Unitat de Procés Gràfic

De Viquipèdia

nVidia Geforce 6600GT

La Unitat de Procés Gràfic (en àngles: Graphic Processing Unit i amb acrònim: GPU) és un dispositiu dedicat a la generació de gràfics per a ordinadors personals, estacions de treballs o cònsoles de videojocs. Les GPU modernes són molt eficients a l'hora de mostrar gràfics d'alta resolució gràcies a la seva forma paral·lela de treballar. La GPU usualment esta integrada dins d'una targeta gràfica tot i que a vegades també pot estar integrada dins de la placa base.

Així, una GPU és capaç d'aplicar una serie d'operacions base sobre un gràfic de forma molt més ràpida que la CPU. Les operacions més comunes són dibuixar triangles, rectangles,cercles,arcs i la operació BitBLT (combinar diversos bitmaps). Les GPU modernes inclouen funcions relacionades amb el video digital i són capaçes de soportar entorns 3D.

[edita] Historia

[edita] 1970-1990

Les GPU modernes són descendents dels xips gràfics dels finals dels 70. Aquests xips tenien soport BitBLT limitat a la forma de sprites i usualment no eren capaçes de dibuixar figures. Algunes GPU podien executar diverses i usaven DMA per a reduïr la carrega del processador amfitrió. Un exemple seria el coprocessador ANTIC usats en els ATARI 800 i 5200. A partir dels finals dels 80 els microprocessadors de propòsit general d'alta velocitat van començar a ser molt populars i això va permentre incoroporar-los a les GPU més avançades. Les targetes de gama més alta per a PCs i estacions de treball usaven Processadors Digitals de Senyal (DSP) tals com la serie TMS340 de Texas Instruments que eren capaçes de implementar funcions de dibuix ràpid. A més algunes impresores laser van començar a incorporar una petita GPU integrada a un processador RISC que seriva per a fer l'escombrat d'imatges "PostScript".

A mesura que la tecnologia dels semiconductors va millorar va ser possible traslladar les funcions de dibuix i BitBLT a una única placa i posteriorment a un mateix xip aconseguint crear controladors de frames VGA. Aquests acceleradors 2D no eren tan flexibles com els basats amb microprocessadors però eren molt més fàcils d'implementar i vendre. El Commodore d'AMIGA va ser el primer ordinador que portava inclosa una unitat "blitter" i un sistema gràfic (IBM 8514).

[edita] 1990-2000

[edita] 2000-2010

[edita] Diferència CPU/GPU

Tot i que ho podria semblar no és possible substituir la GPU per una CPU ja que una CPU tot i tenir una major freqüencia de rellotge treballa d'una forma molt diferent. Les GPU s'estan desenvolupant ràpidament gràcies a la seva especialitzsació específica als gràfics (només estan pensades per a una tasca) i estant optimitzades per al càlcul de valors en coma flotant usuals en entorns 3D a diferència de les CPU molt ineficients en aquesta tasca.

Moltes aplicacions gràfiques necessiten un alt nivell de paral·lelisme al tenir unitats fonamentals de càlcul (vertex i pixels) completament independents. Per tant, és una bona estrategia usar la força bruta de les GPU per a completar altres càlculs al mateix temps. Els models actuals de GPU solen tenir 6 processadors de vertex (que executen vertex shaders) i entre dos i tres cops més de processadors de pixels (que executen fragment shaders). Així una freqüencia de rellotge d'uns 600 Mhz (estandard actualment a les GPU i baixa en comparació a una CPU de per exemple 4 Ghz) es tradueix en una potència de càlcul molt major per a la GPU gràcies a l'arquitectura en paral·lel.

Així, la major diferència entre GPU i CPU és l'arquitectura. Les CPU solen usar un model de Von Neumann i en canvi les GPU es basen en el Model Circulant, un model que facilita el processament en paral·lel i la segmentació de les tasques.

[edita] Tipus de GPUs

[edita] targetes dedicades

Conegudes també col·loquialment com targetes gràfiques interactuen amb la placa base usant una ranura d’expansió (PCI Express, PCI o AGP).El terme "dedicada" significa que la targeta té memòria RAM dedicada exclusivament per al seu ús evitant usar així memòria del sistema. Les targetes actuals porten habitualment entre 256 i 512 mb de RAM en format DDR2 o DDR3.

[edita] targetes integrades

Al contrari de les dedicades, aquestes utilitzen memòria RAM del sistema en comptes de portar-la integrada. Són targetes més assequibles que les dedicades però el resultat és menys eficient.

[edita] targetes híbrides

Aquest nou tipus de GPU competeix amb les targetes de gràfiques integrades. Les implementacions més comunes són la Hipermemory de ATI i la TurboCache de nVidia. Les targetes gràfiques hibrídes solen ser més costoses que les integrades però menys que les dedicadesi malgrat que segueixin utilitzant memoria RAM del sistema poseeixen una petita part de memoria montada a la pròpia targeta per a operacions d'alta prioritat. Aquestes targetes van ser possibles de dissenyar gràcies a la tecnologia PCI Express i sovint s'anuncia que per exemple aquesta targeta pot tenir fins a 512 MB de RAM. Amb aquesta expressió s'indica la màxima memòria del sistema que es compartirà amb la targeta.