GPU

GPU (grafický procesor, anglicky graphic processing unit) je v informačních technologiích specializovaný řídící procesor umístěný na grafické kartě uvnitř počítače, který zajišťuje vykreslování dat uložených v operační paměti na zobrazovacím zařízení (monitor, projektor, braillský řádek a podobně). Moderní grafické procesory se v současné době využívají i k jiným výpočtům, než jsou výpočty nutné pro zobrazování dat.

Grafický procesor je používán v mnoha zařízeních. Jeho konstrukce je závislá na konkrétních potřebách a požadovaném výkonu. Starší počítače (např. Didaktik) obsahovaly místo GPU jen speciální zákaznický integrovaný obvod. Současné grafické karty mají GPU ve specifických výpočtech výkonnější, než je hlavní procesor počítače (CPU). Vysoce výkonná GPU obsahují stovky milionů tranzistorů, vyžaduje intenzivní chlazení a výkonný elektrický zdroj. Přesto jsou výpočty pomocí GPU ve většině případů efektivnější, než CPU.

V osobním počítači je GPU buď v grafické kartě, nebo je integrována na základní desce počítače v podobě IGP (integrovaný grafický procesor), nebo je spolu s CPU na jednom čipu (APU).[1] V současné době již počítače s IGP tvoří zlomek všech vyrobených počítačů, ve prospěch APU, případně grafických karet.

Stavba grafického procesoru

Grafický procesor obsahuje TMU, ROP, řadič pamětí a další. Některé dražší procesory jsou vybaveny ochranným kovovým rámem proti poničení. Už od dob GeForce 2 (a u některých výrobců i dřív) se grafický procesor chová plně jako paralelní procesor při výpočtech. Díky tomu má mnohdy podstatně vyšší výkon než CPU v některých výpočtech. Grafický procesor se integruje buďto do severního můstku (na základní desce), nebo na vlastní PCB (grafickou kartu). Grafický je na grafické karty určený na výpočty operací s pohyblivou desetinnou čárkou a podobně. Ve výpočtech grafických scén, operací a atd je specializovaným procesorem. Obsahuje řadu obvodů pro co nejrychlejší počítání výpočtů:

unifikované shadery – moderní náhrada za pixelové a vertexové jednotky, každá firma má svoji vlastní architekturu shaderů. Jsou programovatelné a díky tomu nemusí počítat pouze zobrazitelná data, ale i výpočty pro vědu (např. BOINC) a další.
- AMD donedávna používalo superskalární (VLIW5) jednotky unifikovaných shaderů. To znamenalo 5 jednodušších jednotek jako celek. Nedávno došlo k přechodu na VLIW4 a tedy 4 jednodušší jednotky jako celek (AMD Radeon 69**). U novějších GPU GCN (počínaje AMD Radeon 7xxx), je místo architektury VLIW použita úspornější RISC pipeline za použití čtyřcestného multithreadingu. Frekvence shaderů je stejná jako zbytku GPU.
-NVIDIA používá skalární jednotky unifikovaných shaderů. Každá jednotka je plnohodnotnádo serie 400 pote stejny princip jako amd. Frekvence shaderů je vyšší než zbytku GPU, většinou v násobiči 2× až 3×.

-NVIDIA používá vlastní unifikované shadery na svých grafikách Chrome 400/500.
-Intel u nejnovějších GPU už taky má vlastní unifikované shadery.
-1 jednotka superskalární se nerovná 1 jednotce skalární.
řadič pamětí - stará se o komunikaci mezi grafickou pamětí a GPU. NVIDIA má podporu GDDR5, stejně jako AMD.
jednotka TMU (Texture mapping unit) - nanáší textury na objekty.
jednotka ROP (Render Output unit) - stará se o konečný výstup dat z grafické karty.

Grafické akcelerátory

Výkon GPU je závislý na rychlosti, s jakou dokáže zpracovávat matematické operace v plovoucí řádové čárce, a proto je na tuto činnost vysoce specializován. Kromě klasických matematických strojových instrukcí v něm mohou být implementovány i operace, které umožňují přímo pracovat se základními grafickými prvky a tvary, což umožňuje vykreslovat grafické objekty rychleji, než by bylo možné za použití hlavního procesoru počítače (CPU).

Pro další urychlení práce s grafikou byly vyvinuty různé techniky urychlení (akcelerace) manipulace s grafickými daty, které by při zpracování běžným způsobem byly výrazně pomalejší. Mezi nejběžnější operace z počátku 2D (dvourozměrné) počítačové grafiky patří operace BitBLT (kombinuje několik bitmapových vzorců pomocí RasterOp), obvykle realizované speciálním zařízením nazývaným „blitter“, a operace pro kreslení obdélníků, trojúhelníků, kruhů a oblouků. Moderní GPU kromě toho mají podporu pro 3D (trojrozměrnou) počítačovou grafiku, obsahují funkce pro renderování, podporu digitálního videa a další.

Grafická karty od firmy Nvidia (GTX 780ti) a AMD (Radeon R9 290X)