Графический процессор (Graphics Processing Unit)

Графический процессор (ГП; англ. Graphics Processing Unit, GPU) - специализированный электронный компонент, предназначенный для параллельной обработки данных при формировании, рендеринге и отображении изображений, видео и анимации.

Что означает термин

Термин обозначает отдельную микросхему или функциональный блок в составе центрального процессора, который берёт на себя задачи, требующие массовых параллельных вычислений над пикселями, вершинами, текстурами и другими графическими данными. Само понятие появилось в 1970-х годах, когда аббревиатура GPU расшифровывалась как «graphics processor unit» и описывала программируемый процессор, работающий независимо от CPU и отвечающий за обработку и вывод графики. Современное значение термина шире: под GPU понимают любой специализированный вычислитель, ориентированный на параллельную обработку графических и близких к ним потоков данных.

Как устроено

Графический процессор построен на архитектуре массового параллелизма: вместо небольшого числа мощных ядер, характерных для центрального процессора, он содержит множество относительно простых вычислительных ядер, способных одновременно выполнять однотипные операции над большими массивами данных. Такая организация хорошо ложится на графические задачи, где одни и те же преобразования применяются к миллионам пикселей или вершин. Графический процессор оснащается собственной памятью (VRAM), рассчитанной на хранение больших объёмов текстур, буферов кадров и промежуточных результатов. По конструкции GPU может быть дискретным - отдельной микросхемой на собственной плате - либо интегрированным в центральный процессор.

Где применяется

Основная область применения графического процессора - рендеринг трёхмерной графики и спецэффектов в видеоиграх, кино и интерактивных приложениях. GPU также ускоряет обработку и монтаж видео в профессиональных редакторах и обеспечивает вывод изображения на экран компьютера, смартфона или игровой приставки. Параллелизм архитектуры сделал GPU востребованным за пределами графики: его используют для обучения нейросетей, решения задач искусственного интеллекта и научных расчётов, где требуется высокая пропускная способность при работе с большими массивами данных.

Отличие от близких понятий

Графический процессор и видеокарта - не тождественные понятия, хотя в обиходе их часто смешивают. GPU - это процессорная микросхема, выполняющая вычисления. Видеокарта - аппаратный модуль целиком, в который помимо GPU входят память, система охлаждения, разъёмы подключения и другие компоненты. Дискретный графический процессор почти всегда размещается на видеокарте, тогда как интегрированный GPU находится внутри центрального процессора и отдельной видеокарты не имеет.

История возникновения

В 1970-х годах термин GPU использовался для обозначения программируемого процессора, работающего независимо от CPU и обслуживающего графический вывод. В 1990-х годах графические процессоры получили широкое распространение в персональных компьютерах в виде электронных плат, ускоряющих рендеринг трёхмерной графики. С тех пор сфера их применения расширилась далеко за пределы исходной задачи обработки изображения.