Arhitectură GPU: O structură pentru debitul paralel de date [Partition Magic]

Rezumat :

Următorul conținut vă va prezenta cu Arhitectura GPU detaliat. În general, structura unei plăci grafice este (de la mare la mică): clustere de procesoare (PC) > multiprocesoare de streaming (SM) > cache de instrucțiuni layer-1 și nuclee asociate. Aflați mai multe despre structurile componentelor computerului Site-ul web al editorului de partiții MiniTool .

Navigare rapidă:

• Despre GPU (Unitatea de procesare grafică)
• Arhitectura GPU
• Comentariile utilizatorilor

Despre GPU (Unitatea de procesare grafică)

Potrivit Wikipedia, o placă GPU, numită și placă grafică sau placă video, este un circuit electronic specializat. Este special conceput pentru manipularea și modificarea rapidă a memoriei pentru a accelera crearea de imagini într-un buffer de cadru, astfel destinat să fie scos pe un dispozitiv de afișare precum un monitor de computer sau un ecran TV.

Arhitectura GPU modernă este foarte eficientă în manipularea graficelor, precum și în procesarea imaginilor. Structura extrem de paralelă îl face mai eficient decât de uz general Arhitectura CPU (Unitate centrală de procesare). pentru algoritmi, care procesează blocuri mari de date în paralel.

Într-un PC, un GPU poate fi încorporat într-o placă de expansiune ( placa video ), preinstalat pe placa de bază (GPU dedicat) sau integrat în matrița CPU (GPU integrat).

Arhitectura GPU

Când se vorbește despre arhitectura placii video , implică întotdeauna sau în comparație cu arhitectura CPU.

Arhitectura GPU vs CPU

Funcția unui GPU este de a optimiza transferul de date. Permite împingerea a cât mai multe sarcini posibil prin interiorul său simultan, mult mai multe sarcini decât poate face CPU-ul simultan. Acest lucru se datorează faptului că, în general, o placă grafică are mult mai multe nuclee decât un procesor.

Cu toate acestea, de fapt, numim un nucleu un nucleu CUDA (Compute Unified Device Architecture), care constă dintr-o ALU-uri întregi (Arithmetic Logic Unit) și FPU (Floating Point Unit), într-un GPU. În Arhitectura GPU NVIDIA , ALU acceptă precizie completă de 32 de biți pentru toate instrucțiunile. Și, ALU întreg este optimizat pentru a suporta eficient operațiuni de precizie extinsă pe 64 de biți, precum și diverse instrucțiuni precum Boolean, comparare, conversie, mutare, deplasare, inserare inversă de biți, extragere câmp de biți și numărarea populației.

În general, arhitectura unui GPU este foarte asemănătoare cu cea a unui procesor. Ambele folosesc construcții de memorie ale straturilor de cache, memorie globală și controler de memorie.

O arhitectură GPU de nivel înalt se referă la calculele de transfer paralele la date și la punerea în funcțiune a nucleelor ​​disponibile în loc să se concentreze pe accesul la memoria cache cu latență scăzută, precum un procesor.

Notă: Detaliat arhitectura placii grafice depinde puternic de marca și modelul diferitelor producții; arhitectura GPU Nvidia și Arhitectura GPU AMD e diferit.

Bazele arhitecturii GPU

În cadrul unui dispozitiv GPU, există mai multe clustere de procesoare (PC), care conțin mai multe multiprocesoare de streaming (SM). Și, fiecare SM găzduiește un strat de cache de instrucțiuni de nivel 1 împreună cu nucleele sale asociate. De obicei, un SM adoptă un cache dedicat layer-1 și un cache partajat de strat 2 înainte de a extrage date din global GDDR-5 memorie. De aceea Arhitectura procesorului GPU este tolerabilă pentru latența memoriei.

GCA (Graphics Compute Array)

De obicei, un GCA, cunoscut și ca un motor 3D, constă din pixel shadere, vertex shadere sau unified shadere, procesoare de flux (nuclee CUDA), unități de cartografiere a texturii (TMU), unități de ieșire de randare (ROP), cache L2 , procesoare de geometrie și așa mai departe.

GMC (controler de memorie grafică)

GMC, cunoscut și sub numele de controler de cip de memorie (MCC) sau unitate de controler de memorie (MCU), este un circuit digital care controlează fluxul de date care merge la sau dinspre memoria grafică a computerului. Poate fi un cip separat; poate fi, de asemenea, integrat într-un alt cip, cum ar fi plasat pe aceeași matriță sau ca parte integrantă a unui microprocesor. Dacă GMC există ca parte integrantă, se numește IMC (Integrated Memory Controller).

Memoria GMC controlează inclusiv VRAM, WRAM, MDRAM, DDR, GDDR și HBM.

BIOS VGA (sistem de bază de intrare/ieșire video Graphics Array)

VGA BIOS, cunoscut și sub denumirea de BIOS video, este BIOS-ul unei plăci grafice dintr-un computer. Este un cip separat situat pe placa grafică, nu face parte din GPU.

BIF (Interfață de magistrală)

Interfața de magistrală (BI) este o magistrală de computer pentru interfața cu procesorul dispozitivelor periferice mici, cum ar fi memoria flash. De obicei, include SA, VLB, PCI, AGP și PCIe.

PCI vs PCIe: Care este diferența și cum să le distingem?

Această postare vă spune diferențele dintre PCI și PCIe. De asemenea, vă arată cum să le distingeți.

Citeste mai mult

PMU (Unitate de management al energiei)

PMU este un microcontroler (microcip) care controlează funcțiile de alimentare ale platformelor digitale. Are multe componente similare cu computerul obișnuit, cum ar fi CPU, memorie, firmware, software etc. PMU este una dintre puținele componente care rămân active chiar și atunci când computerul este complet oprit, alimentat de o baterie de rezervă.

Într-un computer portabil, PMU coordonează următoarele funcții:

• Monitorizați conexiunile de alimentare și încărcările bateriei.
• Opriți părțile inutile ale sistemului atunci când sunt lăsate inactiv.
• Controlați funcțiile de repaus și de alimentare (pornit sau oprit).
• Controlul puterii către alte circuite integrate.
• Gestionați interfața unei tastaturi încorporate sau a trackpad-urilor.
• Încărcați bateriile atunci când este necesar.
• Reglați ceasul în timp real (RTC).

VPU (unitate de procesare video)

VPU este un procesor specializat care preia fluxurile video ca intrare și poate executa procese foarte complexe pe fluxul de intrare. Este de obicei folosit în aplicațiile și dispozitivele de învățare automată și funcționează ca o componentă auxiliară în acele dispozitive.

VPU este un codec video responsabil pentru codificarea și decodarea video. Deci, se mai numește și codificator și decodor video. VPU-urile efectuează compresia sau decompresia MPEG2 , Theora, VP8, H.264, H.265, VP9, ​​VC-1 etc.

DIF (Interfață de afișare)

Interfața de afișare, numită și controler de afișare, definește o magistrală serială și un protocol de comunicare între gazdă, sursa datelor de imagine și dispozitivul de destinație. Include RAMDAC-uri, audio HDMI, audio DP, suport video ( VGA , DVI , HDMI, DisplayPort , S-Video, video compozit, video component), PHY (LVDS, TIMDS) și EDID.

Portul HDMI nu funcționează în Windows 10/11? Iată cum să o remediați

Au fost raportate unele probleme legate de portul HDMI. Nu vă faceți griji. Acest articol este scris pentru a rezolva problema portului HDMI care nu funcționează.

Citeste mai mult

Pe scurt, Arhitectura GPU este simplu decât cel al procesorului. Arhitectura unității de procesare grafică are mult mai multe nuclee decât un procesor pentru a realiza procesarea paralelă a datelor cu o latență tolerată mai mare. Un astfel de tip de GPU este cunoscut sub numele de GPU de uz general (GPGPU) utilizat pentru a accelera sarcinile de lucru computaționale în calcularea modernă de înaltă performanță (HPC).