GPU ou unité de traitement graphique: qu’est-ce que c’est, à quoi ça sert et comment ça marche?

Le GPU ou l’unité de traitement graphique est un composant très important dans les ordinateurs d’aujourd’hui car il permet de reproduire des graphiques incroyables et, bien sûr, les utilisateurs peuvent en profiter. Par conséquent, si vous êtes un grand fan de jeux vidéo et de contenu haute définition, vous souhaitez tout savoir à ce sujet.

Ce composant fonctionne de manière similaire à un processeur , mais analyse principalement les images de l’ordinateur sans prendre en compte d’autres aspects plus généraux.

De plus, il existe plusieurs types, chacun avec ses avantages et ses inconvénients , et aujourd’hui vous en apprendrez également sur eux pour obtenir la carte graphique qui vous convient le mieux. Nous allons également vous montrer les différences entre cela et le processeur d’ un ordinateur. Enfin, nous discuterons du concept répandu d’ accélération GPU .

Qu’est-ce que le GPU ou l’unité de traitement graphique et à quoi sert-il dans un ordinateur?

Il s’agit d’un composant vidéo des appareils technologiques (ordinateurs, téléviseurs, smartphones …) qui a pour fonction de traiter des graphiques . De plus, cela permet d’envoyer toutes ces informations au moniteur.

C’est-à-dire, d’une part, qu’il interprète les données que le CPU lui envoie, les ordonne et calcule les valeurs qui l’intéressent pour tout stocker dans sa propre mémoire; d’autre part, il effectue un traitement de ce qui est stocké et le transforme , de sorte que le périphérique de sortie en question (généralement un moniteur) puisse l’analyser et l’interpréter de manière analogique.

Il faut mentionner qu’il intègre actuellement d’autres fonctionnalités dérivées du supercalcul et de la gestion de réseau ainsi que du réglage TV, de la capture vidéo, d’une connectivité particulière avec les périphériques …

Dans tous les cas, son travail inclut la génération d’ anti – décalage, le rendu, le mappage de texture, le flou, l’ombrage, la tessellation, la spéculation, etc.

Ce composant, comme nous avons commencé par le dire, est très similaire à un CPU, quelque chose comme la version de celui-ci pour le contexte graphique des ordinateurs . L’unité de traitement graphique est un coprocesseur qui analyse les images pour tenter d’alléger la charge sur le processeur d’ un ordinateur.

Ainsi, cette charge est plus légère lorsqu’elle est traitée par l’unité centrale et, par conséquent, elle peut remplir ses fonctions plus facilement, sans avoir à la forcer.

Physiquement parlant, on trouve un élément matériel, appelé carte graphique , qui comprend l’ensemble des logiciels et autres éléments qui travaillent sur ces tâches. L’un d’eux est le GPU bien qu’il soit déjà courant d’utiliser les deux concepts comme synonymes. En fin de compte, l’unité de traitement est la partie principale de ce qu’est la carte, qui, nous le répétons, est l’élément physique, le matériel qui contient tout.

Habituellement, il est attaché à la carte mère, tout comme certains des autres composants d’un ordinateur. Il ne peut également s’agir que d’un logiciel et d’une puce intégrés dans la carte ou même dans le CPU, non attachable, c’est-à-dire que ce n’est pas une pièce à ajouter (nous verrons plus tard quand on connaîtra les types de cartes).

Certaines façons de nommer cette unité, en plus de la carte graphique (que nous avons déjà vue ne sont pas les mêmes mais nous avons décidé de leur donner la même signification) et de l’unité de traitement graphique sont la carte vidéo, la carte vidéo ou l’accélérateur graphique.

En parlant du concept complet de carte graphique ou vidéo, on ne peut manquer de mentionner que d’autres parties sont le GRAM, qui est sa mémoire graphique, à accès aléatoire (RAMDAC), en charge de transformer un signal numérique en analogique, et les sorties qui peut être DVI, VGS, HDMI, DP …

Quant à son apparition, elle intervient dans les années 80 et vient, comme beaucoup d’autres évolutions du secteur, de la main d’IBM, qui s’est inspirée d’un ordinateur Apple pour réaliser le développement de ce qui serait la première carte vidéo. Comme fait curieux, indiquez que c’était interchangeable. Il faisait 4 ko et était connecté à un moniteur.

Fonctionnement et caractéristiques du GPU dans un PC

Les unités de traitement graphique (GPU) sont conçues avec de nombreux cœurs de traitement fonctionnant à de faibles fréquences d’horloge . C’est le contraire des processeurs, qui ont peu de cœurs mais des fréquences d’horloge très élevées.

L’ordinateur effectue une analyse des informations que le graphique a envoyées et les transforme en informations que le dispositif de sortie ou le périphérique peut interpréter.

À l’heure actuelle, la conception de l’unité de traitement graphique comprend deux fonctions principales: le traitement des pixels et des sommets .

Ensuite, nous verrons comment chacun d’eux fonctionne:

Traitement des sommets

Il s’agit d’un travail assez simple pour la plupart des unités de traitement graphique modernes car la consommation de ressources est minimale.

La procédure est la suivante: obtenir les informations des sommets, qui ont déjà été calculées par le CPU, puis traiter la rotation, l’ordre spatial ou le segment du sommet le plus visible au niveau graphique. Avec cette procédure, vous pouvez continuer la pixellisation.

Le traitement des sommets est effectué au préalable par le processeur central afin que l’espace soit réorganisé, le graphe soit visible et l’image puisse commencer à être pixellisée.

Traitement des pixels

C’est à ce moment que les graphiques eux-mêmes sont traités que l’utilisateur peut voir .

C’est un processus assez complexe et nécessite également une charge de traitement plus élevée . Cela se produit parce que tous les calques et effets nécessaires seront appliqués de sorte que des textures beaucoup plus travaillées et plus réalistes en ressortent.

Enfin, une fois que les informations du graphisme sont traitées comme nous venons de le voir, elles sont acheminées vers un moniteur, qui saura l’interpréter.

Types de GPU qui existent aujourd’hui

Il existe actuellement trois types de graphiques sur le marché qui diffèrent principalement par la manière dont ils sont mis en œuvre.

Voyons quelles sont les principales différences entre eux:

Cartes dédiées

Ce sont les unités graphiques les plus puissantes . De plus, ils ont une série de caractéristiques et de spécifications pour lesquelles ils sont spécifiquement préparés . Par conséquent, ils sont également les plus efficaces. La caractéristique fondamentale d’une carte dédiée est qu’elle dispose d’une RAM totalement indépendante , qui ne sera utilisée que par l’unité graphique.

Une carte dédiée est celle qui est intégrée à la carte mère reliée par un port spécifique, bien que ce ne soit pas toujours la plus opérationnelle.

Graphiques intégrés

Les unités intégrées utilisent la mémoire système pour exécuter leurs propres fonctions. Dans les ordinateurs restreints, ils sont les plus utilisés pour consommer moins. Ils sont également utilisés dans les tablettes et les smartphones.

Le noyau central de ces cartes était toujours sur la carte mère ; mais pour les modèles les plus récents d’AMD et d’Intel, il a été décidé d’intégrer ces cartes dans le processeur lui-même . Cela a été appelé AMD Accelerated Processing Unit (pour la marque AMD) et Intel HD Graphics (évidemment pour la marque Intel).

Cartes hybrides

Ces types de cartes sont ce que nous pourrions appeler à faible coût. En effet, ils maintiennent les prix très bas tout en garantissant des niveaux de puissance adéquats pour pratiquement tous les équipements domestiques et de bureau.

Les cartes hybrides partagent la mémoire du système, bien qu’elles intègrent une petite quantité de leur propre mémoire qui est utilisée pour effectuer des tâches de type immédiat.

Avec ce type de carte, en plus, le temps de latence de la mémoire système est réduit.

Quelle est cette chose d’accélération GPU?

L’accélération GPU existe depuis un certain temps, même si c’est maintenant que cette fonctionnalité est utilisée pour les navigateurs Web, où nous la voyons le plus souvent implémentée. Avec cette accélération, une bien meilleure performance est obtenue et une dépense énergétique moindre .

L’encodage accéléré par l’unité de traitement graphique permet de profiter d’une conversion d’image 2 à 5 fois supérieure au moment de la réalisation, valant la redondance, une conversion de graphiques ou de vidéos. Par conséquent, la puissance combinée du CPU et du GPU est utilisée pour accélérer les performances de ces applications d’ ingénierie et d’ analyse .

Le calcul accéléré par GPU place le GPU avec le travail de la partie des applications où il est nécessaire d’effectuer des calculs de manière plus approfondie , tandis que le code plus léger s’exécute sur le processeur. Cela fera croire à l’utilisateur que les applications s’exécutent beaucoup plus rapidement.

En fait, cette fonctionnalité est utilisée dans le domaine de l’intelligence artificielle (avec des nouveautés dans les drones et les robots) et dans certaines applications qui nécessitent une consommation CPU élevée lors de la résolution d’opérations compliquées.

Quelles sont les différences entre un CPU et un GPU?

Nous avons parlé des deux tout au long du texte, mais en quoi sont-ils différents? Cela réside principalement dans l’architecture des deux.

Bien que les deux éléments soient conçus pour traiter des données, le GPU est plus efficace pour le calcul des informations graphiques , il a été créé spécifiquement pour cela. Il est spécialisé pour cette tâche et peut être moins efficace dans d’autres.

Le CPU, étant un processeur polyvalent, peut effectuer toutes sortes de calculs , car il a été conçu pour traiter des données en série, pouvant en fait travailler également sur des informations graphiques.

En fait, les graphiques suppriment le travail (graphique) du processeur et lorsqu’un certain niveau d’accélération lui est appliqué, il peut effectuer un traitement parallèle en termes de travail graphique.

Le GPU est capable d’exécuter beaucoup plus de programmes en même temps (en parallèle), bien que ceux-ci doivent être beaucoup plus spécifiques . La capacité à effectuer des tâches parallèles que possède les graphiques peut même multiplier par cent les performances d’un processeur lors de l’exécution d’opérations similaires.

Quant à la conception physique d’un GPU, il contient une plus grande quantité de silicium, ce qui lui permet d’exécuter efficacement des tâches très spécifiques. Le CPU suit une architecture Von Newman et le GPU utilise le modèle de circulation, axé sur le traitement parallèle.

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