Định nghĩa và ví dụ về Đơn vị Xử lý Đồ họa (GPU)

Đơn vị Xử lý Đồ họa (GPU) là gì?

Đơn vị Xử lý Đồ họa (GPU) là một vi mạch hoặc mạch điện tử có khả năng tạo ra đồ họa để hiển thị trên thiết bị điện tử. GPU được giới thiệu rộng rãi vào năm 1999 và nổi bật nhờ khả năng cung cấp đồ họa mượt mà mà người tiêu dùng mong đợi trong video và trò chơi hiện đại.

Những điều quan trọng cần nhớ

Cách một Đơn vị Xử lý Đồ họa (GPU) hoạt động

Hình ảnh trong video và gs được tạo thành từ các tọa độ đa giác được chuyển đổi thành các bitmap—một quá trình gọi là “rendering”—và sau đó thành tín hiệu được hiển thị trên màn hình. Quá trình chuyển đổi này yêu cầu Đơn vị Xử lý Đồ họa (GPU) phải có nhiều sức mạnh xử lý, điều này cũng làm cho GPU hữu ích trong học máy, trí tuệ nhân tạo và các nhiệm vụ khác đòi hỏi một số lượng lớn các phép tính phức tạp và tinh vi.

Lịch sử của Đơn vị Xử lý Đồ họa (GPU)

Năm 1999, Nvidia giới thiệu Geforce 256, GPU đầu tiên phổ biến rộng rãi. Nvidia định nghĩa GPU là “bộ xử lý một vi mạch tích hợp với bộ biến đổi, đèn sáng, thiết lập/dán mảnh hình tam giác và động cơ vẽ có khả năng xử lý tối thiểu 10 triệu đa giác mỗi giây.” GeForce 256 cải tiến công nghệ so với các bộ xử lý khác bằng cách tối ưu hóa hiệu suất chơi game 3D.

Mặc dù Nvidia vẫn là nhà lãnh đạo thị trường GPU, công nghệ đã được cải thiện đáng kể. Vào những năm 2000, Nvidia phát hành GeForce 8800 GTX với tỷ lệ điền màu texture lên đến 36,8 tỷ mỗi giây.

Hiện nay, GPU đang trở lại được ưa chuộng mạnh mẽ. Việc sử dụng của chúng đã được mở rộng vào các ngành công nghiệp mới nhờ vào sự xuất hiện của trí tuệ nhân tạo và tiền điện tử. GPU cũng đã đóng vai trò quan trọng trong việc mở rộng truy cập rộng hơn vào các trò chơi thực tế ảo chất lượng cao.

GPU so với CPU

Trước khi GPU xuất hiện vào cuối những năm 1990, việc dựng hình đồ họa được xử lý bởi Đơn vị Xử lý Trung tâm (CPU). Khi sử dụng cùng với CPU, GPU có thể tăng hiệu suất máy tính bằng cách thực hiện một số chức năng tính toán tập trung, như dựng hình, từ CPU. Điều này gia tăng tốc độ xử lý ứng dụng vì GPU có thể thực hiện nhiều phép tính đồng thời. Sự thay đổi này cũng cho phép phát triển phần mềm tiên tiến và tốn tài nguyên hơn.

Việc xử lý dữ liệu trên GPU hoặc CPU được thực hiện bởi các lõi xử lý. Một đơn vị xử lý có nhiều lõi thì máy tính có thể hoàn thành các nhiệm vụ nhanh hơn (và có thể hiệu quả hơn). GPU sử dụng hàng ngàn lõi để xử lý các nhiệm vụ song song. Cấu trúc song song của GPU khác với CPU, sử dụng ít lõi để xử lý các nhiệm vụ tuần tự. CPU có thể thực hiện các phép tính nhanh hơn GPU, làm cho nó tốt hơn trong các nhiệm vụ cơ bản.

Những yếu tố đặc biệt cần cân nhắc

Thuật ngữ “GPU” thường được sử dụng hoán đổi với “thẻ đồ họa”, mặc dù hai thuật ngữ này khác nhau. Một thẻ đồ họa là một thiết bị chứa một hoặc nhiều GPU, một bo mạch con và các thành phần điện tử khác cho phép thẻ đồ họa hoạt động.

Tuy nhiên, GPU có thể được tích hợp vào bo mạch chủ hoặc được tìm thấy trong bo mạch con của thẻ đồ họa. Ban đầu, chỉ có các máy tính cao cấp mới có thẻ đồ họa. Ngày nay, hầu hết các máy tính để bàn thường sử dụng một thẻ đồ họa riêng biệt với GPU để tăng hiệu suất, thay vì dựa vào GPU tích hợp trong bo mạch chủ.

GPU và Đào tiền điện tử

Trong khi ban đầu GPU được ưa chuộng trong chỉnh sửa video và bởi các đam mê game thủ, sự phát triển nhanh chóng của tiền điện tử đã tạo ra một thị trường mới. Điều này bởi vì đào tiền điện tử đòi hỏi hàng ngàn phép tính để thêm giao dịch vào blockchain, điều này có thể mang lại lợi nhuận với việc truy cập vào GPU và một nguồn điện giá rẻ.

Trong những năm gần đây, hai nhà sản xuất thẻ đồ họa nổi bật, Nvidia Corp. (NVDA) và Advanced Micro Devices Inc. (AMD), đã trải qua một sự tăng trưởng nhanh chóng về doanh số và doanh thu nhờ vào đào tiền điện tử.

Điều này gây tác động phụ làm bực tức khách hàng không đào tiền, nhìn thấy giá cả tăng cao và nguồn cung cạn kiệt. Do đó, các nhà bán lẻ đôi khi giới hạn số lượng thẻ đồ họa mà một cá nhân có thể mua. Trong khi các thợ đào của các loại tiền điện tử phổ biến hơn, như bitcoin, đã chuyển sang sử dụng các bộ vi xử lý tích hợp ứng dụng (ASIC) chuyên biệt và hiệu quả chi phí hơn, GPU vẫn được sử dụng để đào các loại tiền tệ ít được biết đến.

Các ví dụ về Công ty GPU

Advanced Micro Devices (AMD) và Nvidia (NVDA) là hai trong những tên tuổi lớn nhất trên thị trường GPU. Hãy xem xét cả hai công ty dưới đây.

Advanced Micro Devices (AMD)

AMD là một trong những nhà sản xuất card đồ họa đáng tin cậy nhất. Họ bắt đầu như một công ty startup tại Thung lũng Silicon vào năm 1969 và phát triển các sản phẩm máy tính và hiển thị đồ họa hiệu suất cao. AMD gia nhập thị trường GPU vào năm 2006 khi mua lại nhà sản xuất card video hàng đầu ATI. Kể từ đó, AMD và Nvidia đã trở thành những nhà cầm quân chủ chốt trên thị trường GPU. Đến tháng 5 năm 2021, AMD có vốn hóa thị trường lên đến 97,3 tỷ USD. AMD đã vận chuyển hơn 500 triệu GPU từ năm 2013 và chiếm 17% thị phần GPU.

AMD tập trung vào thị trường GPU cho game PC và được yêu thích trên toàn cầu.

Nvidia (NVDA)

Nvidia là công ty đầu tiên đưa GPU ra thế giới vào năm 1999. GPU đầu tiên trong lịch sử được biết đến với tên Geforce 256. Năm 1999 cũng là năm Nvidia công bố công khai lần đầu (IPO) với giá 12 USD mỗi cổ phiếu. Đến tháng 5 năm 2021, cổ phiếu của họ đang giao dịch xung quanh 645 USD mỗi cổ phiếu.

Nvidia có vốn hóa thị trường là 404,8 tỷ USD và chiếm 13% thị phần GPU.

Nvidia có sự lan rộng đáng kể trong thị trường GPU tiên tiến. Theo trang web của Nvidia 'tám trong số 10 siêu máy tính hàng đầu thế giới hiện nay đều sử dụng GPU Nvidia, mạng lưới InfiniBand hoặc cả hai. Nvidia cung cấp năng lượng cho 346 hệ thống trong tổng số 500 hệ thống TOP500 trên danh sách mới nhất.'

Siêu máy tính của riêng Nvidia, có tên Selene, xếp thứ năm trên thế giới và là siêu máy tính công nghiệp nhanh nhất thế giới.

Câu hỏi thường gặp về Đơn vị Xử lý Đồ Họa (GPU)

Sự khác biệt giữa GPU và VGA là gì?

Trong khi GPU là một vi mạch hoặc mạch điện tử có khả năng hiển thị đồ họa trên thiết bị điện tử, cổng kết nối VGA hay mạng lưới điều khiển đồ họa video là một thiết bị vật lý dùng để truyền tín hiệu video và đầu ra video máy tính.

Làm thế nào để Overclock GPU của bạn?

Trước khi overclocking, hãy đảm bảo rằng bạn đã làm sạch kỹ thiết bị của bạn và cài đặt bất kỳ cập nhật và sửa lỗi nào cho phần mềm của bạn. Nhờ vào sự cập nhật công nghệ, việc overclocking khá đơn giản. Đơn giản chỉ cần cài đặt phần mềm như Afterburner và để hệ thống làm việc. Sau khi cài đặt hoàn tất, chạy một bài đo đạc hiệu năng game để kiểm tra phần mềm mới.

GPU Scaling là gì?

GPU Scaling là tính năng cho phép người dùng điều chỉnh tỷ lệ khung hình của một trò chơi dựa trên độ phân giải màn hình của họ. Một số người dùng tin rằng việc điều chỉnh tỷ lệ khung hình sẽ làm tăng chất lượng hình ảnh của màn hình hiển thị.