โอกาสในการพัฒนาอุตสาหกรรม GPU ในปี 2020

มองหารอยเท้าแห่งการพัฒนาจากยักษ์ใหญ่ของโลก

ฟังก์ชันและการจำแนกประเภทของ GPU

GPU (หน่วยประมวลผลกราฟิกโปรเซสเซอร์กราฟิก) เรียกอีกอย่างว่าชิปแสดงผล ส่วนใหญ่จะใช้ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเวิร์กสเตชันโฮสต์เกมและอุปกรณ์เคลื่อนที่ (สมาร์ทโฟนคอมพิวเตอร์แท็บเล็ตอุปกรณ์ VR) เพื่อเรียกใช้งานกราฟิก

โครงสร้างกำหนดว่า GPU เหมาะสำหรับการประมวลผลแบบขนานมากกว่า ความแตกต่างหลักระหว่าง GPU และ CPU อยู่ที่สถาปัตยกรรมแคชบนชิปและโครงสร้างของหน่วยปฏิบัติการลอจิกดิจิทัล: จำนวนคอร์ GPU (โดยเฉพาะหน่วยประมวลผล Alu) นั้นมากกว่า CPU มาก แต่โครงสร้างของมันนั้นง่ายกว่านั้น ของ CPU จึงเรียกว่าโครงสร้างแบบมัลติคอร์ โครงสร้างแบบมัลติคอร์เหมาะมากสำหรับการส่งสตรีมคำสั่งเดียวกันไปยังมัลติคอร์แบบขนานโดยใช้ข้อมูลอินพุตที่แตกต่างกันเพื่อดำเนินการเพื่อให้การดำเนินการขนาดใหญ่และเรียบง่ายในการประมวลผลกราฟิกเสร็จสมบูรณ์เช่นการแปลงพิกัดเดียวกันสำหรับแต่ละ จุดยอดและการคำนวณค่าสีของจุดยอดแต่ละจุดตามรูปแบบแสงเดียวกัน GPU ใช้ประโยชน์จากข้อดีของการประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่และชดเชยข้อบกพร่องของเวลาแฝงที่ยาวนานโดยการปรับปรุงปริมาณข้อมูลทั้งหมด

โดยทั่วไปแล้วผู้บริโภคจะให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพของ CPU (หน่วยประมวลผลกลาง) เมื่อซื้อผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคเช่นโทรศัพท์มือถือหรือแล็ปท็อปเช่นยี่ห้อซีรีส์และจำนวนคอร์ของ CPU ในขณะที่ GPU ได้รับความสนใจน้อยกว่า GPU (หน่วยประมวลผลกราฟิก) เช่นเดียวกับหน่วยประมวลผลกราฟิกเป็นไมโครโปรเซสเซอร์ชนิดหนึ่งที่สามารถดำเนินการเกี่ยวกับภาพและกราฟิกบนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเวิร์กสเตชันเครื่องเกมและอุปกรณ์เคลื่อนที่บางประเภท (เช่นคอมพิวเตอร์แท็บเล็ตสมาร์ทโฟนเป็นต้น) . ในช่วงเริ่มต้นของการถือกำเนิดของพีซีมีแนวคิดเกี่ยวกับ GPU และการคำนวณกราฟิกทั้งหมดทำโดย CPU อย่างไรก็ตามความเร็วในการใช้ CPU ในการคำนวณกราฟิกนั้นช้าดังนั้นการ์ดเร่งกราฟิกพิเศษจึงได้รับการออกแบบมาเพื่อช่วยในการคำนวณกราฟิก ต่อมา NVIDIA ได้เสนอแนวคิดของ GPU ซึ่งได้เลื่อนตำแหน่ง GPU ไปสู่สถานะของหน่วยประมวลผลแยกต่างหาก

โดยทั่วไป CPU ประกอบด้วยหน่วยปฏิบัติการลอจิกหน่วยควบคุมและหน่วยเก็บข้อมูล แม้ว่าซีพียูจะมีหลายคอร์ แต่จำนวนรวมก็ไม่เกินสองหลักและแต่ละคอร์มีแคชเพียงพอ ซีพียูมีจำนวนและหน่วยปฏิบัติการเชิงตรรกะเพียงพอและมีฮาร์ดแวร์จำนวนมากเพื่อเร่งการตัดสินสาขาและการตัดสินเชิงตรรกะที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ดังนั้นซีพียูจึงมีความสามารถในเชิงตรรกะขั้นสูง ข้อดีของ GPU อยู่ที่แบบมัลติคอร์จำนวนคอร์มากกว่าซีพียูซึ่งสามารถเข้าถึงได้หลายร้อยคอร์แต่ละคอร์มีแคชค่อนข้างเล็กและจำนวนหน่วยปฏิบัติการลอจิกดิจิทัลมีขนาดเล็กและเรียบง่าย ดังนั้น GPU จึงเหมาะสำหรับการประมวลผลข้อมูลแบบขนานมากกว่า CPU

มีสองวิธีในการจำแนก GPU โดยวิธีหนึ่งขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่าง GPU และ CPU ส่วนอีกวิธีหนึ่งขึ้นอยู่กับคลาสแอปพลิเคชันของ GPU ตามความสัมพันธ์กับ CPU GPU สามารถแบ่งออกเป็น CPU และ GPU อิสระ โดยปกติ GPU อิสระจะเชื่อมอยู่บนแผงวงจรของการ์ดแสดงผลและอยู่ใต้พัดลมของการ์ดแสดงผล GPU อิสระใช้หน่วยความจำแสดงผลเฉพาะและแบนด์วิดท์หน่วยความจำวิดีโอจะกำหนดความเร็วในการเชื่อมต่อกับ GPU โดยทั่วไป GPU ในตัวจะรวมเข้ากับ CPU GPU และ CPU ในตัวใช้พัดลมและแคชร่วมกัน GPU ในตัวมีความเข้ากันได้ดีเนื่องจากการออกแบบการผลิตและไดรเวอร์ของ GPU ในตัวนั้นเสร็จสมบูรณ์โดยผู้ผลิต CPU นอกจากนี้เนื่องจากการรวม CPU และ GPU ทำให้พื้นที่ของ GPU ในตัวมีขนาดเล็ก ประสิทธิภาพของ GPU ในตัวนั้นค่อนข้างเป็นอิสระและการใช้พลังงานและต้นทุนของ GPU ในตัวนั้นค่อนข้างเป็นอิสระเนื่องจากการรวม CPU และ CPU เข้าด้วยกัน GPU อิสระมีหน่วยความจำวิดีโออิสระพื้นที่ขนาดใหญ่และการระบายความร้อนที่ดีขึ้นดังนั้นประสิทธิภาพของกราฟิกการ์ดอิสระจึงดีกว่า แต่ต้องการพื้นที่เพิ่มเติมเพื่อตอบสนองความต้องการการประมวลผลกราฟิกที่ซับซ้อนและมีขนาดใหญ่และมอบแอปพลิเคชันการเข้ารหัสวิดีโอที่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งหมายถึงการใช้พลังงานที่สูงขึ้น GPU อิสระต้องการแหล่งจ่ายไฟเพิ่มเติมและค่าใช้จ่ายก็สูงขึ้น

ตามประเภทของแอปพลิเคชันเทอร์มินัลสามารถแบ่งออกเป็น pcgpu เซิร์ฟเวอร์ GPU และ GPU มือถือ Pcgpu ถูกนำไปใช้กับพีซี ตามการวางตำแหน่งผลิตภัณฑ์สามารถใช้ GPU ในตัวหรือ GPU แบบสแตนด์อะโลนได้ ตัวอย่างเช่นหากพีซีส่วนใหญ่เป็นสำนักงานขนาดเล็กและการแก้ไขข้อความผลิตภัณฑ์ทั่วไปจะเลือกใช้ GPU ในตัว หากพีซีต้องการสร้างภาพความละเอียดสูงแก้ไขวิดีโอเรนเดอร์เกม ฯลฯ ผลิตภัณฑ์ที่เลือกจะมี GPU แยกต่างหาก เซิร์ฟเวอร์ GPU ถูกนำไปใช้กับเซิร์ฟเวอร์ซึ่งสามารถใช้สำหรับการแสดงภาพระดับมืออาชีพการเร่งความเร็วของคอมพิวเตอร์การเรียนรู้เชิงลึกและแอปพลิเคชันอื่น ๆ จากการพัฒนาชุดของเทคโนโลยีเช่นการประมวลผลแบบคลาวด์และปัญญาประดิษฐ์ GPU ของเซิร์ฟเวอร์จะเป็น GPU อิสระเป็นหลัก เทอร์มินัลมือถือบางลงและบางลงและพื้นที่สุทธิภายในของเทอร์มินัลลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของโมดูลฟังก์ชันหลายตัว ในขณะเดียวกันเท่าที่วิดีโอและรูปภาพจำเป็นต้องได้รับการประมวลผลโดยเทอร์มินัลมือถือ GPU ในตัวก็สามารถตอบสนองความต้องการได้ ดังนั้นโดยทั่วไปแล้ว Mobile GPU จะใช้ GPU ในตัว