Neatkarīgi no tā, vai esat spēlētājs, satura veidotājs vai datu centra tehniķis, GPU ir aizraujoši. Šeit ir viss, kas jums par tiem jāzina.
Aizraujošāko datoru komponentu līmeņa sarakstā GPU ir viegli S-līmeņa. Neatkarīgi no tā, vai esat tehnoloģiju entuziasts vai vienkārši parasts spēlētājs, ir grūti neiekļauties jaunā laidiena ažiotāžā (nu, varbūt vairs ne). Lielākā daļa saprot GPU kā datora daļu, kas patiešām labi vada spēles, taču tajā ir daudz vairāk. Šeit ir viss, kas jums jāzina par GPU un to, kāpēc tie ir viens no unikālākajiem datora komponentiem.
Kas ir GPU un kā tas darbojas
Vispirms noskaidrosim, kas īsti ir grafikas apstrādes vienība (GPU). Būtībā tas ir procesors, kas 3D grafikas renderēšanai izmanto daudz atsevišķi vāju kodolu, ko sauc par ēnotājiem. GPU var būt visdažādākajos veidos: integrēti CPU (kā redzams Intel galvenajos CPU un AMD APU), pielodēti uz mātesplate tādās ierīcēs kā klēpjdatori vai pat kā daļa no visas ierīces, ko var pievienot savam datoram, ko sauc par grafiku karti. Lai gan mēs bieži lietojam vārdus GPU un grafiskā karte kā sinonīmus, GPU ir tikai procesors kartes iekšpusē.
Galvenā atšķirība starp GPU un centrālajiem procesoriem ir tāda, ka GPU parasti ir specializēti 3D uzdevumiem (piemēram, videospēļu spēlēšanai vai renderēšanai), un tie lieliski apstrādā darba slodzi paralēli. Izmantojot paralēlo apstrādi, visi kodoli vienlaikus risina vienu un to pašu uzdevumu, ar ko CPU cīnās. CPU ir optimizēti sērijveida vai secīgai apstrādei, kas parasti nozīmē, ka tikai viens vai varbūt daži kodoli var strādāt ar vienu uzdevumu vienlaikus. Tomēr specializācija nozīmē, ka GPU nav piemēroti daudzām lietām, kurām var izmantot CPU.
GPU ir visslavenākais ar to, ka tas ir grafiskās kartes mugurkauls — ierīce, kas pati par sevi ir praktiski dators, jo tai ir procesors, mātesplate, speciālā atmiņa, ko sauc par VRAM, un vēsāks. Ne tikai tas, bet arī grafiskās kartes var viegli pievienot personālajiem datoriem, izmantojot vienu PCIe slotu vai pat caur a Thunderbolt ports, kas izmanto USB Type C portu, kas ļauj grafiskajām kartēm pievienoties klēpjdatoriem arī. Faktiski nav neviena cita komponenta, piemēram, grafikas kartei, ņemot vērā veiktspējas potenciālu un vieglu jaunināšanu.
Kuri uzņēmumi ražo GPU?
GPU izcelsme ir saistīta ar videospēļu vēsturi, kas ir bijis tradicionāls GPU lietošanas gadījums. Grūti pateikt, kad tika izveidots pirmais GPU, taču šo terminu acīmredzot pirmo reizi ieviesa Sony savai oriģinālajai PlayStation konsolei 1994. gadā, kurā tika izmantota Toshiba. mikroshēma. Piecus gadus vēlāk Nvidia apgalvoja, ka tās GeForce 256 ir pirmais GPU, pamatojoties uz to, ka tas spēj veikt pārveidošanas un apgaismojuma uzdevumus, kas iepriekš tika veikti CPU. Iespējams, Nvidia neizveidoja pirmo GPU, un tā pat nebija pirmā grafiskā karte galddatoriem.
Tā kā pirmie grafikas procesori bija vienkārši, daudzi uzņēmumi ražoja savus GPU konsolēm, galddatoriem un citiem datoriem. Taču, attīstoties GPU, kas padarīja to izgatavošanu grūtāku, uzņēmumi sāka izstāties no tirgus. Jūs vairs neredzējāt tādus vispārīgus elektronikas uzņēmumus kā Toshiba un Sony, kas paši izgatavoja savus GPU, un daudzi uzņēmumi, kas neko nedarīja, izņemot GPU, piemēram, 3dfx Interactive, arī sabruka. Līdz 2000. gadu sākumam kvieši bija nogriezti no pelavām, un grafikā bija palikuši tikai divi galvenie spēlētāji: Nvidia un ATI, no kuriem pēdējo AMD iegādājās 2006. gadā.
Vairāk nekā divas desmitgades Nvidia un ATI/AMD bija vienīgie uzņēmumi, kas spēja izgatavot augstas veiktspējas grafiku konsolēm un personālajiem datoriem. Turpretim integrētā grafikas aina ir bijis daudzveidīgāks, jo pastāv spēcīgi stimuli izveidot integrētus GPU (piemēram, nav jāmaksā Nvidia vai AMD, lai izmantotu savus GPU), kā arī tāpēc, ka tas nav tik grūti. Tomēr Intel ienāca augstas veiktspējas GPU vidē 2022. gadā, pārveidojot duopolu par triopolu.
Kam tiek izmantoti GPU?
Spēles vienmēr bija galvenais grafisko karšu lietojums, taču pēdējos gados tas kļūst arvien mazāk patiess, jo pieprasījums pēc plašākas skaitļošanas jaudas turpina pieaugt. Kā izrādās, GPU kodoli ir noderīgi ne tikai grafikai, tādējādi radot datu centru un mākslīgajam intelektam optimizētas mikroshēmas, ko sauc par vispārējas nozīmes GPU (GPGPU). Pieprasījums ir kļuvis tik augsts, ka Nvidia datu centra GPU uzņēmumam nopelna vairāk nekā spēļu. AMD un Intel arī cenšas gūt peļņu no pieprasījuma pēc datu centru un AI GPU. Galu galā sacensībā var piedalīties arī citi uzņēmumi, jo materializēsies jauns tirgus.
AI darba slodžu gadījumā GPU ir kļuvuši neticami nozīmīgi, piemēram AI attēlu ģenerēšana vai lielo valodu modeļu (LLM) apmācībā. Tas ir saistīts ar to spēju veikt paralēlu apstrādi, kas ir lieliski piemērots lielām matricas operācijām, kas AI ir ļoti izplatītas.
Nvidia vs. AMD vs. Intel: kurš ir labākais spēlēm?
Kopš 90. gados spēļu galddatoru grafiskās kartes kļuva populāras, kopš tā laika pastāvīgi tiek uzdots viens jautājums: kurš zīmols ir labākais? Nesen cilvēki tikai jautāja, vai Nvidia ir labāka par AMD un otrādi, taču tagad lietas ir nedaudz sarežģītākas, kad cīņā iesaistās Intel. Lai gan neviens zīmols nav pilnīgi labāks par otru, katram ir savas stiprās un vājās puses.
Nvidia vienmēr ir pozicionējusi sevi kā iespēju tiem, kas vēlas labākais spēļu GPU ar vislielāko veiktspēju un pievilcīgākajām funkcijām. Lai gan Nvidia grafiskās kartes parasti ir labas, tās bieži ir arī dārgas, vismaz salīdzinājumā ar AMD un tagad Intel kartēm. Turklāt, lai gan Nvidia ekskluzīvās funkcijas ir lieliskas uz papīra, faktiskā pieredze var neatbilst hype. Piemēram, DLSS ir patiešām jauka funkcija Nvidia kartēm, taču tā nav daudzās spēlēs, un tai ir diezgan daudz trūkumu.
Faktiski nav neviena cita komponenta, piemēram, grafikas kartei, ņemot vērā veiktspējas potenciālu un vieglu jaunināšanu.
Turpretim AMD ne vienmēr ir konkurējis ar Nvidia. AMD vēsturiski ir piedāvājis GPU ar labāku vērtību, kas bieži vien ļauj Nvidia augstākās klases kartēm palikt bez problēmām. No otras puses, Nvidia bieži ļauj AMD brīvi pārvaldīt budžeta GPU tirgus, un tas jo īpaši attiecas uz šodienu. Turklāt AMD parasti atpaliek no Nvidia, kad runa ir par funkcijām, taču tai ir pienācīgi sasniegti un dažreiz pat pārspēti rezultāti.
Intel ir bijis spēļu GPU tirgū tikai aptuveni gadu rakstīšanas laikā, tāpēc tas vēl nav īsti nostiprinājies, taču līdz šim Intel ir konkurējis ar vērtību, ko parasti dara AMD. Lielākā cīņa par Intel ir bijusi tās draiveri vai programmatūra, kurai ir izšķiroša nozīme GPU darbībā spēlēs. Kopš pirmās paaudzes Arc Alchemist GPU palaišanas 2022. gadā, Intel ir smagi strādājis, optimizējot savus draiverus, un šodien Intel Arc A750 ir populāra izvēle zemas klases un vidējas klases datoriem.
Ir diezgan skaidrs, kur katrs uzņēmums ir izcils. Nvidia ir labākā izvēle tiem, kam ir liels budžets un kuri vēlas gan lielisku veiktspēju, gan jaunākās funkcijas. AMD ir zīmols lielākam skaitam cilvēku, un, lai gan AMD augstākās klases kartes parasti neatbilst Nvidia veiktspējai un funkcijām, tā ir arī taisnība, ka Nvidia kopš 2019. gada nav izgatavojusi karti, kas ir mazāka par 300 $. Intel šobrīd piedāvā labu vidējas klases GPU, taču tas arī viss, lai gan gaidāmās kartes var mainīt lietas.
Kopumā nākamajos gados GPU tirgū ir gaidāmas pārmaiņas, Nvidia vēl vairāk virzoties uz augstākās klases segmentu un Intel iesaistīsies cīņā. Mums būs jāredz, kā tas turpinās veidoties.