Čo je GPU? Vnútri komponentu, ktorý poháňa hry a ďalšie

V zozname najzaujímavejších PC komponentov sú GPU ľahko S-tier. Či už ste technologický nadšenec alebo len priemerný hráč, je ťažké nenechať sa strhnúť humbukom úplne nového vydania (no, možno už nie). Väčšina chápe GPU ako súčasť počítača, na ktorom sa naozaj dobre spúšťajú hry, no je toho oveľa viac. Tu je všetko, čo potrebujete vedieť o GPU a prečo sú jedným z najunikátnejších komponentov v počítači.

Čo je GPU a ako funguje

Najprv si ujasnime, čo presne je grafický procesor (GPU). V podstate ide o procesor, ktorý na vykresľovanie 3D grafiky využíva množstvo individuálne slabých jadier nazývaných shadery. GPU môžu mať najrôznejšie formy: integrované do CPU (ako je vidieť v bežných CPU Intel a APU od AMD), prispájkované na základná doska v zariadeniach, ako sú notebooky, alebo dokonca ako súčasť kompletného zariadenia, ktoré môžete pripojiť k počítaču známemu ako grafika kartu. Hoci často používame slová GPU a grafická karta zameniteľne, GPU je len procesor vo vnútri karty.

Kľúčový rozdiel medzi GPU a CPU je v tom, že GPU sa zvyčajne špecializujú na 3D úlohy (napríklad hranie videohier alebo vykresľovanie) a vynikajú paralelným spracovaním úloh. Pri paralelnom spracovaní všetky jadrá riešia rovnakú úlohu naraz, s čím CPU zápasia. CPU sú optimalizované pre sériové alebo sekvenčné spracovanie, čo zvyčajne znamená, že na jednej úlohe môže súčasne pracovať iba jedno alebo možno niekoľko jadier. Špecializácia však znamená, že GPU nie sú vhodné na veľa vecí, na ktoré sa dajú použiť CPU.

GPU je najznámejší tým, že je chrbtovou kosťou grafickej karty, zariadenia, ktoré je prakticky počítač sám o sebe, pretože prichádza s procesorom, základnou doskou, vyhradenej pamäte nazývanej VRAMa chladič. Nielen to, ale grafické karty sa dajú ľahko pripojiť k počítačom cez jeden slot PCIe alebo dokonca cez a Port Thunderbolt, ktorý využíva port USB typu C, ktorý umožňuje pripojenie grafických kariet k notebookom tiež. Z hľadiska výkonového potenciálu a jednoduchosti upgradu skutočne neexistuje žiadna iná súčasť ako grafická karta.

Ktoré spoločnosti vyrábajú GPU?

Pôvod GPU je spojený s históriou videohier, čo je tradičný prípad použitia GPU. Ťažko povedať, kedy bol vytvorený prvý GPU, ale tento výraz bol zjavne prvýkrát vytvorený spoločnosťou Sony pre svoju pôvodnú konzolu PlayStation v roku 1994, ktorá používala Toshiba čip. O päť rokov neskôr Nvidia tvrdila, že jej GeForce 256 bol vôbec prvý GPU na základe toho, že dokáže vykonávať transformačné a svetelné úlohy, ktoré sa predtým vykonávali na CPU. Dá sa povedať, že Nvidia nevytvorila prvé GPU a nebola to ani prvá grafická karta pre stolné počítače.

Pretože prvé grafické procesory boli jednoduché, existovalo množstvo spoločností, ktoré vyrábali svoje vlastné GPU pre konzoly, stolné počítače a iné počítače. Ale ako sa GPU vyvíjal, čo sťažovalo ich výrobu, spoločnosti začali vypadávať z trhu. Už ste nevideli, že generické elektronické spoločnosti ako Toshiba a Sony vyrábajú svoje vlastné GPU a mnoho spoločností, ktoré nerobili nič iné, len vyrábali GPU, ako napríklad 3dfx Interactive, tiež skrachovalo. Začiatkom roku 2000 bola pšenica odrezaná od pliev a v grafike zostali len dvaja hlavní hráči: Nvidia a ATI, z ktorých druhú v roku 2006 získala AMD.

Viac ako dve desaťročia boli Nvidia a ATI/AMD jedinými spoločnosťami schopnými vyrábať vysokovýkonnú grafiku pre konzoly a PC. Integrovaná grafická scéna, naopak, bola rôznorodejšia, pretože existujú silné stimuly na výrobu integrovaných GPU (napríklad, že nemusíte platiť Nvidii alebo AMD za používanie ich GPU) a tiež preto, že to nie je také ťažké. Intel však vstúpil na scénu vysokovýkonných GPU v roku 2022 a premenil duopol na triopol.

Na čo sa používajú GPU?

Hranie bolo vždy hlavným využívaním grafických kariet, ale v posledných rokoch to začína byť čoraz menej pravdivé, keďže dopyt po širšom výpočtovom výkone sa neustále zvyšuje. Ako sa ukázalo, jadrá v GPU sú užitočné nielen pre grafiku, čo vedie k vzniku dátových centier a čipov optimalizovaných pre umelú inteligenciu nazývaných GPU na všeobecné použitie (GPGPU). Dopyt sa tak zvýšil, že GPU dátových centier Nvidie zarábajú spoločnosti viac peňazí ako tie herné. AMD a Intel sa tiež snažia zarobiť na dopyte po dátových centrách a AI GPU. Nakoniec sa do súťaže môžu zapojiť aj iné spoločnosti, keď sa zhmotní nový trh.

V prípade pracovnej záťaže AI sa GPU stali neuveriteľne dôležitými pre ľudí, ako sú napr Generovanie AI obrazu alebo pri školení veľkých jazykových modelov (LLM). Je to vďaka ich schopnosti spracovávať paralelne, čo je ideálne pre veľké maticové operácie, ktoré sú v AI mimoriadne bežné.

Nvidia vs. AMD vs. Intel: čo je najlepšie na hranie hier?

Odkedy sa stolné grafické karty na hranie hier prvýkrát stali populárnymi v 90. rokoch, odvtedy sa neustále kladie jedna otázka: Ktorá značka je najlepšia? Nedávno sa ľudia pýtali iba na to, či je Nvidia lepšia ako AMD a naopak, ale teraz sú veci trochu komplikovanejšie, keď do boja vstupuje Intel. Aj keď žiadna značka nie je úplne lepšia ako tá druhá, každá má svoje silné a slabé stránky.

Nvidia sa vždy stavala ako možnosť pre tých, ktorí to chcú najlepší herný GPU s najvyšším výkonom a najpútavejšími funkciami. Zatiaľ čo grafické karty Nvidie sú zvyčajne dobré, sú tiež často drahé, aspoň v porovnaní s tými od AMD a teraz Intel. Navyše, zatiaľ čo exkluzívne funkcie Nvidie sú na papieri skvelé, skutočný zážitok nemusí zodpovedať humbuku. Napríklad, DLSS je naozaj pekná funkcia pre karty Nvidia, ale nie je v mnohých hrách a má niekoľko nevýhod.

Z hľadiska výkonového potenciálu a jednoduchosti upgradu skutočne neexistuje žiadna iná súčasť ako grafická karta.

AMD, naopak, nie vždy konkurovalo Nvidii. AMD historicky ponúkalo GPU s lepšou hodnotou, čo často umožňuje špičkovým kartám Nvidie bez problémov. Na druhej strane Nvidia často necháva AMD mať voľnú ruku rozpočtový trh GPU, a to platí najmä dnes. Okrem toho AMD zvyčajne zaostáva za Nvidiou, pokiaľ ide o funkcie, ale má slušnú bilanciu dobiehania a niekedy dokonca aj prekonania svojej konkurencie.

Intel bol v čase písania tohto článku na trhu s hernými GPU len asi rok, takže sa ešte nepresadil, ale doteraz Intel súťažil s hodnotou, ktorú AMD zvyčajne robí. Najväčším problémom pre Intel boli jeho ovládače alebo softvér, ktorý hrá kľúčovú úlohu pri výkone GPU v hrách. Od uvedenia prvej generácie GPU Arc Alchemist na trh v roku 2022 Intel tvrdo pracoval na optimalizácii svojich ovládačov a dnes Intel Arc A750 je obľúbenou voľbou pre počítače nižšej a strednej triedy.

Je celkom jasné, kde každá spoločnosť vyniká. Nvidia je najlepšou voľbou pre tých, ktorí majú veľký rozpočet a chcú skvelý výkon a špičkové funkcie. AMD je značka pre viac ľudí a aj keď sa špičkové karty AMD väčšinou výkonom a funkciami úplne nevyrovnajú Nvidii, je tiež pravda, že Nvidia od roku 2019 nevyrobila kartu pod 300 dolárov. Intel v súčasnosti ponúka dobrý GPU strednej triedy, ale to je všetko, hoci pripravované karty môžu veci zmeniť.

Vo všeobecnosti je trh s GPU v najbližších rokoch nastavený na zmenu, pričom Nvidia sa ešte viac presunie do high-end segmentu a do boja vstupuje Intel. Uvidíme, ako sa to bude ďalej vyvíjať.