Triển vọng phát triển ngành GPU năm 2020

Tìm kiếm dấu chân phát triển từ những người khổng lồ trên thế giới

Chức năng và phân loại của GPU

GPU (đơn vị xử lý đồ họa, bộ xử lý đồ họa) còn được gọi là chip hiển thị. Nó chủ yếu được sử dụng trong máy tính cá nhân, máy trạm, máy chủ trò chơi và thiết bị di động (điện thoại thông minh, máy tính bảng, thiết bị VR) để chạy các hoạt động đồ họa.

Cấu trúc xác định rằng GPU phù hợp hơn cho tính toán song song. Sự khác biệt chính giữa GPU và CPU nằm ở kiến ​​trúc bộ nhớ đệm trên chip và cấu trúc của đơn vị hoạt động logic kỹ thuật số: số lượng lõi GPU (đặc biệt là các đơn vị tính toán Alu) nhiều hơn nhiều so với CPU, nhưng cấu trúc của nó lại đơn giản hơn thế. của CPU, vì vậy nó được gọi là cấu trúc đa lõi. Cấu trúc đa lõi rất thích hợp để gửi song song cùng một luồng lệnh đến đa lõi, sử dụng dữ liệu đầu vào khác nhau để thực thi, để hoàn thành các hoạt động lớn và đơn giản trong xử lý đồ họa, chẳng hạn như chuyển đổi tọa độ giống nhau cho mỗi đỉnh, và tính toán giá trị màu của mỗi đỉnh theo cùng một mô hình chiếu sáng. GPU tận dụng lợi thế của nó trong việc xử lý dữ liệu lớn và bù đắp khuyết điểm của độ trễ dài bằng cách cải thiện tổng lưu lượng dữ liệu.

Nói chung, người tiêu dùng sẽ quan tâm nhiều hơn đến hiệu suất của CPU (bộ xử lý trung tâm) khi mua các sản phẩm điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như điện thoại di động hoặc máy tính xách tay, chẳng hạn như thương hiệu, sê-ri và số lõi của CPU, trong khi GPU ít được chú ý hơn. GPU (bộ xử lý đồ họa), cũng như bộ xử lý đồ họa, là một loại bộ vi xử lý có thể thực hiện các hoạt động liên quan đến hình ảnh và đồ họa trên máy tính cá nhân, máy trạm, máy trò chơi và một số thiết bị di động (chẳng hạn như máy tính bảng, điện thoại thông minh, v.v.) . Khi bắt đầu ra đời PC, người ta đã có ý tưởng về GPU và mọi công việc tính toán đồ họa đều do CPU thực hiện. Tuy nhiên, tốc độ sử dụng CPU để thực hiện tính toán đồ họa chậm, vì vậy một card tăng tốc đồ họa đặc biệt được thiết kế để giúp tính toán đồ họa. Sau đó, NVIDIA đề xuất khái niệm GPU, giúp thúc đẩy GPU lên vị thế của một đơn vị tính toán riêng biệt.

CPU thường bao gồm đơn vị hoạt động logic, đơn vị điều khiển và đơn vị lưu trữ. Mặc dù CPU có nhiều lõi, nhưng tổng số không quá hai chữ số, và mỗi lõi có đủ bộ nhớ đệm; CPU có đủ số lượng và các đơn vị hoạt động logic, và có nhiều phần cứng để tăng tốc phán đoán nhánh và thậm chí phán đoán logic phức tạp hơn. Do đó, CPU có khả năng siêu logic. Ưu điểm của GPU nằm ở đa nhân, số nhân nhiều hơn rất nhiều so với CPU, có thể lên tới hàng trăm, mỗi nhân có bộ nhớ đệm tương đối nhỏ, số đơn vị hoạt động logic số ít và đơn giản. Do đó, GPU thích hợp cho tính toán song song dữ liệu hơn CPU

Có hai cách để phân loại GPU, một là dựa trên mối quan hệ giữa GPU và CPU, hai là dựa trên lớp ứng dụng của GPU. Theo mối quan hệ với CPU, GPU có thể được chia thành CPU và GPU độc lập. GPU độc lập thường được hàn trên bảng mạch của card đồ họa và nằm dưới quạt của card đồ họa. GPU độc lập sử dụng bộ nhớ hiển thị chuyên dụng và băng thông bộ nhớ video xác định tốc độ kết nối với GPU. GPU tích hợp thường được tích hợp với CPU. GPU và CPU tích hợp dùng chung một quạt và bộ nhớ đệm. GPU tích hợp có khả năng tương thích tốt vì thiết kế, sản xuất và trình điều khiển của GPU tích hợp được hoàn thiện bởi nhà sản xuất CPU. Ngoài ra, do tích hợp CPU và GPU nên không gian của GPU tích hợp nhỏ; hiệu suất của GPU tích hợp là tương đối độc lập, và mức tiêu thụ điện năng và chi phí của GPU tích hợp tương đối độc lập do sự tích hợp của CPU và CPU. GPU độc lập có bộ nhớ video độc lập, không gian lớn hơn và tản nhiệt tốt hơn, do đó hiệu suất của card đồ họa độc lập tốt hơn; nhưng nó cần thêm không gian để đáp ứng nhu cầu xử lý đồ họa lớn và phức tạp, đồng thời cung cấp các ứng dụng mã hóa video hiệu quả. Tuy nhiên, hiệu suất mạnh đồng nghĩa với việc tiêu thụ năng lượng cao hơn, GPU độc lập yêu cầu nguồn điện bổ sung và giá thành cao hơn.

Theo loại thiết bị đầu cuối ứng dụng, nó có thể được chia thành pcgpu, GPU máy chủ và GPU di động. Pcgpu được áp dụng cho PC. Theo định vị sản phẩm của nó, có thể sử dụng GPU tích hợp hoặc GPU độc lập. Ví dụ, nếu PC chủ yếu là văn phòng nhẹ và soạn thảo văn bản, sản phẩm phổ thông sẽ chọn mang GPU tích hợp; nếu PC cần tạo ra hình ảnh độ nét cao, chỉnh sửa video, kết xuất trò chơi, v.v., sản phẩm được chọn sẽ mang một GPU độc lập. GPU máy chủ được áp dụng cho các máy chủ, có thể được sử dụng để trực quan hóa chuyên nghiệp, tăng tốc tính toán, học sâu và các ứng dụng khác. Theo sự phát triển của hàng loạt công nghệ như điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo, GPU của máy chủ chủ yếu sẽ là GPU độc lập. Thiết bị đầu cuối di động ngày càng mỏng hơn và không gian mạng bên trong của thiết bị đầu cuối đã giảm nhanh chóng do sự gia tăng của nhiều mô-đun chức năng. Đồng thời, đối với video và hình ảnh cần được xử lý bởi thiết bị đầu cuối di động, GPU tích hợp đã có thể đáp ứng yêu cầu. Do đó, GPU di động thường sử dụng GPU tích hợp.