Что такое графический процессор в ноутбуке

Что такое графический процессор в ноутбуке

    Статьи , 10 ноября 2015 в 20:43

Все мы знаем, что у видеокарты и процессора несколько различные задачи, однако знаете ли вы, чем они отличаются друг от друга во внутренней структуре? Как CPU (англ. — central processing unit), так и GPU (англ. — graphics processing unit) являются процессорами, и между ними есть много общего, однако сконструированы они были для выполнения различных задач. Подробнее об этом вы узнаете из данной статьи.

Основная задача CPU, если говорить простыми словами, это выполнение цепочки инструкций за максимально короткое время. CPU спроектирован таким образом, чтобы выполнять несколько таких цепочек одновременно или разбивать один поток инструкций на несколько и, после выполнения их по отдельности, сливать их снова в одну, в правильном порядке. Каждая инструкция в потоке зависит от следующих за ней, и именно поэтому в CPU так мало исполнительных блоков, а весь упор делается на скорость выполнения и уменьшение простоев, что достигается при помощи кэш-памяти и конвейера.

Основная функция GPU — рендеринг 3D графики и визуальных эффектов, следовательно, в нем все немного проще: ему необходимо получить на входе полигоны, а после проведения над ними необходимых математических и логических операций, на выходе выдать координаты пикселей. По сути, работа GPU сводится к оперированию над огромным количеством независимых между собой задач, следовательно, он содержит большой объем памяти, но не такой быстрой, как в CPU, и огромное количество исполнительных блоков: в современных GPU их 2048 и более, в то время как у CPU их количество может достигать 48, но чаще всего их количество лежит в диапазоне 2-8.

Основные отличия

CPU отличается от GPU в первую очередь способами доступа к памяти. В GPU он связанный и легко предсказуемый — если из памяти читается тексел текстуры, то через некоторое время настанет очередь и соседних текселов. С записью похожая ситуация — пиксель записывается во фреймбуфер, и через несколько тактов будет записываться расположенный рядом с ним. Также графическому процессору, в отличие от универсальных процессоров, просто не нужна кэш-память большого размера, а для текстур требуются лишь 128–256 килобайт. Кроме того, на видеокартах применяется более быстрая память, и в результате GPU доступна в разы большая пропускная способность, что также весьма важно для параллельных расчетов, оперирующих с огромными потоками данных.

Есть множество различий и в поддержке многопоточности: CPU исполняет 12 потока вычислений на одно процессорное ядро, а GPU может поддерживать несколько тысяч потоков на каждый мультипроцессор, которых в чипе несколько штук! И если переключение с одного потока на другой для CPU стоит сотни тактов, то GPU переключает несколько потоков за один такт.

В CPU большая часть площади чипа занята под буферы команд, аппаратное предсказание ветвления и огромные объемы кэш-памяти, а в GPU большая часть площади занята исполнительными блоками. Вышеописанное устройство схематично изображено ниже:

Разница в скорости вычислений

Если CPU — это своего рода «начальник», принимающий решения в соответствии с указаниями программы, то GPU — это «рабочий», который производит огромное количество однотипных вычислений. Выходит, что если подавать на GPU независимые простейшие математические задачи, то он справится значительно быстрее, чем центральный процессор. Данным отличием успешно пользуются майнеры биткоинов.

Майнинг Bitcoin

Суть майнинга заключается в том, что компьютеры, находящиеся в разных точках Земли, решают математические задачи, в результате которых создаются биткоины. Все биткоин-переводы по цепочке передаются майнерам, чья работа состоит в том, чтобы подобрать из миллионов комбинаций один-единственный хэш, подходящий ко всем новым транзакциям и секретному ключу, который и обеспечит майнеру получение награды в 25 биткоинов за раз. Так как скорость вычисления напрямую зависит от количества исполнительных блоков, получается, что GPU значительно лучше подходят для выполнения данного типа задачи, нежели CPU. Чем больше количество произведенных вычислений, тем выше шанс получить биткоины. Дело даже дошло до сооружения целых ферм из видеокарт:

Графический процессор ноутбука, который также называют видеопроцессором или видеочипом, отвечает за выведение изображения на матрицу устройства.

Видеопроцессор является ключевым компонентом любой видеокарты, которая может быть как встроенной (интегрированной), так и выступающей в роли отдельного устройства (дискретной). Задача видеочипа — вычисление и обработка всех графических данных, выводимых впоследствии на дисплей.

Основные симптомы, свидетельствующие о необходимости ремонта или замены графического процессора ноутбука:

  • появление полос (вертикальных и горизонтальных, черных, цветных и белых) и различных артефактов на дисплее;
  • возникновение ряби либо мерцания на дисплее ноутбука, снижение резкости (размытость изображения), искажения воспроизведения картинки;
  • появление синего экрана, нередко сопровождающегося перезагрузкой либо полным отключением системы. Справедливости ради нужно отметить, что этот симптом характерен и для иных неисправностей (например, для перегрева чипов мостов ноутбука или общего программного сбоя);
  • отсутствие или пропадание изображения при включенном ноутбуке;
  • подвисание изображения с дальнейшей перезагрузкой системы. Подобный симптом также свойственен для сбоя операционной системы;
  • пропадание изображения при нахождении лэптопа на неровной поверхности;
  • проблемы с настройкой видеоадаптера и инсталляцией новых видеодрайверов.

Причины повреждения видеопроцессора ноутбука:

  1. Самая распространенная проблема — перегрев видеопроцессора, обусловленный отсутствием профилактики (то есть чистки внутренностей).
  2. Со временем кулер и радиатор, призванные охлаждать видеочип, забиваются пылью и грязью, а слой термопасты, нанесенный ранее между видеочипом и радиатором, засыхает. Все это неизбежно сказывается на эффективности охлаждения графического процессора, существенно увеличивая вероятность его выхода из строя. Для исключения подобных случаев необходимо проводить полную очистку внутренностей компьютера 1-2 раза в год.
  3. Замыкание в цепи питания либо возникновение перепадов напряжения.
  4. Проникновение внутрь устройства влаги, провоцирующей запуск окислительных реакций на контактах либо короткое замыкание.
  5. Заводской брак графического процессора.

Большинство неисправностей, связанных с неполадками изображения, решаются посредством замены видеокарты на ноутбуке. Для замены графического процессора используется новый видеочип, совместимый с данной моделью ноутбука, и специальное оборудование: в частности, инфракрасная паяльная станция, а также инструменты для разборки и сборки устройства.

Некоторые компании предлагают клиенту другой способ устранения неисправности — перекатку («реболл») видеопроцессора. Такая процедура обойдется несколько дешевле, чем замена видеочипа, но вместе с тем не гарантирует решение проблемы, особенно если в самом чипе имеются так называемые «скрытые» повреждения. В результате отремонтированный видеочип отработает в лучшем случае пару месяцев, после чего ноутбук придется относить в сервисный центр повторно.

Продолжительность замены видеопроцессора в ноутбуке при условии наличия подходящих деталей составляет порядка 4-5 часов. В эти сроки входит разборка и сборка компьютера.

Графический процессор (англ. Graphics Proccesing Unit, GPU) — отдельное устройство персонального компьютера или игровой приставки, выполняющее графический рендеринг. Современные графические процессоры очень эффективно обрабатывают и изображают компьютерную графику, благодаря специализированной конвейерной архитектуре они намного эффективнее в обработке графической информации, чем типичный центральный процессор.

Графический процессор в современных видеоадаптерах применяется в качестве ускорителя трёхмерной графики. Отличительными особенностями ( по сравнению с ЦПУ ) являются:

архитектура, максимально нацеленная на увеличение скорости расчёта текстур и сложных графических объектов;
ограниченный набор команд.
Примером может служить чип R520 от ATI или G70 от nVidia. Чаще всего имеют MIPS архитектуру

Ссылка на основную публикацию
Что означает ошибка 110
Ошибка 110 в Android происходит главным образом при обновлении или установке приложений из Google Play. Случается это из-за несовместимости ОС:...
Что выбрать windows 7 или windows 10
Сегодня в нашем блоге «Чо?! Чо?!» я раскрою все преимущества и недостатки новой операционной системы для ноутбуков, сравнив ее с...
Что в китае дешевле чем в россии
Я экономлю тысячи рублей, покупая товары из Китая через интернет Сегодня я расскажу Вам о том, что выгодно покупать в...
Что означает ошибка 963
Ошибки в Google Play дело достаточно частое, это не удивительно, ведь Плей маркет – это один из крупнейших магазинов приложений....