GPU

Apakah Unit Pemprosesan Grafik (GPU)?

Unit pemprosesan grafik, yang juga dikenali sebagai pemproses grafik atau GPU, ialah sejenis litar elektronik yang direka bentuk untuk mempercepat grafik komputer dan pemprosesan imej pada pelbagai peranti, termasuk kad grafik, papan induk, telefon bimbit dan komputer peribadi (PC).

GPU boleh melakukan pengiraan matematik dengan pantas, mengurangkan masa yang diperlukan oleh komputer untuk menjalankan berbilang program, ciri yang menjadikan GPU pemangkin penting bagi teknologi yang baru muncul dan teknologi masa hadapan seperti pembelajaran mesin (ML), kecerdasan buatan (AI) dan rantaian blok.

Sebelum penciptaan GPU pada tahun 1990-an, pengawal grafik dalam PC dan pengawal permainan video bergantung pada unit pemprosesan pusat (CPU) komputer untuk melaksanakan tugas mereka. Sejak awal tahun 1950-an, CPU telah menjadi pemproses paling penting dalam komputer, melaksanakan semua arahan yang diperlukan untuk menjalankan program, seperti logik, kawalan dan input/output (I/O). Walau bagaimanapun, dengan kemunculan permainan peribadi dan reka bentuk berbantukan komputer (CAD) pada tahun 1990-an, industri memerlukan cara yang lebih pantas dan cekap untuk menggabungkan piksel dalam tempoh yang singkat.

Pada tahun 2007, Nvidia membangunkan CUDA (Compute Unified Device Architecture), perisian yang memberikan pembangun akses terus kepada kuasa pengkomputeran selari GPU, membolehkan teknologi GPU digunakan dalam pelbagai aplikasi yang jauh lebih luas berbanding sebelum ini. Tahun 2010-an menyaksikan kemajuan pesat dalam teknologi GPU, dan antara yang paling penting ialah pengesanan sinar (yang menjana imej komputer dengan menjejaki arah cahaya dari kamera) serta teras tensor (direka untuk membolehkan pembelajaran mendalam).

Hasil daripada kemajuan ini, GPU telah memainkan peranan penting dalam pemecutan AI dan pemproses pembelajaran mendalam, serta membantu mempercepat pembangunan aplikasi AI dan ML. Kini, selain menggerakkan konsol permainan dan perisian penyuntingan, GPU turut memperkasakan keupayaan pengkomputeran termaju yang penting kepada banyak organisasi.

Bagaimanakah GPU Berfungsi?

GPU masa kini menggunakan banyak pemproses berbilang untuk mengendalikan semua bahagian tugas yang berbeza yang perlu dilaksanakannya.

GPU mempunyai Rapid Access Memory (RAM) sendiri - sejenis memori elektronik khusus yang digunakan untuk menyimpan kod dan data yang boleh diakses serta diubah suai oleh cip mengikut keperluan. GPU canggih selalunya mempunyai RAM yang dibina khusus untuk menampung jumlah data yang besar yang diperlukan bagi tugasan intensif pengiraan seperti penyuntingan grafik, permainan atau kes penggunaan AI/ML.

Dua memori GPU yang popular ialah Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory for Sixth Edition Graphics (GDDR6) dan GDDR6X generasi seterusnya. GDDR6X menggunakan kuasa 15 peratus lebih rendah bagi setiap bit yang dipindahkan berbanding GDDR6, tetapi kerana GDDR6X lebih pantas, penggunaan kuasa keseluruhannya lebih tinggi. iGPU boleh disepadukan ke dalam CPU komputer, atau dipasang pada slot di sebelah CPU dan disambungkan melalui port PCI Express. iGPU boleh disepadukan ke dalam CPU komputer atau dipasang pada slot di sebelah CPU dan disambungkan melalui port PCI Express.

Apakah Jenis GPU yang Berbeza? 

Terdapat tiga jenis GPU: GPU diskret, GPU bersepadu dan GPU maya.

GPU Diskret: GPU diskret atau dGPU ialah pemproses grafik yang bebas daripada CPU peranti, yang bertanggungjawab menerima dan memproses maklumat supaya komputer dapat berfungsi dengan baik. GPU kendiri biasanya digunakan untuk aplikasi lanjutan dengan keperluan khusus, seperti penyuntingan video, penciptaan kandungan atau permainan berprestasi tinggi. GPU ini ialah cip berasingan dengan penyambung untuk papan berasingan, yang biasanya disambungkan kepada CPU menggunakan slot pintasan. salah satu GPU diskret yang paling banyak digunakan ialah jenama Intel Arc, yang dicipta khusus untuk industri permainan PC.

GPU Bersepadu: GPU bersepadu atau iGPU terbina dalam infrastruktur komputer atau peranti, biasanya bersebelahan dengan CPU. Reka bentuk GPU bersepadu diperkenalkan oleh Intel pada tahun 2010-an. Selepas itu, pengeluar seperti MSI, ASUS dan Nvidia menyedari manfaat hebat menggabungkan GPU dengan CPU (tanpa memerlukan pengguna menambah GPU itu sendiri melalui slot PCI Express), lalu GPU bersepadu menjadi semakin popular. Hari ini, GPU bersepadu kekal sebagai pilihan popular untuk pengguna komputer riba, pemain permainan dan pengguna lain yang menjalankan program yang memerlukan pengiraan intensif pada PC.

GPU Maya: GPU maya mempunyai fungsi yang sama seperti GPU diskret atau bersepadu, tetapi tanpa perkakasan. GPU maya hanyalah versi perisian GPU yang dibina untuk tika awan dan boleh digunakan untuk menjalankan beban kerja yang sama seperti GPU fizikal. Selain itu, kerana tiada perkakasan, GPU maya lebih mudah dan lebih murah untuk diselenggara berbanding produk fizikal.

Apakah perbezaan antara GPU dan CPU?

CPU dan GPU mempunyai reka bentuk yang serupa, seperti mempunyai banyak teras dan transistor untuk memproses tugas, tetapi CPU lebih serba boleh daripada GPU dari segi fungsi. GPU cenderung menumpukan pada satu tugas pengiraan khusus, seperti pemprosesan grafik atau pembelajaran mesin.

CPU ialah jantung dan otak sistem komputer atau peranti. CPU menerima arahan atau permintaan umum daripada program atau aplikasi perisian tentang sesuatu tugas. Sebaliknya, GPU melaksanakan tugas yang lebih khusus, yang selalunya melibatkan pemprosesan pantas imej dan video beresolusi tinggi. Untuk melaksanakan tugasnya, GPU sentiasa melakukan pengiraan matematik kompleks yang diperlukan untuk pemaparan grafik atau fungsi lain yang memerlukan pengiraan intensif.

Salah satu perbezaan terbesar antara CPU dan GPU ialah CPU cenderung menggunakan lebih sedikit teras dan melaksanakan tugas mengikut turutan linear, manakala GPU mempunyai ratusan atau bahkan ribuan teras serta menyokong pemprosesan selari, yang menghasilkan kelajuan pemprosesan sepantas kilat.

GPU pertama dibina untuk mempercepat pemaparan grafik 3D, menjadikan filem dan adegan permainan video kelihatan lebih realistik dan menarik. Cip GPU pertama, GeForce Nvidia, dilancarkan pada tahun 1999 dan tidak lama kemudian diikuti oleh tempoh pertumbuhan pesat yang membolehkan keupayaan GPU berkembang ke bidang lain berikutan keupayaan pemprosesan selarinya yang berkelajuan tinggi.

Pemprosesan selari atau pengkomputeran selari ialah sejenis pengkomputeran yang bergantung pada dua atau lebih pemproses untuk melaksanakan subset yang berbeza bagi keseluruhan tugas pengkomputeran. Sebelum kemunculan GPU, komputer generasi terdahulu hanya boleh menjalankan satu program pada satu-satu masa, dan selalunya mengambil masa berjam-jam untuk menyelesaikan sesuatu tugas. Keupayaan pemprosesan selari GPU membolehkan banyak pengiraan atau tugas dilaksanakan pada masa yang sama, menjadikannya lebih pantas dan cekap berbanding CPU yang terdapat dalam komputer terdahulu.