Ako fungujú video grafické karty?

Video grafické karty (GPU) sú špecializované elektronické obvody navrhnuté tak, aby rýchlo manipulovali a zmenili pamäť, aby sa zrýchlilo vytváranie obrázkov v rámci rámovej vyrovnávacej pamäte určeného na výstup do zobrazovacieho zariadenia. Vykladajú intenzívne grafické spracovanie z centrálnej spracovateľskej jednotky (CPU), čo umožňuje plynulejšie vizuály s vyšším rozlíšením. Tu je zrútenie toho, ako fungujú:

1. Prijímanie údajov z CPU:

* CPU odosiela do GPU pokyny a údaje (napr. Modely, textúry, informácie o osvetlení) prostredníctvom vysokorýchlostného rozhrania, ako je PCIe. Tieto údaje popisujú 3D scénu, ktorú je potrebné vykresliť.

2. Spracovanie údajov (paralelné spracovanie):

* Tu leží sila GPU. Namiesto spracovania údajov postupne ako CPU, GPU používajú masívne paralelné spracovanie. Obsahujú tisíce menších, jednoduchších spracovateľských jednotiek (jadier), ktoré pracujú súčasne na rôznych častiach scény. To im umožňuje zvládnuť komplexné výpočty spojené s vykresľovaním obrázkov oveľa rýchlejšie ako CPU.

* Vertex Shaders: Tieto procesory spracúvajú jednotlivé vrcholy (body) 3D modelov. Transformujú vrcholy na základe polohy, osvetlenia kamery a ďalších faktorov.

* Geometry Shaders (voliteľné): Tieto shadery vykonávajú zložitejšie operácie na geometrii, potenciálne generujú ďalšiu geometriu alebo upravujú existujúcu geometriu.

* Pixel Shaders (Fragment Shaders): Tieto procesory určujú farbu a ďalšie vlastnosti každého pixelu na obrazovke. Zohľadňujú osvetlenie, textúry a ďalšie efekty na výpočet konečnej farby pixelov.

* Rasterizácia: Táto fáza prevádza spracované 3D trojuholníky na 2D pixely, ktoré je možné zobraziť na obrazovke. Zahŕňa určenie, ktoré pixely sú pokryté každým trojuholníkom.

3. Mapovanie a vzorkovanie textúry:

* Textúry (obrázky) sa používajú na 3D modely na pridanie detailov a realizmu. GPU načíta a tieto textúry aplikuje na povrchy modelov počas procesu vykresľovania. Zahŕňa to vzorkovanie údajov o textúre v rôznych bodoch, aby ste určili vhodnú farbu pre každý pixel.

4. Rámový vyrovnávací pamäť:

* Vykreslené pixely sú uložené v rámci rámu (VRAM - Video RAM). Toto je vyhradená vysokorýchlostná pamäť na GPU.

5. Výstup na zobrazenie:

* Po dokončení rámca odošle GPU obrazové údaje z vyrovnávacej pamäte rámca na monitor prostredníctvom výstupného rozhrania (HDMI, Displayport atď.). Monitor potom zobrazí obrázok.

Kľúčové komponenty GPU:

* jadro GPU: Obsahuje spracovateľské jednotky (jadrá), ktoré vykonávajú výpočty vykresľovania.

* vram (Video Ram): Vysokorýchlostná pamäť, ktorá ukladá textúry, rámce a ďalšie údaje potrebné na vykreslenie. Väčší VRAM umožňuje vyššie rozlíšenie a podrobnejšie textúry.

* Pamäťová zbernica: Pripojí jadro GPU k VRAM, určuje rýchlosť, akou je možné údaje prenášať.

* Cuda Cores (NVIDIA) / Stream Processors (AMD): Toto sú jednotlivé spracovateľské jednotky v jadre GPU. Viac jadier vo všeobecnosti znamená rýchlejšie vykreslenie.

* chladiaci systém: Chráni GPU pred prehriatím v dôsledku intenzívnych výpočtov, ktoré vykonáva.

Stručne povedané, video grafická karta pôsobí ako špecializovaný koprocesor, ktorý odvádza ťažké zdvíhanie vykresľovania obrázkov mimo CPU, čo umožňuje vytváranie hladkej a vysokej vernosti grafiky pre hry, úpravu videa a ďalšie graficky náročné aplikácie. Architektúra paralelného spracovania je to, čo ju odlišuje od CPU a umožňuje jej vyniknúť pri úlohách zahŕňajúcich masívne paralelizmus údajov.

• Predchádzajúca strana: Aký je maximálny počet grafických kariet, ktoré sa môžete spojiť s SLI a Crossfire? 
• Ďalšia strana: Ako informácie uložené v Punch Cards?