Эта веб-страница была переведена с помощью машинного перевода для вашего удобства. Мы не можем гарантировать точность или надежность переведенного контента. Если у вас есть вопросы о точности переведенного контента, обращайтесь к официальной английской версии веб-страницы.
Что такое GPU?
Графический процессор (GPU) — это специализированный процессор, предназначенный для выполнения множества вычислений параллельно, изначально для рендеринга изображений, видео и 3D-графики. Графические процессоры теперь также ускоряют другие высокопараллельные рабочие нагрузки, включая машинное обучение, научное моделирование и кодирование видео.
В игре или реальном времени 3D приложении графический процессор обрабатывает данные сцены для вывода пикселей, которые видит игрок, отрисовывая изображение десятки раз в секунду.
Как работает графический процессор?
Скорость графического процессора достигается за счет параллелизма. Вместо того чтобы полагаться на небольшое количество мощных ядер ЦП для последовательной обработки задач, графический процессор (GPU) разбивает большие рабочие нагрузки на множество более мелких операций, которые могут обрабатываться параллельно.
Графический процессор работает совместно с центральным процессором, который обрабатывает такие задачи, как игровая логика, и отправляет инструкции графическому процессору для графики и других параллельных рабочих нагрузок. Для пошагового сравнения двух процессоров см. CPU против GPU.
Графический процессор полагается на несколько ключевых компонентов и программных слоев:
- Ядра: Обрабатывающие устройства, которые выполняют множество операций параллельно. Их архитектура и наименования различаются в зависимости от производителя графического процессора, например, CUDA-ядра на графических процессорах NVIDIA и потоковые процессоры на графических процессорах AMD.
- Видеопамять (VRAM): Выдеженная высокоскоростная память, которая хранит текстуры, сетки, данные кадров и другие ресурсы близко к графическому процессору. Интегрированные графические процессоры обычно используют системную память.
- Шейдеры: Программы, работающие на графическом процессоре для выполнения таких задач, как позиционирование вершин, вычисление цветов пикселей и обработка задач общего назначения, включая те, которые обрабатываются вычислительными шейдерами.
- Драйверы и графические API: Программные слои, которые позволяют приложениям взаимодействовать с графическим процессором. API, такие как DirectX, Vulkan, Metal и OpenGL, предоставляют интерфейсы для выдачи графических команд, в то время как драйверы переводят эти команды для конкретного оборудования GPU.
Что происходит, когда GPU отрисовывает кадр?
Рендеринг одного кадра следует графическому конвейеру, последовательности этапов, которые преобразуют данные 3D-сцены в 2D-изображение:
- Отправить: ЦПУ отправляет вызовы отрисовки, которые указывают, какие меши, материалы и настройки рендеринга использовать.
- Обработать вершины: Вершинные шейдеры преобразуют вершины каждой сетки из 3D-пространства сцены в позиции, используемые для отрисовки изображения.
- Растеризовать: Графический процессор преобразует полученные треугольники во фрагменты, соответствующие потенциальным пикселям на экране.
- Затенеть пиксели: Фрагментные шейдеры вычисляют цвет каждого фрагмента, используя такую информацию, как текстуры, освещение и материалы.
- Вывод: Полученное изображение записывается в буфер кадра и отображается на дисплее.
Какие бывают типы графических процессоров?
Графические процессоры можно разделить на три общих типа в зависимости от того, где расположен графический процессор, как он обращается к памяти и как доставляются его вычислительные ресурсы:
Интегрированные графические процессоры делят системные ресурсы с ЦП, что, как правило, делает их более энергоэффективными и подходящими для устройств с ограниченным пространством или питанием.
Дискретные графические процессоры имеют собственное аппаратное обеспечение для обработки и выделенную память, обеспечивая более высокую графическую и вычислительную производительность за счет более высокого энергопотребления и выделения тепла.
Виртуальные ГП обеспечивают удаленный доступ к вычислительным ресурсам ГП, позволяя приложениям использовать аппаратное обеспечение ГП, размещенное в центре обработки данных, а не на локальном устройстве.
В чем разница между GPU и видеокартой?
Термины GPU и видеокарта часто используются как синонимы, но они обозначают разные вещи:
Каждая видеокарта содержит графический процессор (GPU), но не каждый графический процессор находится на видеокарте. Интегрированные графические процессоры встроены в тот же чип или корпус, что и ЦП, и используют общие системные ресурсы, а не отдельную видеокарту.
Для чего используется графический процессор?
GPU используются везде, где рабочая нагрузка содержит много вычислений, которые могут выполняться параллельно:
- Игры и 3D в реальном времени: Отрисовка кадров для игр и интерактивных приложений на телефонах, ПК, консолях и других устройствах.
- VR и AR: Отрисовывайте иммерсивные виды и поддерживайте высокую, стабильную частоту кадров, необходимую для комфортного опыта, особенно в VR.
- ИИ и машинное обучение: Ускорьте обучение и вывод моделей машинного обучения, которые включают большое количество параллельных математических операций.
- Создание видео и контента: Ускоряйте кодирование видео, рендеринг, визуальные эффекты и рабочие процессы с ускорением GPU в творческих приложениях.
- Моделирование и Digital Twins: Запускайте физические, частичные, световые и другие вычислительные симуляции для инженерной, автомобильной и промышленной визуализации.
- Веб-графика: Используйте API, такие как WebGL, чтобы позволить браузерам отображать интерактивную 2D и 3D графику с ускорением GPU.
GPU и Unity
В Unity GPU отрисовывает кадры в соответствии с активной конфигурацией Universal Render Pipeline (URP) или High Definition Render Pipeline (HDRP). Модуль GPU Usage Profiler показывает, сколько времени GPU занимает каждая часть кадра, помогая разработчикам выявлять узкие места рендеринга. GPU Resident Drawer использует инстансинг на GPU для уменьшения вызовов отрисовки и накладных расходов ЦП при рендеринге большого количества объектов.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Что означает, когда игра ограничена графическим процессором?
Игра ограничена графическим процессором, когда графический процессор тратит больше времени на отрисовку кадра, чем центральный процессор тратит на его подготовку. Требования к рендерингу, такие как высокое разрешение, сложные шейдеры и перерисовка, могут увеличить время кадра GPU и ограничить частоту кадров. Профилирование помогает определить, является ли узким местом ЦП или ГП, а руководство Unity по управлению использованием ГП охватывает общие методы оптимизации.
Может ли компьютер работать без графического процессора?
Компьютер может работать без выделенного графического процессора, но большинство компьютеров, отображающих графику, используют интегрированный или дискретный графический процессор. Некоторые серверы работают без графического процессора, потому что им не нужно рендерить графику, а программный рендеринг может использовать центральный процессор для генерации изображений. Однако рендеринг на базе ЦП, как правило, менее эффективен, чем ускорение на ГП для требовательной графики в реальном времени в 3D.
Что такое бенчмарк видеокарты?
Бенчмарк графического процессора — это тест, который измеряет производительность графики или вычислений с использованием таких метрик, как частота кадров, время кадра или общий балл. Синтетические бенчмарки запускают стандартизированные рабочие нагрузки для сравнения графических процессоров, в то время как реальные бенчмарки измеряют производительность в фактических играх или приложениях. Результаты могут отличаться в зависимости от разрешения, настроек графики, драйверов и конкретной рабочей нагрузки.