GPU viết tắt cho Graphics Processing Unit được gọi là Đơn vị xử lý đồ họa ( đôi khi được gọi VPU – Visual Processing Unit) là một bộ vi xử lý chuyên dụng nhận nhiệm vụ tăng tốc, xử lý đồ họa cho bộ vi xử lý trung tâm CPU.
Các GPU hiện đại có năng suất rất cao trong xử lý đồ họa máy tính. Với cấu trúc mang tính xử lý song song mạnh mẽ của mình, GPU cho thấy nó hiệu quả hơn CPU rất nhiều trong nhiều thuật toán phức tạp.
GPU được sử dụng trong các hệ thống nhúng, điện thoại di động, máy tính cá nhân, máy trạm, máy chơi game v…v.. Trong máy tính cá nhân, một GPU có thể xuất hiện ở card đồ họa, hoặc nó cũng có thể được gắn trên mainboard.
2. Lịch sử phát triển của điện toán GPU (GPU computing)
GPU được đưa ra và giới thiệu lần đầu tiên vào 31-8-1999 bởi NVIDIA và được xem như bộ xử lý song song phổ biến nhất cho đến nay. Dựa trên những mong muốn chưa được thỏa mãn về khả năng đồ họa như thật, thời gian thực, GPU đã phát triển trở thành bộ xử lý có thể biểu diễn các phép tính dấu chấm động (floating-point) cũng như khả năng lập trình. Những GPU ngày nay đã thật sự vượt qua các CPU trong khả năng tính toán số học và băng thông bộ nhớ, khiến chúng trở thành bộ xử lý lý tưởng để tăng tốc nhiều ứng dụng xử lý dữ liệu song song khác nhau.
GPGPU: Các nỗ lực để khai thác GPU cho các ứng dụng không mang tính đồ họa đã được tiến hành từ năm 2003. Đặc biệt trong khoa học máy tính, cùng với các nhà nghiên cứu trong các lĩnh vực như hình ảnh y khoa, điện từ… Họ đã bắt đầu sử dụng GPU để chạy các ứng dụng điện toán đa dụng (general purpose). Họ đã nhận thấy sự xuất sắc trong khả năng biểu diễn các phép tính dấu chấm động của các GPU, dẫn đến tăng hiệu suất rất lớn cho một loạt các ứng dụng khoa học. Từ đó dẫn đến sự ra đời của GPGPU – General Purpose computing (Điện toán đa dụng).
GPU computing
Tuy mô hình GPGPU đã chứng minh khả năng tăng tốc tuyệt vời của mình, nhưng nó vẫn phải đối mặt với một số vấn đề. Thứ nhất, nó đòi hỏi các lập trình viên phải có kiến thức sâu sắc về các giao diện lập trình ứng dụng đồ họa (graphics APIs) và kiến trúc của GPU. Thứ hai, các vấn đề phải được thể hiện trong các thuật ngữ của các chương trình xác định tọa độ đỉnh (vertex coordinate),kết cấu ( textures) và đổ bóng (shader), qua đó tăng sự phức tạp lên rất nhiều. Thứ ba, các tính năng lập trình cơ bản như truy xuất đọc, viết ngẫu nhiên vào bộ nhớ đã không được hỗ trợ, giới hạn phần nào mô hình lập trình. Cuối cùng, việc thiếu hỗ trợ độ chính xác kép (double precision) khiến cho một số ứng dụng khoa học không thể chạy trên GPU.
Để khắc phục những vấn đề này, NVIDIA đã giới thiệu 2 kỹ thuật then chốt:
• Đồ họa hợp nhất và kiến trúc tính toán G80 (được giới thiệu trong các GPU GeForce
8800®, Quadro FX 5600® và Tesla C870®)
CUDA: một kiến trúc phần mềm và phần cứng cho phép lập trình trên GPU bằng nhiều ngôn ngữ lập trình cấp cao (C, C++, Fortran…)
Cùng với nhau, 2 kỹ thuật này được xem như là một cách tiếp cận mới trong việc sử dụng GPU. Thay cho các đơn vị lập trình đồ họa chuyên dụng với các giao diện lập trình ứng dụng đồ họa (graphic API), giờ đây lập trình viên có thể viết các chương trình C với sự mở rộng của kiến trúc CUDA và sử dụng vào các mục đích tổng quan hơn (không chỉ dành cho lập trình đồ họa) với bộ xử lý song song mạnh mẽ. Và NVIDIA gọi đây là cách lập trình mới trên GPU – Điện toán GPU (GPU computing) – hỗ trợ nhiều ứng dụng hơn, nhiều ngôn ngữ lập trình hơn, và phân chia một cách rõ ràng so với mô hình lập trình “GPGPU” trước đây.
3. Một số lĩnh vực ứng dụng của GPU
Lĩnh vực đồ hoạ
Thiết kế 3D
Xử lý hình ảnh, hiệu ứng trong phim ảnh và hoạt hình
Các GPU dùng để chơi game như dòng GeForce của NVIDIA
Hệ thống ra-đa rất cần khả năng tính toán dấu chấm động cực lớn nhờ vào sự hỗ trợ của GPU
Theo NVIDIA
Thông tin nhà nhập khẩu và phân phối Anh Đức JSC:
CÔNG TY CỔ PHẦN ANH ĐỨC
Website: www.fastest.com.vn – Email: sales@fastest.com.vn
♦ Trụ sở Hà Nội:
Showroom Tư vấn Dự án - Giải pháp và Bảo hành Dịch vụ
Đ/c: Tầng 8 - Thủy Linh Building, Số 33 Thái Hà, Đống Đa, Hà Nội
ĐT: (04) 3514.9887 - Hotline : 0987 192 244
♦ Chi nhánh TP.HCM:
Showroom Tư vấn Dự án - Giải pháp và Bảo hành Dịch vụ
Đ/c: 31 Trần Đình Xu, Quận 1, TP.HCM
ĐT: (08) 3837.4169 - Hotline: 0938 996 323
CÔNG TY CỔ PHẦN ANH ĐỨC
Website: www.fastest.com.vn – Email: sales@fastest.com.vn
♦ Trụ sở Hà Nội:
Showroom Tư vấn Dự án - Giải pháp và Bảo hành Dịch vụ
Đ/c: Tầng 8 - Thủy Linh Building, Số 33 Thái Hà, Đống Đa, Hà Nội
ĐT: (04) 3514.9887 - Hotline : 0987 192 244
♦ Chi nhánh TP.HCM:
Showroom Tư vấn Dự án - Giải pháp và Bảo hành Dịch vụ
Đ/c: 31 Trần Đình Xu, Quận 1, TP.HCM
ĐT: (08) 3837.4169 - Hotline: 0938 996 323
