Что такое графический процессор и как он работает?

Графический процессор – одна из самых важных частей нашего телефона или планшета Android, независимо от того, используете ли вы Moto G, Galaxy Note 4 или Nexus 7 (2013), но для многих это все еще большая неизвестность. Как и в каждой статье об Android для начинающих, мы стремимся пролить свет на фундаментальный, но часто упускаемый из виду аспект Android. На этот раз мы пролим свет на темную часть аппаратного обеспечения нашего телефона: что такое графический процессор и как он работает?

Слушайте детей и учитесь. Сегодняшний урок: GPU. © ANDROIDPIT

Что такое графический процессор?

GPU расшифровывается как Graphics Processing Unit, так что это, вероятно, уже дает вам представление о том, что он делает. Это процессор, предназначенный исключительно для операций обработки графики или вычислений с плавающей запятой.

Одной из основных функций графического процессора является снижение нагрузки на ЦП (центральный процессор), особенно при запуске графических приложений, таких как игры с высоким разрешением или приложения с трехмерной графикой.

Например, рассмотрите игру как шутер от первого лица. В этом случае графический процессор будет отвечать за создание графики, текстур и цветов в игре, а центральный процессор, не работая с графикой, может использовать свои ресурсы для искусственного интеллекта или расчетов игровой механики.

Архитектура графического процессора не слишком отличается от центрального процессора, однако его конструкция гораздо более оптимизирована для эффективного вычисления графической информации. Следовательно, если бы вы попросили свой графический процессор выполнять что-либо, кроме графических задач, он внезапно стал бы неэффективным и медленным компонентом, а не тонко настроенным инструментом.

Графический процессор – чрезвычайно важная часть вашего смартфона или планшета. © Nvidia

Типы GPU

Выделенные видеокарты обеспечивают более высокую мощность. Они специально созданы для этой работы и интегрируются с материнской платой через отдельный порт. Эти типы графических процессоров также имеют отдельную оперативную память для процессора, которая может использоваться только графическим процессором. Вы не найдете такие видеокарты в устройствах Android, а скорее в настольных ПК и ноутбуках.

Интегрированная графика более знакома пользователям Android, потому что она включена в так называемую систему на кристалле (SoC), такую как Snapdragon 810, которая включает в себя встроенный графический процессор Adreno 430. На этот раз используемая память – это системная память, а графический процессор интегрирован в сам процессор.

Существуют также гибридные графические процессоры, представляющие собой смесь обоих типов. То есть они имеют небольшой объем выделенной оперативной памяти, но также используют системную память.

Новый Tegra X1 от Nvidia – феноменальное улучшение по сравнению с предыдущими графическими процессорами Nvidia. © Nvidia

Как работает графический процессор?

В отличие от центральных процессоров, у которых несколько ядер работают на высокой скорости, у графических процессоров много вычислительных ядер работают на низких скоростях. Эти ядра в основном предназначены для двух разных функций: обработки вершин и пикселей.

Обработка вершин по существу вращается вокруг идеи систем координат. Графический процессор выполняет геометрические вычисления, чтобы воспроизвести пространственное пространство на вашем экране. Это приводит к таким вещам, как глубина и пространственные данные в играх, а также возможность вращения в трехмерном пространстве.

Пиксельная обработка графических процессоров или, проще говоря, графика, которую мы видим, очень сложна и требует даже большей вычислительной мощности, чем требуется для вершин. Обработка пикселей визуализирует различные слои и применяет эффекты, необходимые для создания сложных текстур, чтобы получить максимально реалистичную графику.

После того, как оба этих процесса были обработаны, результат переносится на цифровой дисплей, в данном случае на экран вашего смартфона или планшета. Процессы, которые я здесь описал, происходят непрерывно, миллионы раз в секунду, когда мы играем в игру. (Теперь вы знаете, почему ваш телефон иногда нагревается.)

Конечно, все намного сложнее, но теперь вы должны иметь возможность обмануть свой путь через разговор о графических процессорах, не выглядя слишком бестолковыми. Или, может быть, вы захотите пойти и почитать больше по этой теме?

Если у вас есть какие-либо вопросы о графических процессорах, просто задавайте их ниже. Какую часть вашего смартфона вы хотели бы объяснить дальше?

Эта статья основана на оригинальной статье автора Даниэль Вьехо для AndroidPIT.es