GPU-teollisuuden kehitysnäkymät vuonna 2020

2020/11/17

Etsitään kehityksen jalanjälkiä maailman jättiläisiltä

GPU: n toiminta ja luokitus

GPU (grafiikkaprosessoriyksikkö, grafiikkaprosessori) tunnetaan myös näyttösiruna. Sitä käytetään pääasiassa henkilökohtaisissa tietokoneissa, työasemissa, peli-isännöissä ja mobiililaitteissa (älypuhelimet, taulutietokoneet, VR-laitteet) grafiikkaoperaatioiden suorittamiseen.

Rakenne määrittää, että GPU soveltuu paremmin rinnakkaislaskentaan. Suurin ero GPU: n ja suorittimen välillä on sirun välimuistiarkkitehtuurissa ja digitaalisen logiikan käyttöyksikön rakenteessa: GPU-ytimien (erityisesti Alu-laskentayksiköiden) määrä on paljon suurempi kuin suorittimen, mutta sen rakenne on yksinkertaisempi suorittimen, joten sitä kutsutaan monisydämiseksi rakenteeksi. Moniydinrakenne on erittäin sopiva saman käskyvirran lähettämiseen monisydämelle rinnakkain käyttämällä erilaisia ​​syötetietoja suoritettavaksi, jotta graafisen prosessoinnin massiiviset ja yksinkertaiset toiminnot, kuten sama koordinaattimuunnos kullekin, saatetaan päätökseen. ja lasketaan jokaisen kärjen väri-arvo saman valaistusmallin mukaan. GPU hyödyntää massiivisen datan käsittelyn etuja ja korjaa pitkän viiveen puutteen parantamalla tiedonsiirtonopeutta.

Yleisesti ottaen kuluttajat kiinnittävät enemmän huomiota suorittimen (keskusyksikkö) suorituskykyyn ostaessaan kulutuselektroniikkatuotteita, kuten matkapuhelimia tai kannettavia tietokoneita, kuten suorittimen tuotemerkki, sarja ja ytimien määrä, kun taas GPU saa vähemmän huomiota. GPU (graafinen prosessori) ja grafiikkaprosessori ovat eräänlainen mikroprosessori, joka voi tehdä kuvaan ja grafiikkaan liittyviä toimintoja henkilökohtaisilla tietokoneilla, työasemilla, pelikoneilla ja joillakin mobiililaitteilla (kuten taulutietokoneet, älypuhelimet jne.) . PC: n syntymän alussa oli ajatus GPU: sta, ja kaikki grafiikkalaskelmat suoritettiin suorittimella. CPU: n käyttö grafiikkalaskennassa on kuitenkin hidasta, joten grafiikkalaskennassa on suunniteltu erityinen grafiikkakiihdytinkortti. Myöhemmin NVIDIA ehdotti GPU-konseptia, joka nosti GPU: n erillisen laskentayksikön tilaan.

CPU koostuu yleensä loogisesta käyttöyksiköstä, ohjausyksiköstä ja tallennusyksiköstä. Vaikka suorittimessa on useita ytimiä, kokonaismäärä on enintään kaksi numeroa, ja jokaisella ytimellä on tarpeeksi välimuistia; CPU: lla on riittävästi luku- ja loogisia toimintayksiköitä, ja siinä on paljon laitteistoja haaranarvioinnin ja vielä monimutkaisemman loogisen arvioinnin nopeuttamiseksi. Siksi CPU: lla on superlooginen kyky. GPU: n etu on monisydämisessä, ytimien määrä on paljon suurempi kuin suorittimien, jotka voivat saavuttaa satoja, jokaisella ytimellä on suhteellisen pieni välimuisti, ja digitaalisen logiikan käyttöyksikköjen määrä on pieni ja yksinkertainen. Siksi GPU soveltuu paremmin datan rinnakkaislaskentaan kuin CPU

GPU voidaan luokitella kahdella tavalla, toinen perustuu GPU: n ja suorittimen väliseen suhteeseen, toinen perustuu GPU: n sovellusluokkaan. Suorittimen ja prosessorin välisen suhteen mukaan GPU voidaan jakaa itsenäisiksi suorittimiksi ja GPU: ksi. Itsenäinen GPU hitsataan yleensä näytönohjaimen piirilevylle ja se sijaitsee näytönohjaimen tuulettimen alla. Itsenäinen GPU käyttää erillistä näyttömuistia, ja videomuistin kaistanleveys määrää yhteyden nopeuden GPU: n kanssa. Integroitu GPU on yleensä integroitu suorittimeen. Integroitu GPU ja CPU jakavat tuulettimen ja välimuistin. Integroidulla GPU: lla on hyvä yhteensopivuus, koska prosessorin valmistaja viimeistelee integroidun GPU: n suunnittelun, valmistuksen ja ohjaimen. Lisäksi CPU: n ja GPU: n integroinnin vuoksi integroidun GPU: n tila on pieni; integroidun GPU: n suorituskyky on suhteellisen riippumaton, ja integroidun GPU: n virrankulutus ja kustannukset ovat suhteellisen riippumattomia suorittimen ja suorittimen integroinnin vuoksi. Riippumattomalla GPU: lla on itsenäinen videomuisti, suurempi tila ja parempi lämmöntuotto, joten itsenäisen näytönohjaimen suorituskyky on parempi; mutta se tarvitsee lisätilaa vastaamaan monimutkaisia ​​ja valtavia grafiikan käsittelytarpeita ja tarjoamaan tehokkaita videokoodaussovelluksia. Vahva suorituskyky tarkoittaa kuitenkin suurempaa energiankulutusta, riippumattomat GPU: t edellyttävät lisävirtalähdettä ja kustannukset ovat korkeammat.

Sovelluspäätteen tyypin mukaan se voidaan jakaa pcgpu: ksi, palvelimen GPU: ksi ja mobiiliksi GPU: ksi. PCgpu on sovellettu tietokoneeseen. Tuotteen sijoittelun mukaan voidaan käyttää joko integroitua GPU: ta tai erillistä GPU: ta. Esimerkiksi, jos tietokone on pääasiassa kevyt toimisto- ja tekstieditointi, yleinen tuote päättää käyttää integroitua GPU: ta; Jos tietokone tarvitsee tuottaa teräväpiirtokuvia, muokata videoita, tehdä pelejä jne., valitulla tuotteella on itsenäinen GPU. Palvelimen GPU: ta käytetään palvelimiin, joita voidaan käyttää ammattimaisessa visualisoinnissa, tietojenkäsittelyssä, syvällisessä oppimisessa ja muissa sovelluksissa. Kehityksen mukaan useita tekniikoita, kuten pilvipalvelut ja tekoäly, palvelimen GPU on pääosin riippumaton GPU. Matkaviestin on ohenemassa ja ohut, ja päätelaitteen sisäinen nettotila on pienentynyt nopeasti monitoimimoduulien lisääntyessä. Samaan aikaan, kun matkaviestimen on käsiteltävä video ja kuva, integroitu GPU on pystynyt täyttämään vaatimukset. Siksi mobiili GPU käyttää yleensä integroitua GPU: ta.