HDG explica: ¿Qué es una GPU?


La GPU o Unidad de procesamiento gráficoes un microchip dedicado que está diseñado específicamente para realizar tareas relacionadas con gráficos a una velocidad mucho más rápida que una CPU o Central Unidad de procesamiento.

En general, las GPU manejan el lado visual de los videojuegos, así como el software de edición de video, diseño gráfico, diseño 3D y otras herramientas similares. Recientemente, las GPU también se han utilizado para realizar ciertas tareas no gráficas, como la minería de criptomonedas, que funciona bien con su diseño interno único.

La diferencia entre una GPU y una CPU

Cada computadora, ya sea una computadora portátil, tableta o consola de juegos, tiene un UPC. La CPU es el cerebro de la máquina. Cuando ejecuta software en su dispositivo, es la CPU la que sigue las instrucciones y hace todos los cálculos necesarios. Por supuesto, cada microchip ejecuta instrucciones, entonces, ¿qué hace que una CPU sea especial?

La mayoría de las CPU modernas tienen cuatro Núcleos de CPU, aunque este número está creciendo rápidamente. El número de cálculos que puede hacer una CPU al mismo tiempo está limitado por el número de núcleos. Pero una CPU es muy buena para hacer una pequeña cantidad de cálculos complejos de cualquier tipo, muy rápidamente, uno tras otro.

Sin embargo, las GPU modernas tienen una filosofía de diseño muy diferente. En lugar de una pequeña cantidad de núcleos de procesamiento complejos y con funciones completas, tienen cientos o miles de núcleos de procesador simples que están diseñados para ejecutar instrucciones en paralelo, específicamente relacionadas con los gráficos.

Por ejemplo, una instrucción para sombrear un píxel en la imagen de cierta manera. Las pantallas de computadora modernas tienen millones de píxeles. Para renderizar y animar gráficos 3D realistas a velocidades de cuadro uniformes, se requiere esta enorme potencia de procesamiento en paralelo. Entonces, si desea procesar muchos y muchos comandos simples al mismo tiempo, quiere una GPU.

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¿Son las GPU y las tarjetas gráficas lo mismo?

Se ha vuelto común usar los términos "GPU" y "tarjeta gráfica" de manera intercambiable. Lo que lleva a situaciones en las que alguien dirá que su computadora no tiene una GPU, pero lo que realmente quieren decir es que la computadora no tiene una tarjeta gráfica.

¿Qué es una GPU? ? La GPU se refiere específicamente al microprocesador en sí, pero, por supuesto, una GPU no puede funcionar por sí sola. Necesita otros componentes para hacer su trabajo. Así que repasemos las diferentes formas en que se empaquetan las GPU.

Tarjetas gráficas

Una tarjeta gráfica es un dispositivo discreto que se conecta a una ranura estándar en la placa base de su computadora. Consiste en la placa de circuito impreso, la GPU, la memoria, los conectores de pantalla, los conectores de alimentación y otros componentes que la GPU necesita.

Las tarjetas gráficas también tienen sistemas de enfriamiento dedicados que ayudan a mantener la GPU dentro de una temperatura de operación segura. El principal beneficio de las tarjetas gráficas es que pueden reemplazarse fácilmente con modelos más nuevos sin la necesidad de reemplazar toda la computadora o placa base.

GPU integradas

Las GPU integradas están integradas en la misma vivienda como una CPU. Por lo tanto, una computadora equipada con uno de estos no necesita una tarjeta gráfica separada para funcionar. La placa base proporciona los conectores de pantalla y la GPU comparte el mismo grupo de memoria que la CPU. Por supuesto, la CPU y la GPU también comparten el mismo sistema de enfriamiento y fuente de alimentación.

Las GPU integradas son bastante potentes en estos días y algunas incluso se pueden usar para gráficos modestos de videojuegos, pero su principal ventaja es el ahorro de costos y espacio. Es por eso que son una solución popular en muchas computadoras portátiles.

Las tabletas y los teléfonos inteligentes también tienen GPU integradas, pero son parte de un paquete de "sistema en un chip". En las computadoras, solo la CPU y la GPU comparten el mismo paquete. En el caso de los SoC, la RAM, el almacenamiento, los controladores periféricos y otros componentes que conforman todo el sistema están en el mismo paquete de silicio.

Dedicado GPU

Una GPU dedicada es distinta de una tarjeta gráfica y GPU integradas. Es más fácil pensar en ella como una tarjeta gráfica que se ha integrado en la computadora. Las computadoras portátiles son los principales dispositivos que usan GPU dedicadas.

Al igual que con una tarjeta gráfica, la GPU tiene su propia memoria y refrigeración, pero a diferencia de una tarjeta gráfica, no puede cambiar ni actualizar su GPU dedicada. Hay una pequeña cantidad de computadoras portátiles que usan módulos de GPU intercambiables, pero esta es una rara excepción.

Tarjetas gráficas externas

Un desarrollo reciente, tarjetas gráficas externas, hacen uso de puertos de alta velocidad en computadoras modernas. Thunderbolt 3 sobre USB C es la solución elegida. Las tarjetas externas pueden ser una solución integrada o simplemente un gabinete que puede usar con cualquier tarjeta gráfica que se ajuste.

Esta es una buena solución para usuarios de computadoras portátiles que desean una solución de GPU más potente cuando están en un escritorio. Puede leer más sobre GPU externas en nuestro artículo sobre ellos.

Comprensión de las especificaciones de la GPU

Si desea saber cómo elegir entre diferentes tarjetas gráficas, tenga Eche un vistazo a nuestro guía del comprador de la tarjeta gráfica para obtener una explicación detallada de las especificaciones de la GPU. Si solo desea un resumen rápido, estos son los números clave que importan cuando se trata de GPU:

  • El número de procesadores
  • La cantidad de memoria
  • El ancho de banda total de la memoria
  • Características especiales, como el trazado de rayos de hardware
  • Desafortunadamente, conocer estos números o detalles no le dirá mucho sobre cómo funcionará una GPU o tarjeta gráfica determinada. Al final, lo que más importa es el rendimiento con las aplicaciones que desea ejecutar, que puede encontrar fácilmente en los puntos de referencia publicados en línea.

    Tareas generales de computación de GPU

    Lo último que debe saber sobre las GPU modernas es que se pueden usar para ciertas tareas que no son gráficas. Dado que las GPU se componen esencialmente de una gran cantidad de procesadores simples, cualquier trabajo que necesite muchos cálculos realizados en paralelo puede beneficiarse de ejecutarse en una GPU.

    Por ejemplo, la marca Nvidia de las tarjetas funcionan con instrucciones CUDA (Compute Unified Device Architecture). Puede escribir software utilizando CUDA para que haga uso del diseño único de la GPU para acelerar ciertos tipos de cálculos.

    También hay OpenCL, que no está asociado a una marca de tarjeta específica. Las GPU se están aplicando al análisis de big data, el aprendizaje automático, el aprendizaje profundo, la minería de criptomonedas y una lista cada vez mayor de trabajos avanzados que habrían necesitado supercomputadoras en el pasado.

    Puedo ver claramente ahora

    Estos son los datos más importantes que necesita saber sobre qué son las GPU. Ahora ya sabe qué son, para qué se utilizan y en qué se diferencian de otros tipos de procesadores. Todos deberíamos estar agradecidos por las GPU. ¡Usar computadoras sería mucho menos colorido y amigable sin ellas!

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    15.06.2020