Центральний і графічний процесор

Чи не багато користувачів знають, що відеокарти можуть виконувати набагато більше, ніж просто відображати картинку на моніторі. Використовуючи CUDA, Stream і інші подібні технології, можна істотно підняти продуктивність комп’ютера, зваливши на себе не свої обчислення. Нижче буде описано принцип роботи.

Щоб вивести на екран безперервні кадри в який-небудь сучасної гри, комп’ютера потрібна хороша продуктивність. Варто припустити, що сучасні відеокарти по продуктивності відповідають свіжим версіями процесорів.

Варто зазначити, що коли відеоадаптер простоює і не виконує обробку зображення, її можливості залишаються незатребуваними. Щоб не було такого простою і можна було звалити на неї деякі обов’язки, що знизить навантаження на процесор, необхідно застосовувати спеціальні опції прискорення комп’ютера. Нижче буде докладна інструкція про принципи роботи цієї технології, яка може збільшити продуктивність ПК.

Яким чином відеокарта збільшує швидкість роботи комп’ютера?

Скористатися можливостями відеокарт можуть тільки спеціальні додатки. Дані програми можуть поєднуватися з відеокартою і використовують одну з 4-х технологій фізичного прискорення.

CUDA. Дану розробку створила корпорація Nvidia. Ця технологія може застосовуватися для проведення складних обчислювальних маніпуляцій і для редагування відео і картинок.

Stream. Ця технологія механічного прискорення аналогічна першій, але розроблена виробником відеоадаптерів AMD.
Обидві ці технології підтримуються всіма операційками, крім Mac OS, і використовують тільки з відеокартами відповідного виробника. Творці ПО змушені проводити додаткову роботу, щоб відеокарти обох розробників змогли збільшувати швидкість роботи їх додатків. Нижче представлені технології, які здатні працювати з платами обох виробників.

OpenCL. Ця технологія була випущена корпорація Apple в 2008 році і підтримується всіма операційками і будь-яким ПО. Однак, на сьогоднішній день немає додатків для прискорення комп’ютера з використанням цієї технології. Крім того, по збільшенню продуктивності OpenCL істотно позаду від перших двох технологій.

DirectCompute. Ця технологія була вбудована компанією Microsoft в DirectX 11. Але вона здатна працювати тільки на операционках Windows 7 і Vista, і то з невеликим пакетом додатків.

Яке збільшення продуктивності надає відеокарта?

Приріст безпосередньо залежить від графічного адаптера і продуктивності інших елементів комп’ютера. Збільшення продуктивності встановлюється утилітами і проведеними операціями. На сучасному середньому ПК збільшення швидкості перетворення високоякісного відео може досягати до 20-ти разів. А ось редагування фільтрами і спецефектами фотознімком може прискоритися в триста разів.

Що впливає на високу продуктивність CUDA і подібних технологій?

CPU на материнке при виконанні складних завдань спочатку розділяє процес на кілька поменше, а після виконує їх послідовну обробку. Отриманий проміжний результат розміщується в маленькій, але швидкої пам’яті процесора. Коли відділи пам’яті переповнюються, файли переміщаються в кеш-пам’ять, яка також розташована в процесорі. Але на обмін інформацією між процесором і оперативкою потрібно досить багато часу, тому швидкість виходить не зовсім високою.

Відкрите іноді можуть проводити такі маніпуляції значно швидше. На це може впливати кілька обставин. Одне з них паралельні обчислення. При необхідності провести кілька подібних маніпуляцій, деякі з них можуть проводитися графічним модулем спільно з процесором.

Наприклад, при роботі з відео або картинками утиліті необхідно змінювати величезну кількість пікселів, і при цьому використовуючи повторювані способи. Спеціально для цього графічний адаптер володіє сотнями дрібних процесорів, які носять назви потокові.

Крім того, необхідний швидкий доступ до пам’яті. За аналогією з центральними процесами, графічні адаптери також мають у своєму розпорядженні своєї проміжної пам’яттю і оперативкою. Але в цьому випадку вони мають безліч регістрів швидкісної пам’яті, що істотно збільшує швидкість обчислень.

Яке число потокових CPU володіють відеокарти?

На це впливає модель процесора. Наприклад, GeForse GTX 590 має в своєму розпорядженні двома модулями Fermi, кожен з яких має 512 потокових CPU. Одна з найпотужніших відеоплат від AMD – Radeon HD 6990 – також оснащена парою модулів, в кожному з яких по 1536 процесорів. Але при всьому цьому, HD 6990 суттєво програє GTX 590 по швидкості.

Як запустити CUDA або Stream?

Нічого запускати не слід, так як технології являють собою елемент апаратної частини відеокарт. Після того, як драйвер графічного адаптера встановити додаток, яке підтримує якусь технологію, тоді автоматично відбудеться збільшення швидкості роботи комп’ютера. Щоб отримати повну продуктивність, необхідно інсталювати нову версію драйвера.
Варто відзначити, що користувачам відеокарт AMD потрібно завантажити і інсталювати набір AMD Media Codec Package.

Чому не всі утиліти працюють з цими технологіями?

До того моменту, поки OpenCL НЕ буде широко поширений, творцям програмного забезпечення треба підлаштовувати кожен додаток для можливості працювати з відеоплатами Nvidia і AMD. Але при цьому не кожен виробник піде на додаткові витрати.

Крім того, не всі програми мають можливість забезпечувати постійний потік нескладних операцій обчислень, які можуть відбуватися паралельно. Це може відмінно спрацювати спільно з програмами з редагування відео та графіки. Для поштовиків або текстових редакторів ці технології не сильно допоможуть.

супер ПК

Наприклад, китайський ПК Tianhe-1А розпорядженні 7168 графічними модулями Nvidia, які підтримують відмінну продуктивність. При цьому проходить 2,5 трлн обчислень в секунду. Цей комп’ютер витрачає 4 мегавати енергії. Стільки електрики витрачає містечко з п’ятьма тисячами чоловік населення.

Чи здатний графічний адаптер замінити центральний?

Таку заміну провести неможливо. Пристрій цих процесорів повністю різний. CPU представляє собою універсальний обчислювальний блок, який має можливість обробляти і пересилати інформацію іншим елементам ПК. У свою чергу, відеокарти є вузькоспрямованими пристроями, незважаючи на те, що виконують невелику кількість операцій, але при цьому з високою швидкістю.

Що буде в майбутньому: універсальні чіпи

Щоб збільшити продуктивність CPU, корпорації Intel і AMD постійно додають ядра в свої процесори. Крім того, вони постійно додають нові технології, які здатні збільшити ефективність обчислювальних операцій і можливість паралельної обробки інформації.

У порівнянні з центральними процесорами, відеокарти вже мають у своєму розпорядженні великою кількістю простих ядер, які здатні дуже швидко виконати комплексні обчислення.

Але виходить так, що початкові відмінності в принципах роботи відеокарти і CPU потроху стираються. Тому розробка універсального чіпа дуже логічна. На сьогоднішній день користувачі комп’ютера можуть використовувати весь потенціал відеокарти без дорогих графічних чіпів.

Сучасні процесори від провідних розробників, на даний момент можуть продемонструвати можливість з’єднати графічний адаптер і CPU і працювати, як один універсальний обчислювальний блок.

У будь-якому з чіпів ядра CPU і відеокарти розміщуються на єдиному кристалі. Це надає можливість швидше розділити обчислювальні маніпуляції між ядрами. Ці застосовуються технології носять ім’я Intel Quick Sync і AMD Арр. В даний час вже є окремі додатки, які застосовують подібну технологію.

Загалом, це все, що необхідно знати про відмінності центрального процесора і відеокарти. Як видно з написаного, графічний процесор здатний виконувати деякі операції центрального, особливо це стосується сучасних комп’ютерів з потужними відеокартами.

Ссылка на основную публикацию