Architektúra GPU: Štruktúra pre dátovú paralelnú priepustnosť [Partition Magic]

Zhrnutie:

architektúra gpu

Nasledujúci obsah vám predstaví architektúra GPU podrobne. Vo všeobecnosti je štruktúra grafickej karty (od veľkej po malú): klastre procesorov (PC) > streaming multiprocessors (SM) > vyrovnávacia pamäť inštrukcií vrstvy 1 a súvisiace jadrá. Ďalšie informácie o štruktúrach počítačových komponentov nájdete na Webová stránka editora oddielov MiniTool .

Rýchla navigácia:

O GPU (Graphics Processing Unit)



Podľa Wikipédie je GPU karta, nazývaná aj grafická karta alebo grafická karta, špecializovaný elektronický obvod. Je špeciálne navrhnutý na rýchlu manipuláciu a zmenu pamäte s cieľom urýchliť vytváranie obrázkov vo vyrovnávacej pamäti snímok, teda určený na výstup na zobrazovacie zariadenie, ako je počítačový monitor alebo televízna obrazovka.

Moderná architektúra GPU je veľmi efektívna pri manipulácii s grafikou, ako aj pri spracovaní obrazu. Vďaka vysoko paralelnej štruktúre je efektívnejšia ako univerzálna Architektúra CPU (Central Processing Unit). pre algoritmy, ktoré paralelne spracovávajú veľké bloky údajov.





V rámci PC môže byť GPU zabudovaný do rozširujúcej karty ( grafická karta ), predinštalovaný na základnej doske (vyhradený GPU) alebo integrovaný do matrice CPU (integrovaný GPU).

Architektúra GPU

Keď sa hovorí o architektúra grafickej karty , vždy zahŕňa architektúru CPU alebo ju s ňou porovnáva.

Architektúra GPU vs CPU

Funkciou GPU je optimalizovať dátovú priepustnosť. Umožňuje pretlačiť čo najviac úloh cez svoje vnútorné vybavenie naraz, oveľa viac úloh, než dokáže CPU naraz zvládnuť. To všetko preto, že vo všeobecnosti má grafická karta oveľa viac jadier ako CPU.



V skutočnosti však jadro nazývame jadrom CUDA (Compute Unified Device Architecture), ktoré pozostáva z plne zreťazených celočíselných jednotiek ALU (aritmetická logická jednotka) a FPU (jednotka s pohyblivou rádovou čiarkou) v GPU. In Architektúra GPU NVIDIA , ALU podporuje plnú 32-bitovú presnosť pre všetky inštrukcie. Celočíselná jednotka ALU je optimalizovaná tak, aby efektívne podporovala 64-bitové operácie s rozšírenou presnosťou, ako aj rôzne inštrukcie, ako je boolovská hodnota, porovnanie, konverzia, presun, posunutie, vloženie s opačným bitom, extrakcia bitového poľa a počet obyvateľov.

Vo všeobecnosti je architektúra GPU veľmi podobná architektúre CPU. Obaja využívajú pamäťové konštrukcie vyrovnávacích vrstiev, globálnej pamäte a pamäťového radiča.

Architektúra GPU na vysokej úrovni je o výpočtoch s paralelnou dátovou priepustnosťou a uvedení dostupných jadier do prevádzky namiesto zamerania sa na prístup k vyrovnávacej pamäti s nízkou latenciou ako CPU.

Poznámka: Podrobné architektúra grafickej karty silne závisí od značky a modelu rôznych výrobcov; architektúra GPU Nvidia a Architektúra GPU AMD je iný.

Základy architektúry GPU



V rámci zariadenia GPU je viacero procesorových klastrov (PC), ktoré obsahujú viacero streamingových multiprocesorov (SM). A každý SM obsahuje vrstvu vyrovnávacej pamäte inštrukcií vrstvy 1 spolu s jej pridruženými jadrami. Zvyčajne jeden modul SM používa vyhradenú vyrovnávaciu pamäť vrstvy 1 a zdieľanú vyrovnávaciu pamäť vrstvy 2 predtým, ako stiahne údaje z globálneho GDDR-5 Pamäť. Preto, Architektúra GPU procesora je tolerovateľná pre latenciu pamäte.

GCA (Graphics Compute Array)

GCA, tiež známy ako 3D engine, sa zvyčajne skladá z pixel shaderov, vertex shaderov alebo unifikovaných shaderov, stream procesorov (CUDA jadier), jednotiek mapovania textúr (TMU), renderovacích výstupných jednotiek (ROP), vyrovnávacia pamäť L2 , procesory geometrie atď.



GMC (ovládač grafickej pamäte)

GMC, tiež známy ako pamäťový čipový radič (MCC) alebo pamäťový radič (MCU), je digitálny obvod, ktorý riadi tok dát smerujúcich do alebo z grafickej pamäte počítača. Môže to byť samostatný čip; môže byť tiež integrovaný do iného čipu, napríklad umiestnený na tej istej matrici alebo ako integrálna súčasť mikroprocesora. Ak GMC existuje ako integrálna súčasť, nazýva sa IMC (Integrated Memory Controller).

Ovládacie prvky pamäte GMC zahŕňajú VRAM, WRAM, MDRAM, DDR, GDDR a HBM.

VGA BIOS (základný vstupno/výstupný systém grafického poľa)

VGA BIOS, tiež známy ako video BIOS, je BIOS grafickej karty v počítači. Ide o samostatný čip umiestnený na grafickej karte, nie je súčasťou GPU.

BIF (zbernicové rozhranie)

Zbernicové rozhranie (BI) je počítačová zbernica na prepojenie malých periférnych zariadení, ako je pamäť flash, s procesorom. Zvyčajne zahŕňa SA, VLB, PCI, AGP a PCIe.

miniatúra pci vs pcie PCI vs PCIe: Aký je rozdiel a ako ich rozlíšiť?

Tento príspevok vám povie rozdiely medzi PCI a PCIe. Tiež vám ukáže, ako ich rozlíšiť.

Čítaj viac

PMU (jednotka správy napájania)

PMU je mikrokontrolér (mikročip), ktorý riadi výkonové funkcie digitálnych platforiem. Má veľa podobných komponentov ako bežný počítač, ako je CPU, pamäť, firmvér, softvér atď. PMU je jedným z mála komponentov, ktoré zostávajú aktívne aj keď je počítač úplne vypnutý, napájaný záložnou batériou.

V prenosnom počítači PMU koordinuje nasledujúce funkcie:

  • Monitorujte napájanie a nabitie batérie.
  • Vypnite nepotrebné časti systému, keď sú nečinné.
  • Ovládajte funkcie spánku a napájania (zapnutie alebo vypnutie).
  • Ovládajte napájanie iných integrovaných obvodov.
  • Spravujte rozhranie vstavanej klávesnice alebo trackpadov.
  • V prípade potreby nabite batérie.
  • Regulujte hodiny reálneho času (RTC).

VPU (jednotka na spracovanie videa)

VPU je špecializovaný procesor, ktorý berie toky videa ako vstup a dokáže na vstupnom toku vykonávať veľmi zložité procesy. Zvyčajne sa používa v aplikáciách a zariadeniach strojového učenia a v týchto zariadeniach funguje ako pomocný komponent.

VPU je video kodek zodpovedný za kódovanie a dekódovanie videa. Preto sa nazýva aj kódovač a dekodér videa. VPU vykonávajú kompresiu alebo dekompresiu MPEG2 , Theora, VP8, H.264, H.265, VP9, ​​VC-1 atď.

DIF (rozhranie displeja)

Rozhranie displeja, nazývané aj ovládač displeja, definuje sériovú zbernicu a komunikačný protokol medzi hostiteľom, zdrojom obrazových údajov a cieľovým zariadením. Zahŕňa RAMDAC, HDMI audio, DP audio, video podklad ( VGA , DVI , HDMI, DisplayPort , S-Video, kompozitné video, komponentné video), PHY (LVDS, TIMDS) a EDID.

hdmi port nefunguje miniatúra Port HDMI nefunguje v systéme Windows 10/11? Tu je návod, ako to opraviť

Boli hlásené niektoré problémy súvisiace s portom HDMI. nerob si starosti. Tento článok je určený na vyriešenie problému s nefunkčným portom HDMI.

Čítaj viac

Stručne, architektúra GPU je jednoduchší ako CPU. Architektúra jednotky grafického spracovania má oveľa viac jadier ako CPU, aby sa dosiahlo paralelné spracovanie údajov s vyššou tolerančnou latenciou. Takýto druh GPU je známy ako GPU na všeobecné použitie (GPGPU), ktorý sa používa na zrýchlenie výpočtového pracovného zaťaženia v moderných vysokovýkonných výpočtových technikách (HPC).