O que é uma GPU? Dentro do componente que alimenta jogos e muito mais

Em uma lista de níveis dos componentes de PC mais empolgantes, as GPUs são facilmente de nível S. Seja você um entusiasta da tecnologia ou apenas um jogador comum, é difícil não se deixar levar pelo hype de um novo lançamento (bem, talvez não mais). A maioria entende a GPU como a parte de um computador que roda jogos muito bem, mas há muito mais do que isso. Aqui está tudo o que você precisa saber sobre GPUs e por que elas são um dos componentes mais exclusivos de um computador.

O que é uma GPU e como ela funciona

Primeiro, vamos esclarecer o que exatamente é uma unidade de processamento gráfico (GPU). Basicamente, é um processador que usa muitos núcleos individualmente fracos chamados shaders para renderizar gráficos 3D. As GPUs podem vir em todos os tipos de formas: integradas em uma CPU (como visto nas CPUs convencionais da Intel e nas APUs da AMD), soldadas em uma placa-mãe em dispositivos como laptops, ou mesmo como parte de um dispositivo completo que você pode conectar ao seu PC conhecido como placa gráfica cartão. Embora muitas vezes usemos as palavras GPU e placa gráfica de forma intercambiável, a GPU é apenas o processador dentro da placa.

A principal distinção entre GPUs e CPUs é que as GPUs geralmente são especializadas em tarefas 3D (jogar videogames ou renderizar, por exemplo) e se destacam no processamento de cargas de trabalho em paralelo. Com o processamento paralelo, todos os núcleos estão lidando com a mesma tarefa ao mesmo tempo, algo que as CPUs têm dificuldade. As CPUs são otimizadas para processamento serial ou sequencial, o que geralmente significa que apenas um ou talvez alguns núcleos podem trabalhar em uma única tarefa ao mesmo tempo. No entanto, a especialização significa que as GPUs não são adequadas para muitas coisas para as quais as CPUs podem ser usadas.

A GPU é mais famosa por ser a espinha dorsal da placa de vídeo, um dispositivo que é praticamente um computador em si, pois vem com processador, placa-mãe, memória dedicada chamada VRAM, e mais frio. Além disso, as placas gráficas podem ser facilmente conectadas aos PCs por meio de um único slot PCIe ou até mesmo por meio de um Porta Thunderbolt que usa a porta USB tipo C, que permite que placas gráficas se conectem a laptops também. Não há realmente nenhum outro componente como a placa gráfica em termos de potencial de desempenho e facilidade de atualização.

Quais empresas fabricam GPUs?

A origem da GPU está ligada à história dos videogames, que tem sido o caso de uso tradicional das GPUs. É difícil dizer quando o primeira GPU foi criada, mas o termo foi aparentemente cunhado pela Sony para seu console PlayStation original em 1994, que usava um Toshiba lasca. Cinco anos depois, a Nvidia afirmou que sua GeForce 256 foi a primeira GPU de todos os tempos, alegando que ela poderia executar as tarefas de transformação e iluminação que eram feitas anteriormente na CPU. Indiscutivelmente, a Nvidia não criou a primeira GPU e nem foi a primeira placa gráfica para desktops.

Como os primeiros processadores gráficos eram simples, havia inúmeras empresas fazendo suas próprias GPUs para consoles, desktops e outros computadores. Mas à medida que a GPU evoluiu, o que os tornou mais difíceis de fabricar, as empresas começaram a sair do mercado. Você não via mais empresas genéricas de eletrônicos como Toshiba e Sony fabricando suas próprias GPUs, e muitas empresas que não faziam nada além de fabricar GPUs, como a 3dfx Interactive, também faliram. No início dos anos 2000, o trigo havia sido cortado do joio e havia apenas dois grandes jogadores restantes em gráficos: Nvidia e ATI, o último dos quais foi adquirido pela AMD em 2006.

Por mais de duas décadas, a Nvidia e a ATI/AMD foram as únicas empresas capazes de produzir gráficos de alto desempenho para consoles e PCs. A cena gráfica integrada, ao contrário, tem sido mais diversificado porque há fortes incentivos para fazer GPUs integradas (como não ter que pagar Nvidia ou AMD para usar suas GPUs) e também porque não é tão difícil. No entanto, a Intel entrou no cenário de GPUs de alto desempenho em 2022, transformando o duopólio em um triopólio.

Para que servem as GPUs?

Os jogos sempre foram o principal uso das placas gráficas, mas isso está começando a se tornar cada vez menos verdadeiro nos últimos anos, à medida que a demanda por poder de computação mais amplo continua a aumentar. Acontece que os núcleos das GPUs são úteis para mais do que apenas gráficos, dando origem a data centers e chips otimizados para inteligência artificial chamados GPUs de uso geral (GPGPUs). A demanda ficou tão alta que as GPUs de data center da Nvidia rendem mais dinheiro para a empresa do que as de jogos. A AMD e a Intel também buscam lucrar com a demanda por data centers e GPUs de IA. Eventualmente, outras empresas também podem entrar na corrida, à medida que um novo mercado se materializa.

No caso de cargas de trabalho de IA, as GPUs se tornaram incrivelmente importantes em empresas como Geração de imagem AI ou no treinamento de Large Language Models (LLMs). Isso se deve à sua capacidade de processar em paralelo, sendo perfeita para operações de grandes matrizes extremamente comuns em IA.

Nvidia vs. AMD vs. Intel: qual é o melhor para jogos?

Desde que as placas gráficas de desktop para jogos se tornaram populares nos anos 90, uma pergunta sempre foi feita desde então: qual marca é a melhor? Recentemente, as pessoas só perguntavam se a Nvidia era melhor que a AMD e vice-versa, mas agora as coisas estão um pouco mais complicadas com a entrada da Intel na briga. Embora nenhuma marca seja completamente melhor que a outra, cada uma tem seus próprios pontos fortes e fracos.

A Nvidia sempre se posicionou como a opção para quem quer o melhor GPU para jogos com o maior desempenho e os recursos mais atraentes. Embora as placas gráficas da Nvidia sejam geralmente boas, elas também costumam ser caras, pelo menos em relação às da AMD e agora da Intel. Além disso, embora os recursos exclusivos da Nvidia sejam legais no papel, a experiência real pode não corresponder ao hype. Por exemplo, DLSS é um recurso muito bom para placas Nvidia, mas não está em muitos jogos e tem algumas desvantagens.

Não há realmente nenhum outro componente como a placa gráfica em termos de potencial de desempenho e facilidade de atualização.

A AMD, por outro lado, nem sempre competiu com a Nvidia. Historicamente, a AMD oferece GPUs com melhor valor, o que geralmente permite que as placas de ponta da Nvidia não sejam contestadas. Por outro lado, a Nvidia geralmente permite que a AMD tenha rédea solta sobre o mercado de GPU de orçamento, e isso é especialmente verdadeiro hoje. Além disso, a AMD geralmente fica atrás da Nvidia quando se trata de recursos, mas tem um histórico decente de recuperar o atraso e, às vezes, até superar a concorrência.

A Intel está no mercado de GPUs para jogos há cerca de um ano no momento em que escrevo, então ainda não se estabeleceu, mas até agora a Intel competiu com o valor que a AMD costuma fazer. A maior luta da Intel tem sido seus drivers, ou o software que desempenha um papel crucial no desempenho de uma GPU nos jogos. Desde o lançamento de suas GPUs Arc Alchemist de primeira geração em 2022, a Intel tem trabalhado arduamente para otimizar seus drivers e hoje Arc A750 da Intel é uma escolha popular para PCs de gama baixa e média.

É bastante claro onde cada empresa se destaca. A Nvidia é a melhor escolha para quem tem um grande orçamento e deseja ótimo desempenho e recursos de ponta. A AMD é a marca para mais pessoas e, embora as placas de ponta da AMD geralmente não correspondam às da Nvidia em desempenho e recursos, também é verdade que a Nvidia não fabrica uma placa abaixo de US $ 300 desde 2019. A Intel, no momento, oferece uma boa GPU de médio porte, mas é só isso, embora as próximas placas possam mudar as coisas.

Em geral, o mercado de GPU está definido para uma mudança nos próximos anos, com a Nvidia avançando ainda mais para o segmento high-end e a Intel entrando na briga. Teremos que ver como isso continua a se moldar.