Jak działają karty graficzne? Ten film na YouTube wszystko wyjaśnia

Kanał YouTube Branch Education opublikował ciekawy film, w którym dokładnie tłumaczy działanie karty graficznej. Na podstawie rodziny układów RTX 3080 i RTX 3090 opartych o GPU GA102 możemy zrozumieć, jak to się dzieje, że na naszym monitorze powstaje obraz. Prześledźmy więc ten proces, oraz to, co mam nam do pokazania materiał. To wcale nie jest takie proste, jak się wydaje.

Jak działa graficzna karta

Jak już zostało wspomniane, na nagraniu przedstawiony jest sposób działania karty graficznej. Jak przykład posłużyły tutaj urządzenia GeForce firmy Nvidia. Architektura AMD w tym przypadku jest podobna, choć nazwy elementów mogą być inne. Materiał ten tłumaczy po kolei etapy pracy GPU, także czym w ogóle się różni tego typu sprzęt od procesora.

• Najważniejszą różnicą pomiędzy GPU a CPU, to sposób ich budowy. Procesory składają się zwykle z kilku lub kilkunastu dużych rdzeni, a każdy z nich zawiera określony zestaw instrukcji. Natomiast karta graficzna potrafi mieć nawet ponad 10 tys. niewielkich rdzeni obliczeniowych, które wykonują kilka bardzo podstawowych poleceń.
• Karta graficzna potrafi wykonywać nawet kilkadziesiąt trylionów obliczeń na sekundę. Ta liczba robi wrażenie, choć trzeba przyznać, że zwykle są to bardzo proste, matematyczne działania.
• Ze względu na to, że karta graficzna jest urządzeniem specjalistycznym, jej GPU ma ściśle określoną, częściowo hierarchiczną konstrukcję, gdzie każdy element ma pewien wąski wachlarz zadań, które powinien wykonywać. Stoi to w opozycji do procesorów, które z kolei są konstruowane z myślą o jak największej uniwersalności i zdolności do przystosowywania.
• Najnowsze generacje kart graficznych posiadają trzy typy rdzeni – obliczeniowe, które wykonują działania matematyczne, tensorowe odpowiedzialne za uczenie kalkulacyjne i ray tracing rysujące realistyczne oświetlenie sceny.
• Karty graficzne posiadają zwykle duże zasoby bardzo szybkiej pamięci, która jest do bezpośredniej dyspozycji GPU. Jest ona wydajniejsza od RAM, ponieważ musi nieustannie i bez opóźnień zaopatrywać tysiące rdzeni obliczeniowych w potrzebne im dane.
• Nagranie tłumaczy też, w jaki sposób powstają rodziny różnych cenowo urządzeń opartych na tym samym GPU. W wyniku niedoskonałości produkcji część układów posiada wady, np. uszkodzone rdzenie. Są one integrowane w obszarze dezaktywowanym i właśnie tak powstają słabsze i tańsze wersje kart graficznych, jak np. RTX 3080, czy RTX 3080 Ti (które zawierają to samo GPU, co RTX 3090).
• Powstawanie grafiki 3D w grach wymaga wielkiej liczby dość prostych działań wykonywanych w tym samym momencie, które obliczają położenie każdego punktu w przestrzeni (a także jego orientację, korelację z innymi i wiele innych, nałożonych efektów). To pokazuje, dlaczego karta potrzebuje wielu niewielkich rdzeni, zamiast kilkunastu uniwersalnych. Właśnie dlatego też karty graficzne są wykorzystywane w wydobywaniu kryptowalut, które w dużej mierze bazują na matematyce.

Scena w grze to po prostu układ współrzędnych i miliony punktów, z których składają się obiekty. Źródło: Branch Education, YouTube

Wszystko wskazuje, że przyszłe generacje kart graficznych wzbogacą się o jeszcze jedno pole działania – chipy wyspecjalizowane w obliczeniach AI. Dzięki sztucznej inteligencji funkcje skalowania rozdzielczości osiągają lepsze efekty, pozbawione niemal zakłóceń. Według niektórych osób z branży technicznej, zakres działania AI może się rozszerzyć w niedalekiej przyszłości, nawet po elementy gier stwarzane w czasie rzeczywistym na podstawie specjalnych scenariuszy.

Powiązane:RTX 5090 będzie tańszy niż sądziliśmy; Nvidia ma zaskoczyć graczy

Karty graficzne w sklepie RTV Euro AGD

Czytaj więcej:RTX-y 50 mają zdominować rynek kart graficznych; Nvidia szykuje się do premiery

Ten materiał nie jest artykułem sponsorowanym. Jego treść jest autorska i powstała bez wpływów z zewnątrz. Część odnośników w materiale to linki afiliacyjne. Klikając w nie, nie ponosisz żadnych dodatkowych kosztów, a jednocześnie wspierasz pracę naszej redakcji. Dziękujemy!

Arkadiusz Strzała

Arkadiusz Strzała

Swoją przygodę z pisaniem zaczynał od własnego bloga i jednego z wczesnych forum (stworzonego jeszcze w technologii WAP). Z wykształcenia jest elektrotechnikiem, posiada zamiłowanie do technologii, konstruowania różnych rzeczy i rzecz jasna – grania w gry komputerowe. Obecnie na GOL-u jest newsmanem i autorem publicystyki, a współpracę z serwisem rozpoczął w kwietniu 2020 roku. Specjalizuje się w tekstach o energetyce i kosmosie. Nie stroni jednak od tematów luźniejszych lub z innych dziedzin. Uwielbia oglądać filmy science fiction i motoryzacyjne vlogi na YouTube. Gry uruchamia głównie na komputerze PC, aczkolwiek posiada krótki staż konsolowy. Preferuje strategie czasu rzeczywistego, FPS-y i wszelkie symulatory.