. Međutim, budući da anti-aliasing izračuni upotrebljavaju priličnu količinu snage grafičkih procesora, omogućavanje toga će uzrokovati značajan pad prikazanih slika na monitoru u jedinici vremena. Anti-aliasing tehnologija jako se oslanja na performanse grafičke memorije, tako da grafičke kartice visokih performansi s velikom količinom memorije mogu koristiti anti-aliase s manjim padom performansi od jeftinih grafičkih kartica.
  • Texture Filtering - Svi 3D objekti u video igri su teksturirani, a kako se kut gledanja prikazane teksture povećava, tekstura će tekstura izgledati sve mutnija i iskrivljena u igri. Filtriranje tekstura uvedeno je u grafičke procesore za otklanjanje ove pojave.
  • High Definition Texture Sets - Sve 3D video igre razvijene su s ciljnim specifikacijama, a jedna od tih specifikacija je količina memorije za teksture koju će igra zahtijevati. Sve potrebne teksture moraju se nalaziti u memoriji grafičkih kartica tijekom reprodukcije, inače će performanse prikaza past, jer će dodatni teksture biti pohranjeni u sporijem RAM-u sustava ili čak na tvrdom disku. Novije igre često podržavaju više skupova tekstura, tako da starije grafičke kartice s manje memorije neće podržavati sve teksture, za razliku od najnovijih grafičkih kartica s mnogo više ugrađene grafičke memorije. Na primjer, igra može uključivati tri kompleta teksture: za 128 MB, 256 MB i 512 MB grafičke memorije. Igre koje podržavaju 512 MB memorije ili više od toga već su prisutne, i navedeno je razlog za kupnju grafičke kartice s mnogo više memorije. Više memorije općenito ima relativno manji učinak na neobrađene performanse, ali znatno povećava vizualnu kvalitetu ako ih igra podržava.

Opis rada grafičke kartice preuzet je sa sjedišta 'Tom's Hardware' (https://www.tomshardware.com/, sekcija /reviews/graphics-beginners,1288.html), od autora Don Woligroski, kreiran 2006. godine na više stranica. Ovdje je prikazan manji dio cjelokupnog sadržaja, te ako nekog zanima više detalja preporučujem posjetu na navedeno sjedište. Vrlo interesantno sjedište je 'Gamesear' (https://www.gamesear.com/), kompatibilno za mobilne uređaje i zaštićeno SSL osobitostima, koje se bavi opisom i recenzijom igara. Vrijedi ga posjetiti, osobito glede novina u ovom području. Nažalost nema Hrvatske verzije.

Kako kod bilo, iz opisa je vidljivo da grafička kartica (GPU) obavlja vrlo složen posao, te ne čudi da je broj tranzistorskih jedinica višestruko veći od CPU. Grafička kartica je jedan od većih potrošača energije u računalu i izgledno jedan od najvećih uređaja. A i po cijeni spada u skuplje komponente. Da zakljućim, današnje grafičke kartice koristeći navedene tehnologije daju vrlo realistične prikaze, te ne čudi da se sve više ljudi voli igrati, uključujući i mene.

Zašto CPU ima puno manje jezgri u odnosu na GPU? CPU jezgra mora obraditi svaku pojedinu operaciju koju računalo obavlja, izračun, dohvaćanje memorije, IO, prekide, te stoga ima ogroman složeni set uputa i koristi se optimizacija brzine dohvaćanjem predviđane instrukcijske grane prema uputi. Također ima veliku predmemoriju i brzu radni takt. Da bi se implementirao željeni skup uputa, potrebno je više logičkih sklopova pa treba više tranzistora ugrađenih po jezgri u usporedbi s GPU-om. Jezgre GPU-a imaju manje među-memorije (cache), jednostavnije instrukcije i manji radni takt jezgri, no optimizirane su za izračunavanje više računa odjednom. Jednostavan skup instrukcija, manja među-memorija čini ih jeftinijima po jezgri.

Tradicionalni GPU dizajna koristitio jedan mehanizam uoprabe geometrije za izradu mozaika slike. Ovaj pristup je analogan ranijim GPU dizajniima koji koriste jedan pikselni cjevovod za izvođenje piksela sjenčanja. Danas, grupa 'Streaming Multiprocessor' (SM) je srce GPU-a. Obavlja vitalne funkcije kao što su sjenčanje piksela, izradu mozaika i fizičkih svojstava objekata (physics) te izračunavanje rezultata. SM je skup paralelnih procesora koji se izvrsno koristi za izvršenje zadaća uz optimalne performanse. Paralelno izvršenje (superscalar) je tehnika koja omogućava da se sekvencijalne instrukcije iz programa izvršavaju paralelno. Za razliku od paralelizma na razini niti koja poboljšava propusnost, skalarna izvedba također poboljšava latenciju jer se isti program izvodi u manje vremena.

Na slici 2.1 prikazana je jedna skupina SM. U GPU-u se može implementirati puno više grupa što GPU uređaj čini moćnijim. Osim toga, NVIDIA nudi kompletan alat za programiranje CUDA arhitekture koja uključuje prevoditelj, programe za ispravljanje pogrešaka, profiler, knjižnice i druge razvojne informacije koje su potrebne za isporuku proizvoda kvalitete koji koriste CUDA arhitekturu.

Nvidia je također razvila tehnologiju Scalable Link Interface (SLI) ili multi-GPU tehnologiju za povezivanje dviju ili više grafičkih kartica zajedno za izradu jednog izlaza. SLI je paralelni algoritam za obradu računalne grafike koji omogućava povećanje raspoložive snage obrade podataka. Stoga nije problem napraviti grafički poslužitelj s više grafičkih kartica povezanih na način prikazan na slici 2.3a. Ako se u njega implementiraju brze mrežne kartice može se povezati više takvih poslužitelja, kao prikazani na slici 2.3b i dobiti grafički ormar (rack) s enormnom grafičkom snagom.

Slika* 2.3 CUDA Poslužitelj. ( + / - )

Stoga, ako jedno računalo, tablet, mobitel i slično, ima relativno slabu grafičku snagu može se osloniti na mogućnosti grafičkog poslužitelja. Način rad je tipična korisnik-poslužitelj arhitektura (slika 3.6.3). Način korištenja grafičke moći drugoga računala također ilustrira slika 5.1.10 u mreži utemeljenoj na Linux OS. Grafička kartica je jedan od skupljih dijelova računala, ako se računalo ima namjeru koristiti za igranje ili 'rudarenje'. A za 'rudarenje' pojedini proizvođači računalne opreme nude specijalizirano 'sklopovlje' kao na narednoj slici.

Sve veći broj ljudi je upoznat s postojanjem kriptovalute Bitcoin, ali još uvijek možemo sa sigurnošću reći da govorimo samo o djeliću tržišta. Čak i među onima koji redovito trguju kriptovalutom Bitcoin, malo njih razumije temeljne tehnologije.

Kriptovalute su digitalni zapisi o određenim vrijednostima pohranjenim u digitalnim bazama. To je u osnovi digitalni novac, kreiran u digitalnom obliku kao sredstvo digitalne razmjene. Postoji samo na Internetu i ne izdaje ga i ne nadzire nijedna središnja banka ili država. Upravo zato što ga ne nadzire središnja banka, formalno nije novac. Kao što se koristi novac na računu u banci, tako je i kriptovaluta u svom 'digitalnom novčaniku' na nekom od Internetskih sjedišta koje daje tu uslugu. Svaka transakcija koja se napravi je vrlo uređeni digitalni zapis, odnosno datoteka koja se sastoji od količine prenesenih jedinica kriptovalute i određenih javnih i tajnih ključeva adresa 'digitalnih novčanika' pošiljatelja i primatelja. Nešto kao GPG. Glavna ili javna 'knjiga' u koju se zapisuju sve transakcije i vrijednosne izmjene jedinica kriptovaluta zove se 'blockchain'. Svatko tko posjeduje jedinicu neke kriptovalute ima i svoj primjerak ove 'knjige' koji se sinkronizira među svim računalima u Internet mreži. Dakle, sustav čine računala povezana u mrežu koja potvrđuju i verificiraju transakcije.

Rudari su osobe (ponekad i skup ljudi ili poslovni entiteti) koje dobrovoljno ustupaju svoja računala i računalnu obradu svojih podataka 'digitalnog novčanika' kako bi se potvrdio skup transakcija provedenih u knjizi platnog prometa, odnosno 'blockchainu'. Za nagradu dobivaju određenu količinu jedinica kriptovalute. Bez rudara, 'blockchain' sustav ne bi lako funkcionirao. 'Rudarenje' je proces potvrđivanja i dodavanja novih transakcija u 'blockchain'. Investiranje u kriptovalute najčešće se povezuje uz Bitcoin, čija je cijena općeniti pokazatelj kretnji tržišta, pa se ponegdje naziva 'digitalnim zlatom'. No, danas postoje stotine drugih kriptovaluta i gotovo svakodnevno se pojavljuju nove. Neke opstaju i rastu, neke se gase, ali rast kripto tržišta je ustrajan. Rudarenje kriptovalute može postati profitabilno samo ako se investirata u sklopovlje, točnije u grafičku karticu.

Grafičke kartice rudare kriptovalutu brže od procesora iz jednostavnog razloga što imaju mnoštvo samostalnih računalnih jedinica. To podrazumijeva strogo namjensku programsku potporu koja će grafičku karticu 'potjerati' u rad s 100% opterećenjem, što za njezino 'zdravlje' nije dobro. Prije nekoliko godina obično računalo moglo je uspješno rudariti ali zahtjevnost sklopovlja dovela je do pojave 'mining rig' (slika lijevo na početku ovog opisa), posebnih individualiziranih računala kojima je jedina svrha rudarenje kriptovaluta, a takva se računala često sastoje samo od osnovnih komponenti potrebnih za rad i mnoštva grafičkih kartica. Na slici lijevo prikazan je jedan takav 'rig' koji prihvaća do 19 grafički kartica i košta oko $300 bez ijednog GPU. Koje grafičke kartice uporabiti? Koliko para - toliko muzike! Rezultat je rast cijena grafičkih kartica - neke cijene su se i udvostručile, što igračima nije baš po volji. Još veću funkcionalnost postižu 'rudarske farme', nešto slično data-centrima, ali orijentirano na uporabu grafičkih kartica i rudarenje.

SAŽETAK:

Dakle, grafička kartica ne služi samo za kvalitetan prikaz igara, već i za rudarenje, što ih čini posebno traženom robom. Stoga ne čudi da su skupe te za prikazanu na slici lijevo treba izdvojiti lijepih $3000. Naravno, nije predviđena za 'rudarenje' jer njen rashladni sustav nije predviđen za 100% trajno opterećenje. Prilikom igranja njezino opterećenje varira i rijetko je neprekidno pod punim opterećenjem.

Osobitosti prikazane kartice su: MSI GeForce RTX 3090 VENTUS 3X 24G OC, PCI Express 'Gen 4' sučelje, 10496 jezgri, radni takt od 1725 MHz, 24 GB GDDR6X memorije, sabirnica širine 384-bit, propusna moć od 936 GBps, Tri DisplayPort v1.4a priključka i jedan HDMI v2.1, DirectX 12 API, potrošnja do 350 W, Najveća podržana rezolucija prikaza je 7680px X 4320px. Malo matematike: 19 X 350 W = 6650 W = 6.65 kW. Potrošnja kao za dvije termoakumulacione peći. Uz rudarenje s 19 ovakvih kartica nije potrebno posebno grijanje u kući. O cijeni ovog tipa zadovoljstva neću ništa komentirati.

|   1   |   2   |   3   |