Non molti utenti sanno che le schede video possono fare molto di più che visualizzare un'immagine su un monitor. Utilizzando CUDA, Stream e altre tecnologie simili, puoi aumentare notevolmente le prestazioni del tuo computer eseguendo i tuoi calcoli. Il principio di funzionamento verrà descritto di seguito.
Per visualizzare frame continui sullo schermo in qualsiasi gioco moderno, il computer ha bisogno buona performance... Si dovrebbe presumere che le prestazioni delle moderne schede video corrispondano alle ultime versioni dei processori.
Va notato che quando la scheda video è inattiva e non esegue l'elaborazione delle immagini, le sue capacità rimangono non rivendicate. Affinché non si verifichino tali tempi di inattività e sia possibile assumersi alcune responsabilità, il che ridurrà il carico sul processore, è necessario utilizzare speciali opzioni di accelerazione del computer. Di seguito sarà istruzioni dettagliate su come funziona questa tecnologia, che può aumentare le prestazioni del PC.
In che modo una scheda video aumenta la velocità di un computer?
Solo applicazioni speciali possono sfruttare le capacità delle schede video. Questi programmi possono essere combinati con una scheda video e utilizzare una delle 4 tecnologie di accelerazione fisica.
CUDA. Questo sviluppo creato da Nvidia Corporation. Questa tecnologia può essere utilizzata per complesse manipolazioni computazionali e per l'editing di video e immagini.
Stream. Questa tecnologia di accelerazione meccanica è simile alla prima, ma sviluppata dal produttore di schede video AMD.
Entrambe queste tecnologie sono supportate da tutti i sistemi operativi eccetto Mac OS e vengono utilizzate solo con schede grafiche del produttore corretto. Gli sviluppatori di software sono costretti a svolgere un lavoro aggiuntivo in modo che le schede video di entrambi gli sviluppatori possano aumentare la velocità delle loro applicazioni. Di seguito sono elencate le tecnologie che funzionano con le schede di entrambi i produttori.
OpenCL. Questa tecnologia è stata rilasciata da Apple nel 2008 ed è supportata da tutti i sistemi operativi e da qualsiasi software. Tuttavia, attualmente non ci sono applicazioni per velocizzare il tuo computer utilizzando questa tecnologia. Inoltre, in termini di aumento della produttività, OpenCL è molto indietro rispetto alle prime due tecnologie.
DirectCompute. Questa tecnologia è stata incorporata da Microsoft in DirectX 11. Ma può funzionare solo su Windows 7 e Vista, quindi con un piccolo pacchetto di applicazioni.
Quale aumento delle prestazioni offre la scheda grafica?
Il guadagno dipende direttamente dall'adattatore grafico e dalle prestazioni del resto del computer. L'aumento della produttività è stabilito dalle utilità e dalle operazioni eseguite. Sul PC medio di oggi, la velocità di conversione video di alta qualità può essere fino a 20 volte più veloce. Ma la modifica con filtri ed effetti speciali su una foto può essere accelerata trecento volte.
Cosa influenza l'elevata produttività di CUDA e tecnologie simili?
La CPU sulla scheda madre, durante l'esecuzione di attività complesse, divide inizialmente il processo in più processi più piccoli, quindi esegue la loro elaborazione sequenziale. Il risultato intermedio risultante si trova in una piccola ma veloce memoria del processore. Quando le sezioni della memoria si riempiono, i file vengono spostati nella memoria cache, anch'essa situata nel processore. Ma ci vuole molto tempo per scambiare informazioni tra il processore e la RAM, quindi la velocità non è molto elevata.
Le schede video a volte possono eseguire tali manipolazioni molto più velocemente. Ciò può essere influenzato da diverse circostanze. Uno di questi è il calcolo parallelo. Se è necessario eseguire diverse di queste manipolazioni, alcune di esse possono essere eseguite dal modulo grafico insieme al processore.
Ad esempio, quando si lavora con video o immagini, l'utilità deve modificare un numero enorme di pixel e allo stesso tempo utilizzare metodi ripetitivi. A tale scopo, l'adattatore grafico dispone di centinaia di piccoli processori chiamati streaming.
Richiede anche accesso veloce alla memoria. Per analogia con i processi centrali, anche gli adattatori grafici hanno la propria memoria intermedia e RAM. Ma in questo caso hanno molti registri. memoria di velocità, che aumenta notevolmente la velocità dei calcoli.
Quante CPU di streaming hanno le schede video?
Questo è influenzato dal modello del processore. Ad esempio, la GeForse GTX 590 ha due moduli Fermi, ciascuno con 512 CPU stream. Una delle schede video più potenti di AMD - Radeon HD 6990 - è inoltre dotata di una coppia di moduli, ciascuno dei quali ha 1536 processori. Ma con tutto ciò, la HD 6990 è significativamente inferiore alla GTX 590 in termini di velocità.
Come si avvia CUDA o Stream?
Non dovresti avviare nulla, poiché le tecnologie sono un elemento della parte hardware delle schede video. Dopo che il driver dell'adattatore grafico ha installato un'applicazione che supporta alcune tecnologie, la velocità del computer aumenterà automaticamente. Per ottenere le massime prestazioni, è necessario installare il driver più recente.
Va notato che gli utenti di schede grafiche AMD devono scaricare e installare il pacchetto AMD Media Codec.
Perché non tutte le utility funzionano con queste tecnologie?
Fino a quando OpenCL non sarà diffuso, i creatori software è necessario modificare ogni applicazione per poter lavorare con le schede video Nvidia e AMD. Tuttavia, non tutti i produttori dovranno sostenere costi aggiuntivi.
Inoltre, non tutte le applicazioni hanno la capacità di fornire un flusso costante di calcoli semplici che possono verificarsi in parallelo. Questo può funzionare alla grande con software di editing video e grafico. Per i mailer o gli editor di testo, queste tecnologie non saranno di grande aiuto.
Super PC
Ad esempio, il PC cinese Tianhe-1A ha 7168 moduli grafici Nvidia che supportano prestazioni eccellenti. Allo stesso tempo, vengono effettuati 2,5 trilioni di calcoli al secondo. Questo computer utilizza 4 megawatt di potenza. Tanta elettricità viene consumata da una città con cinquemila persone.
L'adattatore grafico può sostituire quello centrale?
Una tale sostituzione è impossibile. Il design di questi processori è completamente diverso. La CPU è un'unità di elaborazione universale che ha la capacità di elaborare e inviare informazioni ad altri elementi del PC. A loro volta, le schede video sono dispositivi altamente mirati, nonostante eseguano un numero limitato di operazioni, ma allo stesso tempo ad alta velocità.
Cosa c'è nel futuro: chip universali
Per migliorare le prestazioni della CPU, Intel e AMD aggiungono costantemente core ai loro processori. Inoltre, aggiungono costantemente nuove tecnologie che possono aumentare l'efficienza delle operazioni di elaborazione e la capacità di elaborare le informazioni in parallelo.
Rispetto alle unità di elaborazione centrale, le schede video hanno già un gran numero di core semplici in grado di eseguire calcoli complessi molto rapidamente.
Ma si scopre che le differenze iniziali nei principi della scheda video e della CPU vengono gradualmente cancellate. Pertanto, lo sviluppo di un chip universale è molto logico. Oggi gli utenti di computer possono utilizzare tutto il potenziale di una scheda grafica senza costosi chip grafici.
Processori moderni dai principali sviluppatori, su questo momento può dimostrare la capacità di collegare un adattatore grafico e una CPU e lavorare come un'unità di elaborazione universale.
In uno qualsiasi dei chip, i core della CPU e della scheda video si trovano su un singolo cristallo. Ciò fornisce la capacità di condividere rapidamente le manipolazioni computazionali tra i core. Queste tecnologie utilizzate sono chiamate Intel Quick Sync e AMD App. In questo momento, esistono già applicazioni separate che utilizzano questa tecnologia.
In generale, questo è tutto ciò che c'è da sapere sulle differenze tra CPU e scheda video. Come puoi vedere da quanto sopra, la GPU è in grado di eseguire alcune operazioni centrali, soprattutto quando si tratta di computer moderni con potenti schede grafiche.
Molti hanno visto l'abbreviazione GPU, ma non tutti sanno cosa sia. esso componenteche fa parte di schede video... A volte viene chiamata scheda video, ma non è corretto. La GPU è impegnata in lavorazione comandi che formano un'immagine tridimensionale. Questo è l'elemento principale, il cui potere dipende velocità l'intero sistema video.
c'è diversi tipi tali chip - discreto e costruito... Ovviamente vale la pena ricordare subito che il primo è migliore. È messo su moduli separati. È potente e richiede bene raffreddamento... Il secondo è installato su quasi tutti i computer. È integrato nella CPU, riducendo notevolmente il consumo energetico. Naturalmente, non può essere paragonato a chip discreti a tutti gli effetti, ma al momento si mostra abbastanza buono risultati.
Come funziona il processore
La GPU è impegnata in lavorazione Grafica 2D e 3D. Grazie alla GPU, la CPU del computer diventa più libera e può svolgere compiti più importanti. caratteristica principale la GPU è che cerca di massimizzare aumentare una velocità calcolo delle informazioni grafiche. L'architettura del chip permette di più efficienza elaborare le informazioni grafiche rispetto alla CPU centrale di un PC.
Set GPU posizione modelli tridimensionali nella cornice. È impegnato filtrazione dei triangoli inclusi in essi, determina quali sono in vista e taglia quelli nascosti da altri oggetti.
Sappiamo tutti che una scheda video e un processore hanno compiti leggermente diversi, ma sai come differiscono l'uno dall'altro nella struttura interna? Come CPU (ing. - unità centrale di elaborazione) e GPU (ing. - unità di elaborazione grafica) sono processori e hanno molto in comune, ma sono stati progettati per svolgere compiti diversi. Imparerai di più su questo in questo articolo.
processore
Il compito principale della CPU, se parliamo in parole semplici, questa è l'esecuzione di una catena di istruzioni nel più breve tempo possibile. La CPU è progettata in modo tale da eseguire più catene di questo tipo contemporaneamente, o dividere un flusso di istruzioni in più e, dopo averle eseguite separatamente, unirle di nuovo in una, nell'ordine corretto. Ogni istruzione in un thread dipende da quelle che lo seguono, motivo per cui ci sono così poche unità di esecuzione nella CPU, e tutta l'enfasi è sulla velocità di esecuzione e sulla riduzione al minimo dei tempi di inattività, che si ottengono utilizzando la memoria cache e la pipeline.
GPU
La funzione principale della GPU è il rendering della grafica 3D e degli effetti visivi, quindi in essa tutto è un po 'più semplice: ha bisogno di ricevere poligoni in ingresso e, dopo aver eseguito le necessarie operazioni matematiche e logiche su di essi, emette le coordinate dei pixel in uscita. In effetti, il lavoro di una GPU si riduce a operare su un numero enorme di attività indipendenti, quindi contiene una grande quantità di memoria, ma non così veloce come in una CPU, e un numero enorme di unità di esecuzione: nelle GPU moderne ce ne sono 2048 e più, in quel momento come una CPU, il loro numero può raggiungere 48, ma molto spesso il loro numero è compreso tra 2-8.
Le principali differenze
La CPU differisce dalla GPU principalmente per il modo in cui accede alla memoria. Nella GPU, è connesso e facilmente prevedibile: se un texel di una texture viene letto dalla memoria, dopo un po 'arriverà il turno dei texel vicini. La situazione è simile con la registrazione: un pixel viene scritto nel framebuffer e, dopo alcuni cicli di clock, verrà registrato quello accanto. Inoltre, il processore grafico, a differenza dei processori generici, semplicemente non ha bisogno di una grande memoria cache e le texture richiedono solo 128–256 kilobyte. Inoltre, le schede video utilizzano una memoria più veloce e, di conseguenza, la GPU è disponibile a volte di più portata, che è anche molto importante per i calcoli paralleli che operano con enormi flussi di dati.
Esistono molte differenze nel supporto del multithreading: la CPU esegue 1 – 2 thread di elaborazione per core del processore e la GPU può supportare diverse migliaia di thread per multiprocessore, di cui ce ne sono diversi nel chip! E se il passaggio da un thread all'altro per la CPU costa centinaia di cicli, la GPU cambia diversi thread in un ciclo.
Nella CPU, la maggior parte dell'area del chip è occupata da buffer di istruzioni, predizione dei rami hardware e enormi quantità di memoria cache, mentre nella GPU la maggior parte dell'area è occupata da unità di esecuzione. Il dispositivo sopra è mostrato schematicamente di seguito:
Differenza di velocità di calcolo
Se la CPU è una specie di "capo" che prende le decisioni secondo le istruzioni del programma, allora la GPU è un "lavoratore" che esegue una quantità enorme dello stesso tipo di calcoli. Risulta che se fornisci semplici problemi matematici indipendenti alla GPU, allora se la caverà molto più velocemente di processore... Questa distinzione viene utilizzata con successo dai minatori di bitcoin.
Estrazione di bitcoin
L'essenza del mining è che i computer situati in diverse parti della Terra risolvono problemi matematici, a seguito dei quali vengono creati bitcoin. Tutti i trasferimenti di bitcoin lungo la catena vengono trasferiti ai minatori, il cui compito è selezionare tra milioni di combinazioni un singolo hash che corrisponda a tutte le nuove transazioni e una chiave segreta, che garantirà al minatore di ricevere una ricompensa di 25 bitcoin alla volta. Poiché la velocità di calcolo dipende direttamente dal numero di unità di esecuzione, risulta che le GPU sono molto più adatte per l'esecuzione di questo tipo compiti piuttosto che CPU. Maggiore è il numero di calcoli eseguiti, maggiore è la possibilità di ottenere bitcoin. È arrivato persino alla costruzione di intere fattorie da schede video.
Task Manager Windows 10 contiene strumenti dettagliati monitoraggio gPU (GPU). È possibile visualizzare l'utilizzo di ciascuna applicazione e della GPU a livello di sistema e Microsoft promette prestazioni task manager sarà più accurato delle utilità di terze parti.
Come funziona
Queste funzioni gPU sono stati aggiunti nell'aggiornamento Fall Creators per Windows 10 conosciuto anche come Windows 10 versione 1709 ... Se utilizzi Windows 7, 8 o più vecchia versione Windows 10, non vedrai questi strumenti nel tuo task manager.
finestre utilizza funzioni più recenti nel modello di driver di visualizzazione di Windows per estrarre le informazioni direttamente da gPU (VidSCH) e il gestore della memoria video (VidMm) nel core grafico WDDM, responsabili dell'allocazione effettiva delle risorse. Mostra dati molto accurati indipendentemente dalle applicazioni API utilizzate per accedere a GPU-Microsoft DirectX, OpenGL, Vulkan, OpenCL, NVIDIA CUDA, AMD Mantle o qualsiasi altra cosa.
Ecco perché in task manager vengono visualizzati solo i sistemi compatibili con WDDM 2.0 gPU ... Se non lo vedi, la GPU del tuo sistema sta probabilmente utilizzando un vecchio tipo di driver.
Puoi verificare quale versione di WDDM sta utilizzando il tuo driver GPUpremendo il tasto Windows + R, digitando "dxdiag" nella casella, quindi premendo "Invio" per aprire lo strumento " Strumento di diagnostica DirectX". Fare clic sulla scheda Visualizza e guardare a destra di Modello nella sezione Driver. Se vedi il driver WDDM 2.x qui, il tuo sistema è compatibile. Se vedi il driver WDDM 1.x qui, il tuo file GPU non compatibile.
Come visualizzare le prestazioni della GPU
Queste informazioni sono disponibili in task manager sebbene sia nascosto per impostazione predefinita. Per aprirlo, apri Task Managerfacendo clic con il pulsante destro del mouse su un punto vuoto della barra delle applicazioni e scegliendo " Task Manager"Oppure premendo Ctrl + Maiusc + Esc sulla tastiera.
Fai clic sul pulsante "Dettagli" nella parte inferiore della " Task Manager"Se vedi una visualizzazione semplice standard.
Se una La GPU non viene visualizzata nel task manager , in modalità a schermo intero su " Processi"Fai clic con il pulsante destro del mouse su un'intestazione di colonna, quindi attiva" GPU ". Questo aggiungerà una colonna gPU che ti permette di vedere la percentuale di risorse gPU utilizzato da ciascuna applicazione.
Puoi anche abilitare l'opzione " Core della GPU"Per vedere quale GPU sta utilizzando l'applicazione.
Uso generale GPU di tutte le applicazioni del sistema viene visualizzato nella parte superiore della colonna GPU... Fare clic su una colonna GPUper ordinare l'elenco e vedere quali app stanno utilizzando il tuo GPU soprattutto al momento.
Numero di colonna GPU è l'utilizzo massimo che l'app utilizza su tutti i motori. Quindi, ad esempio, se un'applicazione utilizza il 50% del motore 3D GPU e il 2% del motore di decodifica video GPU, vedrai semplicemente che la colonna GPU mostra il 50%.
Nella colonna " Core della GPU»Viene visualizzata ciascuna applicazione. Questo ti mostra quale gPU fisica e quale motore utilizza l'applicazione, ad esempio se utilizza un motore 3D o un motore di decodifica video. Puoi determinare quale GPU soddisfa una determinata metrica selezionando il " Prestazione", Di cui parleremo nella prossima sezione.
Come visualizzare l'utilizzo della memoria video di un'app
Se ti stai chiedendo quanta memoria video sta utilizzando l'applicazione, devi andare alla scheda Dettagli nel Task Manager. Nella scheda Dettagli, fai clic con il pulsante destro del mouse su un'intestazione di colonna e seleziona Seleziona colonne. Scorri verso il basso e accendi gli altoparlanti " GPU », « Core della GPU », « "E" ". Le prime due sono disponibili anche nella scheda Processi, ma le ultime due opzioni di memoria sono disponibili solo nel riquadro Dettagli.
Colonna " Memoria GPU dedicata "Mostra la quantità di memoria utilizzata dall'applicazione sul tuo GPU... Se il tuo PC ha un discreto scheda grafica NVIDIA o AMD, allora questo fa parte della sua VRAM, ovvero la quantità di memoria fisica sulla scheda video utilizzata dall'applicazione. Se hai gPU integrata , parte della normale memoria di sistema è riservata esclusivamente all'hardware grafico. Questo mostra la quantità di memoria riservata utilizzata dall'applicazione.
finestre consente inoltre alle applicazioni di memorizzare alcuni dati nella normale DRAM di sistema. Colonna " Memoria GPU totale »Mostra la quantità di memoria attualmente utilizzata dall'applicazione per i dispositivi video dalla normale RAM di sistema del computer.
È possibile fare clic su una qualsiasi delle colonne per ordinare in base a esse e vedere quale applicazione utilizza la maggior parte delle risorse. Ad esempio, per visualizzare le applicazioni che utilizzano la maggior parte della memoria video sulla GPU, fare clic sul pulsante " Memoria GPU dedicata ».
Come monitorare l'utilizzo della condivisione GPU
Per tenere traccia delle statistiche generali sull'utilizzo delle risorse GPU, vai al " Prestazione"E guarda" GPU»Nella parte inferiore della barra laterale. Se il tuo computer ha più GPU, vedrai diverse opzioni qui GPU.
Se hai più GPU collegate, utilizzando una funzionalità come NVIDIA SLI o AMD Crossfire, le vedrai identificate con "#" nel nome.
finestre mostra l'uso GPU in tempo reale. Predefinito task Manager cerca di visualizzare i quattro motori più interessanti in base a ciò che sta accadendo sul tuo sistema. Ad esempio, vedrai una grafica diversa a seconda che tu stia giocando a giochi 3D o codificando video. Tuttavia, puoi fare clic su uno qualsiasi dei nomi sopra i grafici e selezionare uno degli altri motori disponibili.
Il tuo nome GPU viene visualizzato anche nella barra laterale e nella parte superiore di questa finestra, facilitando il controllo dell'hardware grafico installato sul PC.
Verranno inoltre visualizzati i grafici dell'utilizzo della memoria allocata e condivisa GPU... Utilizzo della memoria condivisa GPU si riferisce alla quantità di memoria di sistema totale utilizzata per le attività GPU... Questa memoria può essere utilizzata sia per le normali attività di sistema che per le registrazioni video.
Nella parte inferiore della finestra, vedrai informazioni come il numero di versione del driver video installato, la data di sviluppo e la posizione fisica GPU sul tuo sistema.
Se desideri visualizzare queste informazioni in una finestra più piccola che è più facile lasciare sullo schermo, fai doppio clic da qualche parte all'interno dello schermo della GPU o fai clic con il pulsante destro del mouse in un punto qualsiasi al suo interno e seleziona " Riepilogo grafico". È possibile espandere la finestra facendo doppio clic sul pannello o facendo clic con il pulsante destro del mouse su di esso e deselezionando il " Riepilogo grafico».
Puoi anche fare clic con il pulsante destro del mouse sul grafico e scegliere Modifica grafico\u003e Single Core per visualizzare un solo grafico del motore GPU.
Per mantenere sempre questa finestra sullo schermo, fare clic su Opzioni\u003e Sul resto delle finestre».
Fare doppio clic all'interno del pannello GPU di nuovo, e hai una finestra minima che puoi posizionare ovunque sullo schermo.
GPU (Graphics Processing Unit) è un processore dedicato esclusivamente all'elaborazione grafica e al calcolo in virgola mobile. Esiste principalmente per facilitare il lavoro del processore principale quando si tratta di giochi o applicazioni ad alta intensità di risorse con grafica 3D. Quando giochi a qualsiasi gioco, la GPU è responsabile della creazione di grafica, colori e trame, mentre la CPU può farlo intelligenza artificiale o calcoli delle meccaniche di gioco.
Cosa guardiamo prima quando scegliamo uno smartphone? A parte il costo per un momento, la prima cosa che facciamo, ovviamente, è la dimensione dello schermo. Poi ci interessa la fotocamera, la quantità di operativo, il numero di core e la frequenza del processore. E qui tutto è semplice: il più, il meglio e il meno, il peggio, rispettivamente. Tuttavia, i dispositivi moderni utilizzano anche un processore grafico, noto anche come GPU. Che cos'è, come funziona e perché è importante saperlo, descriveremo di seguito.
L'architettura della GPU non è molto diversa dall'architettura della CPU, ma è più ottimizzata per una gestione grafica efficiente. Se costringi la GPU a fare altri calcoli, si mostrerà dal lato peggiore.
Le schede video che sono collegate separatamente e funzionano a potenze elevate esistono solo nei laptop e computer desktop... Se parliamo di dispositivi, stiamo parlando di grafica integrata e di ciò che chiamiamo SoC (System-on-a-Chip). Ad esempio, il processore ha un processore grafico Adreno 430. La memoria che utilizza per il suo lavoro è la memoria di sistema, mentre per le schede video nei PC desktop, ad esse viene assegnata solo la memoria disponibile. È vero, ci sono anche chip ibridi.
Mentre un processore multi-core funziona ad alte velocità, una GPU ne ha molti core del processoreoperando a basse velocità e facendo solo calcoli di vertici e pixel. La lavorazione dei vertici ruota principalmente attorno a un sistema di coordinate. La GPU gestisce le attività geometriche creando uno spazio tridimensionale sullo schermo e consentendo agli oggetti di spostarsi al suo interno.
L'elaborazione dei pixel è più complessa e richiede molta potenza di elaborazione. A questo punto, la GPU applica vari livelli, applica effetti, fa di tutto per creare trame complesse e grafica realistica. Dopo che entrambi i processi sono stati elaborati, il risultato viene trasferito sullo schermo del tuo smartphone o tablet. Tutto questo accade milioni di volte al secondo mentre stai giocando.
Certo, questa storia sul lavoro della GPU è molto superficiale, ma è sufficiente per avere un'idea generale corretta ed essere in grado di mantenere una conversazione con gli amici o un venditore di elettronica, o capire perché il tuo dispositivo si è surriscaldato durante il gioco. Successivamente, discuteremo sicuramente dei vantaggi di alcune GPU nel lavorare con giochi e attività specifici.
Basato su materiali di AndroidPit
