Di perangkat komputasi, kami memiliki unit pemrosesan yang memproses data. Unit ini dikenal sebagai unit pengolah pusat. Tugas utama unit ini antara lain encoding dan decoding data, penyimpanan data, pengolahan dan kompilasi data, eksekusi data, dll. Frekuensi CPU menentukan kecepatan pemrosesan atau kerja perangkat. Saat mengerjakan data dalam jumlah besar, diperlukan penyimpanan memori yang lebih besar. Saat ini dengan peningkatan teknik pemrosesan gambar, kami menikmati gambar definisi tinggi, grafik yang jelas, dll. Operasi matematika yang diperlukan untuk teknik ini sangat besar dan membutuhkan unit pemrosesan yang lebih cepat. Untuk mengatasinya, Graphical Processing Unit (GPU) menjadi pusat perhatian.
Apa yang dimaksud dengan Unit Pemrosesan Grafis?
Unit pemrosesan digunakan untuk melakukan kalkulasi dalam perangkat komputasi. Dengan munculnya konsep teknologi seperti citra 3D, streaming video High Definition, Grafik, dll .. diperkenalkan. Untuk mengimplementasikan konsep-konsep ini pada perangkat keras, operasi matematika yang besar dan kompleks harus dilakukan dan dengan kecepatan yang lebih tinggi.
Unit pengolah pusat, meskipun memiliki frekuensi tinggi tidak dapat memproses perhitungan dalam skala besar secara efektif. Jadi, unit pemrosesan khusus untuk menjalankan penghitungan yang lebih besar dengan frekuensi tinggi diperkenalkan. Unit pemrosesan ini disebut Unit Pemrosesan Grafis. GPU adalah perangkat elektronik khusus yang digunakan terutama untuk kalkulasi berdasarkan grafik komputer dan pemrosesan gambar. Ini baik tertanam di SoC bersama dengan mikroprosesor atau prosesor utama atau tersedia sebagai chip yang berdiri sendiri dengan unit memori khusus.
Fungsi Komputasi
Untuk kalkulasi yang berkaitan dengan grafik komputer 3D, GPU menggunakan transistor yang ada dalam desainnya. Perhitungan seputar grafik 3D mencakup operasi geometris seperti rotasi dan terjemahan simpul ke dalam sistem koordinat yang berbeda, pemetaan tekstur, dan rendering poligon. Banyak fungsi GPU baru-baru ini juga menyertakan fungsionalitas CPU, oversampling, dan teknik interpolasi untuk mengurangi aliasing.
Saat ini telah terjadi peningkatan luar biasa yang terlihat dalam penggunaan GPU dengan peningkatan teknologi pembelajaran mendalam dan pembelajaran mesin. Untuk melatih model pembelajaran mendalam, sejumlah besar perhitungan kompleks harus dilakukan. Penggunaan GPU telah membuat pelatihan model pembelajaran mesin menjadi lebih mudah.
Unit pemrosesan grafis ditemukan 250 kali lebih cepat dari CPU. Dalam decoding video yang dipercepat GPU, GPU melakukan bagian dari proses decoding video dan pasca-pemrosesan video. API yang umum digunakan untuk tujuan ini adalah DxVA, VDPAU, VAAPI, XvMC, XvBA. Di sini DxVA untuk sistem operasi berbasis windows dan sisanya untuk sistem operasi berbasis Linux dan Unix. XvMC hanya dapat memecahkan kode video yang dikodekan dengan MPEG-1 dan MPEG-2.
Proses decoding video yang dapat dilakukan oleh GPU adalah sebagai berikut-
- Kompensasi Gerakan
- Transformasi Kosinus Diskrit Terbalik
- Transformasi kosinus diskrit yang dimodifikasi terbalik.
- Filter deblocking dalam loop
- Prediksi intra frame
- Kuantisasi terbalik
- Decoding Panjang Variabel
- Deinterlacing spasial-temporal
- Deteksi sumber interlace otomatis
- Pemrosesan bitstream
- Penentuan posisi piksel yang sempurna
Arsitektur Unit Pemrosesan Grafis
GPU biasanya digunakan sebagai co-prosesor bersama dengan CPU. Dengan ini, CPU dapat melakukan komputasi ilmiah dan teknik untuk keperluan umum dengan frekuensi yang lebih tinggi. Di sini, bagian kode yang memakan waktu dan komputasi intensif dipindahkan ke GPU sedangkan kode yang tersisa masih berfungsi di CPU. GPU melakukan pemrosesan kode secara paralel sehingga meningkatkan kinerja sistem. Jenis komputasi ini dikenal sebagai Hybrid Computing.
Arsitektur Unit Pemrosesan Grafis
Tidak seperti CPU yang berisi dua hingga delapan inti CPU, GPU terdiri dari ratusan inti yang lebih kecil. Semua inti ini bekerja sama dalam pemrosesan paralel. Untuk secara efektif menggunakan fungsi arsitektur komputasi paralel GPU, pengembang aplikasi di NVIDIA telah merancang model pemrograman paralel yang disebut 'CUDA'.
Arsitektur GPU berbeda berdasarkan modelnya. Arsitektur umum GPU terdiri dari Multiple Processing Clusters. Cluster ini berisi beberapa multiprosesor Streaming. Di sini, setiap streaming multiprosesor berisi lapisan cache instruksi lapisan-1 bersama dengan inti yang terkait.
Bentuk GPU
Berdasarkan fungsionalitas dan metode pemrosesannya, ada berbagai bentuk GPU yang tersedia di pasar. Ada dua bentuk utama GPU di komputer pribadi - kartu grafis khusus, grafis terintegrasi. Kartu grafis khusus juga dikenal sebagai GPU Diskrit. Grafik terintegrasi juga dikenal sebagai arsitektur memori Terpadu, solusi grafik bersama.
Sebagian besar GPU dirancang dengan mempertimbangkan aplikasinya seperti untuk pemrosesan grafis 3D, game, dll. GeForceGTX dirancang khusus untuk bermain game, Nvidia Titan dirancang untuk komputasi awan, Nvidia Quadro dirancang untuk stasiun kerja dan animasi 3D, Nvidia Tesla dirancang untuk cloud workstation dan pelatihan kecerdasan buatan, Nvidia Drive PX dirancang untuk mobil otomatis, dll…
Kartu Grafis Khusus
Sistem dengan GPU khusus dikenal sebagai 'Sistem DIS'. Di sini didedikasikan mengacu pada fakta bahwa chip GPU ini memiliki dedikasi RAM digunakan secara eksklusif oleh kartu. Ini biasanya dihubungkan dengan motherboard menggunakan slot ekspansi seperti PCI Express atau Accelerated Graphics Port. Chip ini mudah diganti atau ditingkatkan. Karena batasan ukuran dan berat, GPU khusus pada komputer portabel dihubungkan melalui slot non-standar.
Unit Pemrosesan Grafik Terintegrasi
Jenis GPU ini tidak memiliki unit RAM khusus. Sebaliknya, ia menggunakan sebagian memori komputer untuk operasinya. GPU ini dapat diintegrasikan ke motherboard baik sebagai bagian dari chipsetnya atau dibangun di atas cetakan yang sama dengan CPU. Ini memiliki kapasitas yang lebih rendah daripada kartu grafis khusus tetapi lebih murah untuk diterapkan. Intel HD Graphics dan AMD Accelerated processing Unit adalah contoh dari GPU ini.
Pemrosesan Grafik Hibrid
Fungsionalitas GPU ini terletak di antara kartu grafis khusus dan kartu grafis terintegrasi. Ini menggunakan sebagian dari memori sistem dan juga memiliki cache memori khusus yang kecil. Cache khusus ini menggantikan latensi tinggi pada RAM. Memori hiper ATI dan Nvidia's TurboCache adalah Unit Pemrosesan Grafik Hibrid yang umum digunakan.
Pemrosesan Streaming dan Pemrosesan Umum GPU
Ini populer disebut sebagai GPGPU. Unit pemrosesan grafis untuk keperluan umum biasanya digunakan sebagai prosesor aliran yang dimodifikasi untuk menjalankan kernel komputer. Menggunakan konsep ini, daya komputasi yang sangat besar dari shader akselerator grafis modern digunakan sebagai daya komputasi untuk keperluan umum. Untuk operasi vektor besar-besaran, metode ini memberikan kinerja yang lebih tinggi daripada CPU sederhana.
GPU Eksternal
Mirip dengan hard drive eksternal yang besar, unit pemroses grafis ini juga ada di bagian luar unit komputer. Ini juga terhubung secara eksternal ke komputer laptop. Laptop biasanya memiliki jumlah RAM yang bagus dan CPU yang cukup kuat. Alih-alih prosesor grafis yang bertenaga, laptop tertanam dengan chip grafis onboard yang kurang bertenaga tetapi lebih hemat energi. Ini tidak cukup kuat untuk menjalankan grafik game dan tidak mendukung game grafis yang lebih tinggi. Jadi, GPU Eksternal ini digunakan dengan laptop untuk performa yang lebih tinggi.
Dengan meningkatnya permintaan untuk grafik tinggi dan resolusi gambar yang bagus, permintaan akan GPU yang lebih bertenaga juga meningkat. Dengan ketersediaan GPU yang kuat, banyak hal yang dapat dicapai di bidang teknologi pemrosesan tinggi seperti pembelajaran mesin dan pembelajaran mendalam. GPU juga telah mempercepat ledakan yang luar biasa di industri game. Banyak game grafis tinggi telah diluncurkan yang sepenuhnya memanfaatkan kekuatan GPU. Jenis GPU apa yang dapat dipasang secara eksternal ke laptop?
FAQ
1). Apakah GPU adalah Kartu Grafis?
Kartu grafis yang ada di perangkat komputasi adalah keseluruhan bagian perangkat keras. Sedangkan GPU adalah chip yang ada pada kartu grafis.
2). Mana yang lebih cepat CPU atau GPU?
Saat ini GPU tersedia dengan unit memori yang lebih besar, daya pemrosesan yang lebih besar, dan bandwidth memori yang lebih besar dibandingkan dengan CPU tradisional. Jadi, GPU ditemukan sekitar 50 hingga 100 kali lebih cepat daripada CPU.
3). Berapa banyak core yang dimiliki GPU?
GPU melakukan komputasi paralel. Ia memiliki ratusan inti yang lebih kecil yang bekerja bersama. Komputasi paralel yang masif ini memberi GPU daya komputasi yang superior.
4). Apakah RTX atau GTX lebih baik?
Jika dibandingkan dengan GTX 1080 Ti, RTX 2080 memiliki teknologi yang lebih baru dan menawarkan kinerja yang lebih baik dan lebih cepat. RTX lebih rendah biaya dibandingkan dengan GTX.
5). Bisakah GPU menggantikan CPU?
GPU lebih cepat dari CPU. Mereka melakukan tugas dengan sangat cepat dengan melakukan banyak tugas dalam satu waktu. Tetapi itu hanya dapat melakukan operasi frekuensi tertentu yang lebih tinggi dan semua eksekusi lain seperti mengatur interupsi, penyimpanan data dilakukan oleh CPU. Tidak, GPU tidak dapat menggantikan CPU.
