Co je GPU? Uvnitř komponenty, která pohání hraní her a další

V seznamu těch nejzajímavějších PC komponent jsou GPU snadno S-tier. Ať už jste technologický nadšenec nebo jen průměrný hráč, je těžké nenechat se strhnout humbukem zbrusu nového vydání (no, možná už ne). Většina chápe GPU jako součást počítače, na kterém se opravdu dobře provozují hry, ale je toho mnohem víc. Zde je vše, co potřebujete vědět o GPU a proč jsou jednou z nejunikátnějších součástí v počítači.

Co je GPU a jak funguje

Nejprve si ujasněme, co přesně je grafický procesor (GPU). V podstatě se jedná o procesor, který k vykreslování 3D grafiky využívá spoustu jednotlivě slabých jader zvaných shadery. GPU mohou mít nejrůznější formy: integrované do CPU (jak je vidět u běžných CPU Intel a APU od AMD), připájené na základní deska v zařízeních, jako jsou notebooky, nebo dokonce jako součást kompletního zařízení, které můžete připojit k počítači známému jako grafika Kartu. Ačkoli často používáme slova GPU a grafická karta zaměnitelně, GPU je pouze procesor uvnitř karty.

Klíčový rozdíl mezi GPU a CPU spočívá v tom, že GPU se obvykle specializují na 3D úkoly (například hraní videoher nebo vykreslování) a vynikají v paralelním zpracování zátěže. Při paralelním zpracování se všechna jádra potýkají se stejným úkolem najednou, což je něco, s čím CPU bojují. CPU jsou optimalizovány pro sériové nebo sekvenční zpracování, což obvykle znamená, že na jedné úloze může současně pracovat pouze jedno nebo možná několik jader. Specializace však znamená, že GPU nejsou vhodné pro mnoho věcí, pro které lze CPU použít.

GPU je nejznámější tím, že je páteří grafické karty, zařízení, které je prakticky počítač sám pro sebe, protože přichází s procesorem, základní deskou, vyhrazená paměť nazývaná VRAMa chladič. Nejen to, ale grafické karty lze snadno připojit k počítačům prostřednictvím jediného slotu PCIe nebo dokonce prostřednictvím a Port Thunderbolt, který využívá port USB typu C, který umožňuje připojení grafických karet k notebookům také. Z hlediska výkonnostního potenciálu a snadného upgradu skutečně neexistuje žádná jiná součást jako grafická karta.

Které společnosti vyrábějí GPU?

Původ GPU je spjat s historií videoher, což je tradiční případ použití GPU. Těžko říct, kdy byl vytvořen první GPU, ale termín byl zřejmě poprvé vytvořen společností Sony pro svou původní konzoli PlayStation v roce 1994, která používala Toshiba čip. O pět let později Nvidia prohlásila, že její GeForce 256 je vůbec první GPU s odůvodněním, že dokáže provádět transformační a světelné úkoly, které byly dříve prováděny na CPU. Nvidia pravděpodobně nevytvořila první GPU a nebyla to ani první grafická karta pro stolní počítače.

Protože nejstarší grafické procesory byly jednoduché, existovaly tuny společností, které vyráběly vlastní GPU pro konzole, stolní počítače a další počítače. Ale jak se GPU vyvíjelo, což ztěžovalo jejich výrobu, společnosti začaly z trhu odpadávat. Už jste neviděli generické elektronické společnosti jako Toshiba a Sony vyrábět vlastní GPU a mnoho společností, které nedělaly nic jiného než GPU, jako 3dfx Interactive, také zkrachovalo. Počátkem 21. století byla zrno odříznuto od plev a v grafice zbyli pouze dva hlavní hráči: Nvidia a ATI, z nichž posledního získala AMD v roce 2006.

Více než dvě desetiletí byly Nvidia a ATI/AMD jedinými společnostmi schopnými vyrábět vysoce výkonnou grafiku pro konzole a PC. Naproti tomu integrovaná grafická scéna byla rozmanitější, protože existují silné pobídky k výrobě integrovaných GPU (jako například nemuset platit Nvidii nebo AMD za používání jejich GPU) a také proto, že to není tak těžké. Intel však vstoupil na scénu vysoce výkonných GPU v roce 2022 a přeměnil duopol na triopol.

K čemu se používají GPU?

Hlavní využití grafických karet bylo vždy hraní, ale v posledních letech to začíná být čím dál tím méně pravdivé, protože poptávka po širším výpočetním výkonu neustále roste. Jak se ukazuje, jádra v GPU jsou užitečná pro víc než jen grafiku, což dává vzniknout datovým centrům a čipům optimalizovaným pro umělou inteligenci, kterým se říká General-purpose GPU (GPGPUs). Poptávka se dostala tak vysoko, že GPU datových center Nvidie společnosti vydělávají více peněz než ty herní. AMD a Intel se také snaží vydělat na poptávce po datových centrech a AI GPU. Nakonec se do závodu mohou přihlásit i další společnosti, protože se zhmotňuje nový trh.

V případě zátěže AI se GPU staly neuvěřitelně důležitými Generování obrazu AI nebo při školení velkých jazykových modelů (LLM). Je to díky jejich schopnosti zpracovávat paralelně, což je ideální pro velké maticové operace, které jsou v AI extrémně běžné.

Nvidia vs. AMD vs. Intel: co je nejlepší pro hraní her?

Od doby, kdy se v 90. letech poprvé staly populární stolní grafické karty pro hraní her, je od té doby neustále kladena jedna otázka: Která značka je nejlepší? Nedávno se lidé ptali pouze na to, zda je Nvidia lepší než AMD a naopak, ale nyní se věci trochu zkomplikují, když do boje vstupuje Intel. I když žádná značka není úplně lepší než ta druhá, každá má své silné a slabé stránky.

Nvidia se vždy stavěla jako možnost pro ty, kteří to chtějí nejlepší herní GPU s nejvyšším výkonem a nejlákavějšími funkcemi. Grafické karty Nvidie jsou sice obvykle dobré, ale také často drahé, alespoň ve srovnání s těmi od AMD a nyní Intelu. Kromě toho, i když jsou exkluzivní funkce Nvidie na papíře skvělé, skutečný zážitek nemusí odpovídat humbuku. Například, DLSS je opravdu pěkná funkce pro karty Nvidia, ale není v mnoha hrách a má několik nevýhod.

Z hlediska výkonnostního potenciálu a snadného upgradu skutečně neexistuje žádná jiná součást jako grafická karta.

AMD naproti tomu ne vždy konkurovalo Nvidii. AMD historicky nabízelo GPU s lepší hodnotou, což často umožňuje špičkovým kartám Nvidie jít bez problémů. Na druhou stranu Nvidia často nechává AMD mít volný průchod rozpočtový trh GPU, a to platí zejména dnes. Kromě toho AMD obvykle zaostává za Nvidií, pokud jde o funkce, ale má slušné výsledky v dohánění a někdy dokonce i překonání své konkurence.

Intel byl v době psaní tohoto článku na trhu herních GPU teprve asi rok, takže se ještě pořádně neprosadil, ale zatím Intel soutěžil na hodnotě, kterou AMD obvykle dělá. Největším problémem pro Intel byly jeho ovladače nebo software, který hraje zásadní roli v tom, jak dobře GPU funguje ve hrách. Od uvedení první generace GPU Arc Alchemist v roce 2022 Intel usilovně pracoval na optimalizaci svých ovladačů a dnes Intel Arc A750 je oblíbenou volbou pro počítače nižší a střední třídy.

Je celkem jasné, kde která společnost vyniká. Nvidia je nejlepší volbou pro ty, kteří mají velký rozpočet a chtějí jak skvělý výkon, tak špičkové funkce. AMD je značka pro více lidí, a přestože špičkové karty AMD se obvykle výkonem a funkcemi zcela nevyrovnají Nvidii, je také pravda, že Nvidia od roku 2019 nevyrobila kartu pod 300 USD. Intel v tuto chvíli nabízí dobrý GPU střední třídy, ale to je tak vše, i když nadcházející karty mohou věci změnit.

Obecně lze říci, že trh s GPU se během několika příštích let změní, Nvidia se ještě více přesune do high-end segmentu a Intel vstoupí do boje. Uvidíme, jak se to bude dál vyvíjet.