Informatički rječnik

Grafička kartica računala za igranje

 Pojmovi

 
 Prema početku  |  1  |  2  |  3  |  Prema kraju

 nVIDIA logo 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.


 CPU vs GPU  
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.

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.

 CUDA Poslužitelj - Blok diagram  
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).

 

OPASKA: Nastaviti će se!

 

 


 


SAŽETAK:

 

 


 Natrag
 Tražila
 Dalje
 Prema početku  |  1  |  2  |  3  |  Prema kraju

 Pojmovi
 Pojmovi  Informatička abeceda
 
Citiranje ove stranice:
Radić, Drago. " Informatička abeceda " Split-Hrvatska.
{Datum pristupa}. <https://informatika.buzdo.com/pojmovi/>.
Copyright © by Drago Radić. Sva prava pridržana. | Odgovornost