Thế nào là bộ xử lý đồ họa GPU trên máy tính?

GPU là gì? GPU (viết tắt của Graphics Processing Unit) là bộ xử lý chuyên dụng nhận nhiệm vụ tăng tốc và xử lý đồ họa cho CPU…

Trong quá trình sử dụng máy tính hằng ngày, chắc hẳn bạn đã từng nghe đến thuật ngữ GPU. Đặc biệt đối với dân công nghệ, các game thủ hoặc dân làm đồ họa thì việc tiếp xúc với những thông số của GPU càng trở nên quen thuộc hơn. Vậy thế nào là GPU, bộ phận này có những đặc điểm gì? Hãy cùng HocvieniT.vn tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Thuật ngữ GPU là gì?

Bộ xử lý đồ họa GPU (Graphics Processing Unit) là một bộ xử lý chuyên sử dụng để giải quyết các bài toán hình học. GPU có thể đảm nhiệm những tác vụ chuyên biệt liên quan đến dựng hình khối và thực hiện nó một cách hiệu quả. Đa số các loại GPU hiện nay đề được thiết kế dựa trên kiến trúc CUDA do công ty NVIDIA sáng chế.

Kiến trúc CUDA (Compute Unified Architecture) hay kiến trúc tính toán song song được phát triển bởi NVIDIA. Tính toán song song có nghĩa là quy trình giải quyết nhiều phép tính đồng thời tại một thời điểm. Các bài toán lớn sẽ được phân chia ra thành nhiều bài toán nhỏ và được thực hiện đồng thời cùng một lúc.

Vai trò của GPU là gì trong hệ thống máy tính?

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, tốc độ xử lý dữ liệu GPU có thể tiếp nhận hàng ngàn luồng dữ liệu cùng một lúc, từ đó có thể tăng tốc một số phần mềm tới hơn 100 lần so với một CPU. GPU được sử dụng trong các hệ thống nhúng, điện thoại di động, máy tính cá nhân, máy trạm, máy chơi game… Trong máy tính cá nhân, một GPU có thể xuất hiện ở card đồ họa, hoặc nó cũng có thể được gắn trên mainboard.

GPU cũng là con chip điện tử có chức năng như một bộ vi xử lý riêng biệt của card đồ họa. Nó có khả năng và sức mạnh đủ để xử lý tất cả các vấn đề có liên quan đến hình ảnh trên máy tính. Hai dòng chip đồ họa phổ biến nhất trên thị trường hiện nay là NVIDIA và AMD.

Trước khi có sự xuất hiện của GPU thì CPU vừa phải đồng thời xử lý các chương trình vi tính, dữ liệu, vừa phải kiêm luôn cả công việc xử lý đồ họa và hình ảnh. Khối lượng công việc quá lớn khiến cho CPU hoạt động theo xu hướng ban phát đồng đều mức tài nguyên. Kể cả những tác vụ văn phòng lẫn tác vụ đồ họa đều nhận được lượng tài nguyên như nhau. Chính bởi lý do đó, các sản phẩm đồ họa khi ra đời đều bị hạn chế rất nhiều.

Dựa trên những mong muốn chưa được thỏa mãn về khả năng đồ họa, 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 dòng GPU ngày nay đã thực sự vượt qua CPU về khả năng tính toán số học và băng thông bộ nhớ, biến chúng trở thành bộ xử lý lý tưởng cho việc tăng tốc nhiều ứng dụng xử lý dữ liệu song song khác nhau.

Một số ứng dụng của GPU có thể kế đến như thiết kế đồ họa, thiết kế 3D, xử lý hình ảnh, hiệu ứng trong phim, chơi game…

Điểm khác biệt giữa CPU và GPU là gì?

Đi sâu vào chi tiết, CPU và GPU chủ yếu khác nhau ở vi kiến trúc và cách thức thực thi lệnh.

Trong CPU chúng ta thấy có bộ xử lý số học – logic (Arithmetic Logical Unit) chịu trách nhiệm thực hiện các lệnh tính toán. Bộ điều khiển (Control Unit) có trách nhiệm điều khiển mọi hoạt động của bộ vi xử lý, giúp cho ALU và bộ nhớ biết cách thực hiện các lệnh tính toán như thế nào. Bộ nhớ Cache là loại bộ nhớ đặc biệt dùng để lưu các dữ liệu tạm đang chờ xử lý của CPU nhằm hạn chế tối đa sự suy giảm tốc độ xử lý do CPU phải chờ nạp dữ liệu từ bộ nhớ chính.

Như vậy có thể nói, điểm khác biệt về mặt cấu trúc giữa CPU và GPU là số lượng ALU, hay số lõi trong một CPU ít hơn rất nhiều so với trong GPU. Điều này là bổi mỗi lõi trung tâm của CPU có nhiệm vụ thực hiện một chương trình phần mềm khác nhau trong cùng một thời điểm, giúp máy tính có khả năng thực hiện đa tác vụ cùng một lúc. Trong khi đó, GPU có rất nhiều lõi con với nhiệm vụ thực hiện một phần nhỏ của bài toán một cách đồng thời. Do đó mà GPU có thể thực hiện mật độ tính toán cao hơn.

>> Hướng dẫn ép xung CPU hiệu quả

GPU có thể thay thế được CPU không?

Như đã phân tích ở trên, nhiệm vụ chính của GPU là xử lý các tác vụ chuyên về hình ảnh, tính toán đồ họa. Tuy nhiên một chiếc máy tính cần xử lý nhiều hơn thế, nên GPU vẫn chưa thể thay thế cho CPU. Tuy nhiên với GPGPU thì khác. Nó không chỉ đảm nhận vai trò xử lý hình ảnh mà còn thực hiện những tính toán phức tạp và thông minh không khác gì CPU. CPU càng ngày càng được cải tiến và tích hợp chức năng xử lý hình ảnh, đồ họa phức tạp. Trong tương lai có thể người dùng máy tính không cần phải trang bị cả CPU lẫn CPU do CPU có thể làm thay nhiệm vụ của GPU. Tuy nhiên giá thành của một chiếc máy tính với CPU tích hợp GPU chắc chắn sẽ có mức giá cao hơn rất nhiều so với chiếc máy chỉ sử dụng CPU đơn thuần. Không phải người dùng nào cũng cần sử dụng đến GPU. Chính vì vậy, việc CPU có thể thay thế cho GPu vẫn chờ kết cục giữa cuộc đối đầu trường kỳ của 2 ông lớn Intel và NVIDIA.

eGPU là gì?

eGPU là từ viết tắt của external GPU – có nghĩa là GPU (bộ vi xử lý đồ họa) gắn rời bên ngoài. Đúng như tên gọi của nó, bộ xử lý đồ họa eGPU không nằm bên trong máy tính giống như iGPU (integrated GPU) hay dGPU (dedicated GPU) mà nằm hoàn toàn bên ngoài máy tính và được kết nối với máy tính thông qua cổng kết nối mPCIe (cổng wifi trên laptop), Express Card, M.2 (NGFF), thunderbolt 2, thunderbolt 3…

eGPU được thiết kế ra nhằm khắc phục những hạn chế của máy tính xách tay về không gian, nhiệt độ, thời lượng pin… Những con chip GPU trong máy tính xách tay thông thường bị cắt giảm hiệu năng do bộ phận tản nhiệt của laptop làm việc kém hiệu quả, ngoài ra còn để duy trì thời lượng pin laptop được lâu hơn. Do đó GPU của laptop thường yếu hơn khá nhiều so với GPU của máy tính để bàn.

Hiện tại eGPU có thể kết nối với laptop thông qua những cổng giao tiếp như cổng mPCIe (cổng cắm card wifi trên laptop), cổng Express Card 34 và 54, cổng M.2 (NGFF), cổng thunderbolt. Cổng USB không thể kết nối được với eGPU do băng thông cổng này là không đủ cho eGPU có thể hoạt động.

Như vậy chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về GPU là gì trên máy tính, cũng như so sánh sự khác biệt giữa GPU và CPU. Hy vọng những chia sẻ của HocvieniT.vn trên đây sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình sử dụng cũng như sửa chữa laptop. Chúc bạn thành công!

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN HỌC VIỆN IT
MST: 0108733789
Tổng đài hỗ trợ: 024 3566 8686 – Hotline: 0981 223 001
Facebook: www.fb.com/hocvienit

Đăng ký kênh Youtube để theo dõi các bài học của Huấn luyện viên tốt nhất: http://bit.ly/Youtube_HOCVIENiT

Tham gia cộng đồng Học viện IT.vn tại: https://www.facebook.com/groups/www.hocvienit.vn/

Trụ sở Hà Nội: Số 8 ngõ 117 Thái Hà, Đống Đa, Hà Nội

Hồ Chí Minh: Số 283/45 Cách Mạng Tháng Tám, Phường 12, Quận 10, TP.HCM
Hải Phòng: Số 94 Quán Nam, Lê Chân, Hải Phòng

Thái Nguyên: Số 297 Lương Ngọc Quyến, TP. Thái Nguyên
Học viện IT.vn – Truyền nghề thực tế cùng bạn đến thành công!