Una estructura para el rendimiento de datos en paralelo

Resumen :

El siguiente contenido le presentará Arquitectura de GPU en detalle. Por lo general, la estructura de una tarjeta gráfica es (de grande a pequeña): grupos de procesadores (PC)> multiprocesadores de transmisión (SM)> Caché de instrucciones de capa 1 y núcleos asociados. Obtenga más información sobre las estructuras de los componentes de la computadora en el sitio web de MiniTool Partition Editor.

Acerca de la GPU (unidad de procesamiento de gráficos)

Según Wikipedia, una tarjeta GPU, también conocida como tarjeta gráfica o tarjeta de video, es un circuito electrónico especializado. Está especialmente diseñado para manipular y modificar rápidamente la memoria para acelerar la creación de imágenes en un búfer de fotogramas, por lo que está destinado a la salida a un dispositivo de visualización como un monitor de computadora o una pantalla de televisión.

La arquitectura de GPU moderna es muy eficiente en el manejo de gráficos y en el procesamiento de imágenes. La estructura altamente paralela lo hace más eficiente que la arquitectura de la Unidad Central de Procesamiento (CPU) de propósito general para algoritmos, que procesan grandes bloques de datos en paralelo.

Dentro de una PC, una GPU puede integrarse en una tarjeta de expansión (tarjeta de video), preinstalada en la placa base (GPU dedicada) o integrada en el chip de la CPU (GPU integrada).

Arquitectura de GPU

Cuando hablamos de arquitectura de la tarjeta de video, esto siempre implica o se compara con la arquitectura del procesador.

Arquitectura de GPU vs CPU

La función de una GPU es optimizar el rendimiento de los datos. Permite empujar tantas tareas como sea posible a través de sus componentes internos al mismo tiempo, muchas más tareas de las que la CPU puede manejar a la vez. Todo porque, en general, una tarjeta gráfica tiene muchos más núcleos que un procesador.

Sin embargo, de hecho, llamamos a un kernel un kernel de Compute Unified Device Architecture (CUDA), que consta de una ALU (Unidad Aritmética Lógica) y una FPU (Unidad de Punto Flotante) enteras completamente canalizadas, en una GPU. Dentro Arquitectura de GPU NVIDIA, la ALU admite precisión total de 32 bits para todas las instrucciones. De plus, l’entier ALU est optimisé pour prendre en charge efficacement les opérations de précision étendue 64 bits, ainsi que diverses instructions telles que Boolean, comparer, convertir, déplacer, déplacer, insérer un bit inversé, extraire un champ de bits et compter la población.

En general, la arquitectura de una GPU es muy similar a la de una CPU. Ambos utilizan construcciones de memoria caché, memoria global y capa controladora de memoria.

Una arquitectura de GPU de alto nivel se trata de cálculos de rendimiento en paralelo a los datos y de poner los núcleos disponibles a trabajar en lugar de centrarse en acceder a la memoria caché de baja latencia como un procesador.

Conceptos básicos de la arquitectura de la GPU

En un dispositivo GPU, hay varios clústeres de procesadores (PC), que contienen múltiples multiprocesadores de transmisión (SM). Y cada SM aloja una capa de caché de instrucciones de Capa 1 con sus núcleos asociados. Por lo general, un SM adopta una caché de Capa 1 dedicada y una caché de Capa 2 compartida antes de extraer datos de la memoria global GDDR-5. Por lo tanto, los Arquitectura del procesador GPU es tolerable para la latencia de la memoria.

GCA (matriz de cálculo gráfico)

Por lo general, un GCA, también conocido como motor 3D, consta de sombreadores de píxeles, sombreadores de vértices o sombreadores unificados, procesadores de flujo (núcleos CUDA), unidades de mapeo de texturas (TMU), unidades de salida de renderizado (ROP), caché L2, procesadores de geometría, etc.

GMC (controlador de memoria gráfica)

El GMC, también conocido como controlador de chip de memoria (MCC) o unidad de controlador de memoria (MCU), es un circuito digital que controla el flujo de datos hacia o desde la memoria de gráficos por computadora. Puede ser un chip separado; también se puede integrar en otro chip, como colocarlo en el mismo chip o como parte de un microprocesador. Si el GMC existe como parte integral, se llama IMC (controlador de memoria integrado).

Controles de memoria GMC que incluyen VRAM, WRAM, MDRAM, DDR, GDDR y HBM.

BIOS VGA (sistema básico de entrada / salida de matriz de gráficos de video)

BIOS VGA, también conocido como BIOS de video, es el BIOS para una tarjeta gráfica en una computadora. Este es un chip separado ubicado en la tarjeta gráfica, no parte de la GPU.

BIF (interfaz de bus)

La interfaz de bus (BI) es un bus de computadora destinado a interconectar pequeños periféricos como la memoria flash con el procesador. Por lo general, incluye SA, VLB, PCI, AGP y PCIe.

PCI vs PCIe: ¿cuál es la diferencia y cómo se diferencian?

Este artículo explica las diferencias entre PCI y PCIe. También le muestra cómo distinguirlos.

PMU (unidad de gestión de energía)

La PMU es un microcontrolador (microchip) que controla las funciones de potencia de las plataformas digitales. Tiene muchos componentes similares a la computadora promedio, como procesador, memoria, firmware, software, etc. La PMU es uno de los pocos componentes que permanece activo incluso cuando la computadora está completamente apagada, alimentada por una batería de respaldo.

En una computadora portátil, la PMU coordina las siguientes funciones:

• Supervise las conexiones eléctricas y las cargas de la batería.
• Apague los componentes innecesarios del sistema cuando estén inactivos.
• Controla las funciones de energía y espera (encendido o apagado).
• Verifique la fuente de alimentación de los otros circuitos integrados.
• Gestione la interfaz de un teclado o trackpads integrados.
• Cargue las baterías si es necesario.
• Configure el reloj de tiempo real (RTC).

VPU (unidad de procesamiento de video)

VPU es un procesador especializado que toma los flujos de video de entrada y puede realizar procesos muy complejos en el flujo de entrada. Por lo general, se usa en aplicaciones y dispositivos de aprendizaje automático y funciona como un componente auxiliar de estos dispositivos.

VPU es un códec de video responsable de codificar y decodificar video. Por lo tanto, también se llama codificador y decodificador de video. Las VPU realizan la compresión o descompresión de MPEG2, Theora, VP8, H.264, H.265, VP9, ​​VC-1, etc.

DIF (interfaz de pantalla)

La interfaz de pantalla, también conocida como controlador de pantalla, define un bus en serie y un protocolo de comunicación entre el host, la fuente de los datos de imagen y el dispositivo de destino. Incluye RAMDAC, audio HDMI, audio DP, subcapa de video (VGA, DVI, HDMI, DisplayPort, S-Video, video compuesto, video componente), PHY (LVDS, TIMDS) y EDID.

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En una palabra, Arquitectura de GPU es más simple que el de la CPU. La arquitectura de la unidad de procesamiento de gráficos tiene muchos más núcleos que una CPU para lograr un procesamiento de datos en paralelo con una latencia más tolerada. Este tipo de GPU se conoce como GPU de uso general (GPGPU) y se utiliza para acelerar las cargas de trabajo informáticas en la informática de alto rendimiento (HPC) moderna.