Quelle est la relation entre GPU et CPU

Le GPU est le processeur graphique de l'ordinateur et le CPU est l'unité centrale de traitement de l'ordinateur. Le GPU réduit la dépendance de la carte graphique vis-à-vis du CPU et effectue une partie du travail du CPU d'origine. Le GPU est un microprocesseur spécialisé dans les calculs liés aux images et aux graphiques sur les ordinateurs personnels et certains appareils mobiles pour obtenir une accélération graphique. Le plus important maintenant est d'obtenir une accélération graphique 3D.

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Qu'est-ce que le GPU et le CPU ? Quelle est la relation entre les deux ?

GPU est le processeur graphique de l'ordinateur et CPU est l'unité centrale de traitement de l'ordinateur.

Le CPU est généralement composé d'une unité d'opération logique, d'une unité de contrôle et d'une unité de stockage. C'est l'unité d'exécution finale pour le traitement de l'information et l'exécution du programme. Le GPU est un microprocesseur spécialisé dans les opérations liées aux images et aux graphiques sur les ordinateurs personnels et certains appareils mobiles pour obtenir une accélération graphique. Le plus important maintenant est d'obtenir une accélération graphique 3D. Le nombre de cœurs du GPU dépasse de loin celui du CPU et est appelé plusieurs cœurs, mais la taille du cache de chaque cœur est relativement petite.

Le GPU réduit la dépendance de la carte graphique vis-à-vis du CPU et effectue une partie du travail du CPU d'origine, en particulier dans le traitement graphique 3D. Les technologies de base utilisées par le GPU incluent le T&L matériel (conversion de géométrie et traitement de l'éclairage), le mappage des matériaux de l'environnement cubique et Les sommets, la compression de texture et le mappage de relief, le moteur de rendu à double texture à quatre pixels de 256 bits, etc., et la technologie matérielle T&L peuvent être considérés comme la marque distinctive du GPU. Les principaux fabricants de GPU sont NVIDIA et ATI.

Connaissances approfondies : Introduction au GPU (Graphics Processing Unit)

Processeur graphique

Le processeur se compose d'un Opérateur (ALU) et d'un Contrôleur (CU ) se compose de deux composants principaux. De plus, il existe plusieurs registres et mémoires cache ainsi que des bus de données, de contrôle et d'état qui les connectent. L'ALU est utilisée pour effectuer des opérations arithmétiques, des opérations de décalage, des opérations d'adresse et des conversions ; le dispositif de registre est utilisé pour sauvegarder les données et instructions intermédiaires ; la CU est responsable du décodage des instructions et de l'émission de signaux de commande pour chaque opération à effectuer pour terminer chaque instruction ; . 运算器（ALU）和控制器（CU）两大部件组成。此外，还有若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线。ALU用来执行算术运算、移位操作、地址运算和转换；寄存器件用于保存中间数据以及指令；CU负责对指令译码，并发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

CPU的运行遵循冯·诺依曼构架：存储程序顺序执行。程序执行过程如下：

CPU根据程序计数器（Program Counter，PC

CPU Le fonctionnement suit l'architecture Von Neumann : les programmes stockés sont exécutés séquentiellement. Le processus d'exécution du programme est le suivant :

Le CPU récupère les instructions de la mémoire en fonction du compteur de programme (Compteur de programme, PC), puis envoie les instructions au décodeur via le bus d'instructions, et remet les instructions traduites au générateur de synchronisation et au contrôleur d'opération, puis obtient les données de la mémoire et traite les données par l'unité arithmétique, et enfin stocke les données dans le registre de cache de données et la mémoire via le bus de données.

Le processeur traite les données étape par étape.

Lors du traitement de données à grande échelle et à grande vitesse, il est difficile pour le processeur de répondre aux besoins.

Lorsque le niveau d'intégration de la puce augmente, le courant de fuite augmente également, mais l'augmentation de la fréquence d'horloge est limitée et la largeur de ligne du transistor atteindra bientôt la limite physique, donc les performances de la puce sont difficile à réduire. La largeur de la ligne du transistor est améliorée. En conséquence, les gens ont commencé à s'intéresser à la conception. La première chose à laquelle ils ont pensé a été de laisser plusieurs processeurs fonctionner en parallèle, ce qui a naturellement beaucoup amélioré l'efficacité, c'est ainsi que sont nés les processeurs et les GPU multicœurs.

Une autre idée est de conserver la puce inchangée et d'ajouter une intelligence artificielle au système d'application pour bénéficier des avantages informatiques

. Avec l’avènement de l’ère du big data, il existe de plus en plus de systèmes applicatifs orientés intelligence artificielle.

Dans les ordinateurs modernes, le traitement graphique devient de plus en plus important, c'est pourquoi un processeur GPU spécialisé dans le traitement graphique a vu le jour. Pour traiter les données graphiques, chaque pixel du graphique doit être traité, ce qui constitue un Big Data, les exigences en matière de vitesse de calcul sont donc très élevées. Cependant, les fonctions requises par le GPU sont relativement simples, c'est pourquoi l'architecture GPU basée sur un traitement graphique optimisé est née.

Le processeur possède de nombreux modules fonctionnels et convient aux environnements informatiques complexes. La plupart des transistors sont utilisés dans le circuit de contrôle et le cache, et un petit nombre de transistors sont utilisés pour effectuer le travail informatique. Le contrôle du GPU est relativement simple et ne nécessite pas un grand cache. La plupart des transistors peuvent être utilisés dans divers circuits et pipelines spéciaux. La vitesse de calcul du GPU est donc considérablement augmentée et il dispose de puissantes capacités de calcul en virgule flottante.

Les processeurs multicœurs actuels sont généralement constitués de 4 ou 6 cœurs, qui simulent 8 ou 12 processus de traitement pour le calcul🎜. Mais les GPU ordinaires contiennent des centaines de cœurs, et les GPU haut de gamme en contiennent des dizaines de milliers. Cela présente des avantages inhérents pour un grand nombre de processus de traitement répétés dans le traitement multimédia. En même temps, plus important encore, ils peuvent être utilisés pour traiter. traiter des données parallèles à grande échelle. 🎜

Bien que le GPU soit conçu pour le traitement d'images, son architecture ne dispose pas d'algorithmes de traitement d'image spéciaux. Il optimise uniquement l'architecture du processeur. Par conséquent, le GPU est non seulement largement utilisé dans le traitement d'images, mais également dans le calcul scientifique et la cryptographie. utilisé dans les domaines qui nécessitent un calcul parallèle, tels que le cracking, l'analyse numérique, le traitement du Big Data et l'analyse financière. Le GPU est une puce professionnelle plus générale.

Composition du processeur graphique

Le circuit imprimé GPU est généralement un circuit imprimé PCB à 6 ou 4 couches. Tous les composants du GPU sont intégrés sur son circuit imprimé, et le circuit imprimé affecte la qualité du GPU.

La plus grande puce du circuit imprimé du GPU est le GPU, qui possède des dissipateurs de chaleur et des ventilateurs. En tant que cœur du traitement des données, la plupart des GPU adoptent une conception à puce unique, tandis que les GPU professionnels utilisent également plusieurs puces GPU.

Une autre puce importante sur la carte de circuit imprimé GPU est le convertisseur numérique/analogique (RAMDAC). Sa fonction est de convertir les signaux numériques de la mémoire vidéo en signaux analogiques pouvant être reconnus par le moniteur. La vitesse est en MHz. plus l'image est stable. Il détermine la fréquence de rafraîchissement la plus élevée que le GPU peut prendre en charge. Afin de réduire les coûts, la plupart des fabricants ont intégré des convertisseurs numérique/analogique dans les puces GPU, mais certains GPU haut de gamme utilisent encore des puces de conversion numérique/analogique indépendantes. 数/模转换器（RAMDAC）。它的作用是将显存中的数字信号转换成显示器能够识别的模拟信号，速度以MHz为单位，速度越快，图像越稳定，它决定了GPU能支持的最高刷新频率。为了降低成本，多数厂商都将数/模转换器整合到了GPU芯片中，但仍有一些高档GPU采用独立的数/模转换器芯片。

GPU的数据是存放在显存内的，显存是用来存储等待处理的图形数据信息的。显存容量决定了GPU支持的分辨率、色深。分辨率越高，显示的像素点越多，所需显存容量越大。对目前的三维GPU来说，需要很大的显存来存储Z-Buffer数据或材质数据。

显存有两大类：单端和双端

Les données GPU sont stockées dans la mémoire vidéo et la mémoire vidéo est utilisée pour stocker les informations de données graphiques en attente de traitement. La capacité de la mémoire vidéo détermine la résolution et la profondeur de couleur prises en charge par le GPU. Plus la résolution est élevée, plus les pixels affichés sont nombreux et plus la capacité de mémoire vidéo requise est grande. Pour les GPU 3D actuels, une grande quantité de mémoire vidéo est requise pour stocker les données Z-Buffer ou les données matérielles.

Il existe deux principaux types de mémoire vidéo : la mémoire vidéo single et la mémoire vidéo double. Le premier lit les données du GPU et transmet les données au convertisseur numérique/analogique via le même port. La lecture, l'écriture et la transmission des données ne peuvent pas être effectuées en même temps ; le second peut lire, écrire et transmettre des données en même temps. Les mémoires vidéo actuellement populaires incluent SDRAM, SGRAM, DDR RAM, VRAM, WRAM, etc.

Les types de condensateurs courants utilisés sur les circuits imprimés GPU incluent les condensateurs électrolytiques, les condensateurs au tantale, etc. Les premiers génèrent une plus grande chaleur. De nombreux GPU de marques célèbres utilisent des condensateurs au tantale pour améliorer les performances. Il en va de même pour les résistances. Les résistances à film métallique courantes et les résistances à film de carbone cèdent de plus en plus la place aux résistances à puce.

La carte de circuit imprimé GPU dispose d'un circuit d'alimentation qui alimente le GPU. Son rôle est d'ajuster le courant provenant de la carte mère pour que le GPU fonctionne de manière stable. À mesure que les GPU deviennent de plus en plus sophistiqués, les exigences en matière de circuits d'alimentation GPU deviennent également de plus en plus élevées.

Il existe également une mémoire flash pour le BIOS VGA sur la carte de circuit imprimé GPU. Il contient des informations telles que les programmes de contrôle du GPU et des pilotes, l'identification du produit, etc. Cette mémoire flash peut être mise à niveau via un programme dédié pour améliorer les performances du GPU et parfois relooker le GPU.

La carte de circuit imprimé du GPU comporte des composants tels que des oscillateurs à cristal qui fournissent la fréquence d'horloge de conversion numérique/analogique à l'intérieur du GPU. De plus, comme la fréquence du GPU devient de plus en plus élevée, il génère beaucoup de chaleur lors du travail, et il y aura également un ventilateur de refroidissement sur la carte de circuit imprimé du GPU. 🎜🎜Pour plus de connaissances connexes, veuillez visiter la rubrique 🎜FAQ🎜 ! 🎜

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