Cette page a été traduite automatiquement pour faciliter votre expérience. Nous ne pouvons pas garantir l'exactitude ou la fiabilité du contenu traduit. Si vous avez des doutes quant à la qualité de cette traduction, reportez-vous à la version anglaise de la page web.
Qu'est-ce qu'un GPU?
Un processeur graphique (GPU) est un processeur spécialisé conçu pour effectuer de nombreux calculs en parallèle, à l'origine pour rendre des images, des vidéos et des graphismes 3D. Les GPU accélèrent désormais également d'autres charges de travail hautement parallèles, y compris l'apprentissage automatique, la simulation scientifique et l'encodage vidéo.
Dans un jeu ou une application 3D en temps réel, le GPU traite les données de la scène pour produire les pixels que voit le joueur, rendant l'image des dizaines de fois par seconde.
Comment fonctionne un GPU?
Un GPU tire sa vitesse du parallélisme. Au lieu de compter sur un petit nombre de cœurs de CPU puissants pour gérer les tâches séquentiellement, un GPU divise les charges de travail importantes en de nombreuses opérations plus petites qui peuvent être traitées en parallèle.
Le GPU fonctionne en parallèle du CPU, qui gère des tâches telles que la logique du jeu et envoie des instructions au GPU pour les graphismes et d'autres charges de travail parallèles. Pour une analyse côte à côte des deux processeurs, voir CPU vs. GPU.
Un GPU repose sur plusieurs composants clés et couches logicielles :
- Cœurs: Unités de traitement qui exécutent de nombreuses opérations en parallèle. Leur architecture et leur nommage varient selon le fabricant du GPU, comme les cœurs CUDA sur les GPU NVIDIA et les processeurs de flux sur les GPU AMD.
- Mémoire vidéo (VRAM): Mémoire à large bande passante dédiée qui stocke les textures, les maillages, les données de trame et d'autres ressources près du GPU. Les GPU intégrés partagent généralement la mémoire système à la place.
- Shaders: Programmes qui s'exécutent sur le GPU pour effectuer des tâches telles que le positionnement des sommets, le calcul des couleurs de pixels et le traitement de charges de travail à usage général, y compris celles gérées par compute shaders.
- Pilotes et API graphiques: Couches logicielles qui permettent aux applications de communiquer avec le GPU. Les API telles que DirectX, Vulkan, Metal et OpenGL fournissent des interfaces pour émettre des commandes graphiques, tandis que les pilotes traduisent ces commandes pour le matériel GPU spécifique.
Que se passe-t-il lorsqu'un GPU rend une image?
Le rendu d'une seule image suit le pipeline graphique, une séquence d'étapes qui transforme les données de scène 3D en une image 2D :
- Soumettre: Le CPU envoie des appels de dessin qui spécifient les maillages, les matériaux et les paramètres de rendu à utiliser.
- Traiter les sommets: Les shaders de sommet transforment les sommets de chaque maillage de l'espace de scène 3D en positions utilisées pour le rendu de l'image.
- Rasteriser: Le GPU convertit les triangles résultants en fragments qui correspondent à des pixels potentiels sur l'écran.
- Ombrer les pixels: Les shaders fragment calculent la couleur de chaque fragment en utilisant des informations telles que les textures, l'éclairage et les matériaux.
- Sortie: L'image résultante est écrite dans un tampon de trame et présentée sur l'écran.
Quels sont les types de GPU?
Les GPU peuvent être regroupés en trois types courants en fonction de l'emplacement du GPU, de la manière dont il accède à la mémoire et de la manière dont ses ressources de calcul sont fournies :
Les GPU intégrés partagent les ressources système avec le CPU, ce qui les rend généralement plus éconergétiques et adaptés aux appareils avec un espace ou une alimentation limités.
Les GPU discrets possèdent leur propre matériel de traitement et une mémoire dédiée, offrant de meilleures performances graphiques et de calcul au prix d'une consommation d'énergie et d'une chaleur plus élevées.
Les GPU virtuels fournissent des ressources de calcul GPU à distance, permettant aux applications d'utiliser le matériel GPU hébergé dans un centre de données plutôt que sur l'appareil local.
Quelle est la différence entre un GPU et une carte graphique ?
Les termes GPU et carte graphique sont souvent utilisés de manière interchangeable, mais ils désignent des choses différentes :
Toute carte graphique contient un GPU, mais tout GPU n'est pas sur une carte graphique. Les GPU intégrés sont intégrés dans la même puce ou le même boîtier que le CPU et partagent les ressources système au lieu d'utiliser une carte graphique séparée.
À quoi sert un GPU?
Les GPU sont utilisés partout où une charge de travail contient de nombreux calculs qui peuvent être effectués en parallèle :
- Jeux et 3D en temps réel: Rendre des images pour les jeux et les expériences interactives sur téléphones, PC, consoles et autres appareils.
- VR et AR: Rendre des vues immersives et maintenir les fréquences d'images élevées et constantes nécessaires pour des expériences confortables, en particulier en VR.
- IA et apprentissage automatique: Accélérer l'entraînement et l'inférence des modèles de apprentissage automatique, qui impliquent de grands nombres d'opérations mathématiques parallèles.
- Création de vidéos et de contenu: Accélérez l'encodage vidéo, le rendu, les effets visuels et les flux de travail accélérés par GPU dans les applications créatives.
- Simulation et Digital Twins: Exécuter des simulations computationnelles de physique, de particules, d'éclairage et autres pour la visualisation en ingénierie, automobile et industrielle.
- Graphismes Web: Utiliser des API telles que WebGL pour permettre aux navigateurs de rendre des graphiques interactifs 2D et 3D avec accélération GPU.
GPU et Unity
Dans Unity, le GPU rend les images selon la configuration active Universal Render Pipeline (URP) ou High Definition Render Pipeline (HDRP). Le module GPU Usage Profiler montre combien de temps GPU différentes parties d'une image prennent, aidant les développeurs à identifier les goulots d'étranglement du rendu. Le GPU Resident Drawer utilise l'instanciation GPU pour réduire les appels de dessin et la surcharge CPU lors du rendu d'un grand nombre d'objets.
Foire aux questions (FAQ)
Qu'est-ce que cela signifie lorsqu'un jeu est limité par le GPU?
Un jeu est limité par le GPU lorsque le GPU met plus de temps à rendre une image que le CPU n'en met à la préparer. Les exigences de rendu telles que la haute résolution, les shaders complexes et le surdessin peuvent augmenter le temps de trame du GPU et limiter le taux de rafraîchissement. Le profilage aide à identifier si le CPU ou le GPU est le goulot d'étranglement, et le guide de Unity pour gérer l'utilisation du GPU couvre les techniques d'optimisation courantes.
Un ordinateur peut-il fonctionner sans GPU?
Un ordinateur peut fonctionner sans un GPU dédié, mais la plupart des ordinateurs qui affichent des graphismes utilisent un GPU intégré ou dédié. Certains serveurs fonctionnent sans GPU car ils n'ont pas besoin de rendre des graphismes, et le rendu logiciel peut utiliser le CPU pour générer des images à la place. Cependant, le rendu basé sur le CPU est généralement moins efficace que l'accélération GPU pour les graphismes 3D en temps réel exigeants.
Qu'est-ce qu'un benchmark de GPU?
Un benchmark de GPU est un test qui mesure les performances graphiques ou de calcul à l'aide de métriques telles que le taux de rafraîchissement, le temps de trame ou un score composite. Les benchmarks synthétiques exécutent des charges de travail standardisées pour comparer les GPU, tandis que les benchmarks du monde réel mesurent les performances dans des jeux ou des applications réelles. Les résultats peuvent varier en fonction de la résolution, des paramètres graphiques, des pilotes et de la charge de travail spécifique.