GPU là gì?

Công nghệ xử lý đồ họa đã phát triển để mang lại những lợi ích độc đáo trong thế giới máy tính. Các đơn vị xử lý đồ họa (GPU) mới nhất mở ra những khả năng mới trong chơi game, tạo nội dung, học máy,...

GPU là gì?

GPU (Graphics Processing Unit) là bộ xử lý những tác vụ liên quan đến đồ hoạ cho vi xử lý trung tâm CPU. Rất nhiều tính năng trên GPU vượt xa so với trình điều khiển đồ họa cơ bản như GPU của Intel.

GPU được dùng trong các hệ thống nhúng, máy tính cá nhân, máy trạm workstation, máy tính chơi game...GPU dễ nhận biết nhất là trong máy tính cá nhân, CPU xuất hiện ở Card màn hình hoặc có thể gắn trên Mainboard.

Tại sao máy tính cần có GPU?

Bộ xử lý đồ họa, hoặc GPU, đã trở thành một trong những loại công nghệ máy tính quan trọng nhất, cho cả máy tính cá nhân và doanh nghiệp. Được thiết kế để xử lý song song, GPU được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, bao gồm cả đồ họa và kết xuất video. Mặc dù chúng được biết đến nhiều nhất với khả năng chơi game, nhưng GPU đang trở nên phổ biến hơn để sử dụng trong sản xuất sáng tạo và trí tuệ nhân tạo (AI).

GPU ban đầu được thiết kế để tăng tốc độ kết xuất đồ họa 3D. Theo thời gian, chúng trở nên linh hoạt hơn và có thể lập trình được, nâng cao khả năng của chúng. Điều này cho phép các nhà lập trình đồ họa tạo ra các hiệu ứng hình ảnh thú vị hơn và các cảnh chân thực với các kỹ thuật chiếu sáng và đổ bóng tiên tiến. Các nhà phát triển khác cũng bắt đầu khai thác sức mạnh của GPU để tăng tốc đáng kể khối lượng công việc bổ sung trong tính toán hiệu suất cao (HPC), học sâu và hơn thế nữa.

GPU và CPU hỗ trợ cho nhau

GPU phát triển như một sự bổ sung cho người anh em của nó - CPU (đơn vị xử lý trung tâm). Trong khi CPU tiếp tục tăng hiệu suất thông qua các cải tiến về kiến ​​trúc, tốc độ xung nhịp nhanh hơn và bổ sung lõi, thì GPU được thiết kế đặc biệt để tăng tốc khối lượng công việc đồ họa máy tính. Khi mua một hệ thống, có thể hữu ích khi biết vai trò của CPU và GPU để bạn có thể tận dụng tối đa cả hai.

Sự khác biệt giữa GPU và Card đồ họa

Mặc dù các thuật ngữ GPU và card đồ họa (hoặc card màn hình) thường được sử dụng thay thế cho nhau, nhưng có một sự khác biệt nhỏ giữa các thuật ngữ này. Giống như bo mạch chủ chứa CPU, card đồ họa đề cập đến một bo mạch bổ trợ kết hợp GPU. Bo mạch này cũng bao gồm một loạt các thành phần cần thiết để cho phép GPU hoạt động và kết nối với phần còn lại của hệ thống.

GPU có hai loại cơ bản: tích hợp và rời. GPU tích hợp hoàn toàn không đi kèm với thẻ riêng của nó và thay vào đó được nhúng cùng với CPU. GPU rời là một chip riêng biệt được gắn trên bảng mạch của riêng nó và thường được gắn vào khe cắm PCI Express.

Bộ xử lý đồ họa tích hợp

Phần lớn GPU trên thị trường thực sự là đồ họa tích hợp. Vậy, đồ họa tích hợp là gì và nó hoạt động như thế nào trong máy tính của bạn? Nó là một CPU đi kèm với một GPU tích hợp đầy đủ trên bo mạch chủ, cho phép các hệ thống mỏng hơn và nhẹ hơn, giảm tiêu thụ điện năng và giảm chi phí hệ thống.

Bộ xử lý đồ họa rời

Nhiều ứng dụng điện toán có thể chạy tốt với GPU tích hợp. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng sử dụng nhiều tài nguyên hơn với nhu cầu hiệu suất lớn, GPU rời (đôi khi được gọi là card đồ họa chuyên dụng) sẽ phù hợp hơn với công việc.

Các GPU này bổ sung sức mạnh xử lý với chi phí tiêu thụ năng lượng bổ sung và tạo nhiệt. GPU rời thường yêu cầu làm mát chuyên dụng để có hiệu suất tối đa.

Các GPU ngày nay có khả năng lập trình tốt hơn bao giờ hết, cho phép một loạt các ứng dụng vượt xa khả năng hiển thị đồ họa truyền thống.

Vai trò của GPU

Hai thập kỷ trước, GPU được sử dụng chủ yếu để tăng tốc các ứng dụng đồ họa 3D thời gian thực, chẳng hạn như trò chơi. Tuy nhiên, khi thế kỷ 21 bắt đầu, các nhà khoa học máy tính nhận ra rằng GPU có tiềm năng giải quyết một số vấn đề điện toán khó nhất trên thế giới.

Nhận thức này đã tạo ra kỷ nguyên GPU đa năng. Bây giờ, công nghệ đồ họa được áp dụng rộng rãi hơn cho một loạt các vấn đề ngày càng rộng rãi. Các GPU ngày nay có thể lập trình tốt hơn bao giờ hết, mang lại cho chúng sự linh hoạt để tăng tốc một loạt các ứng dụng vượt xa khả năng kết xuất đồ họa truyền thống.

GPU cho trò chơi

Trò chơi điện tử đã trở nên chuyên sâu hơn về mặt tính toán, với đồ họa siêu thực và thế giới trong trò chơi rộng lớn, phức tạp. Với các công nghệ hiển thị tiên tiến, chẳng hạn như màn hình 4K và tốc độ làm tươi cao, cùng với sự gia tăng của trò chơi thực tế ảo, nhu cầu xử lý đồ họa ngày càng tăng nhanh. GPU có khả năng hiển thị đồ họa ở cả 2D và 3D. Với hiệu suất đồ họa tốt hơn, bạn có thể chơi trò chơi ở độ phân giải cao hơn, tốc độ khung hình nhanh hơn hoặc cả hai.

GPU để chỉnh sửa video và tạo nội dung

Trong nhiều năm, các nhà biên tập video, nhà thiết kế đồ họa và các chuyên gia sáng tạo khác đã phải vật lộn với thời gian kết xuất dài khiến tài nguyên máy tính bị hạn chế và dòng chảy sáng tạo bị cản trở. Giờ đây, xử lý song song được cung cấp bởi GPU giúp hiển thị video và đồ họa ở các định dạng có độ nét cao hơn nhanh hơn và dễ dàng hơn.

GPU cho máy học (Machine Learning)

Một số ứng dụng thú vị nhất cho công nghệ GPU liên quan đến AI và học máy. Bởi vì GPU tích hợp một lượng khả năng tính toán phi thường, chúng có thể mang lại khả năng tăng tốc đáng kinh ngạc trong khối lượng công việc tận dụng tính chất song song cao của GPU, chẳng hạn như nhận dạng hình ảnh. Nhiều công nghệ học sâu ngày nay dựa vào GPU hoạt động cùng với CPU.

Có thể thấy, công nghệ GPU hiện đại hỗ trợ các ứng dụng đồ họa truyền thống và hơn thế nữa để bạn có những trải nghiệm tốt nhất trên thiết bị của mình.