Grafiikkaprosessori

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
GeForce 6600GT (NV43) -näytönohjaimen grafiikkaprosessori.

Grafiikkaprosessori (engl. Graphic Processing Unit eli GPU) (tunnetaan myös nimillä grafiikkasuoritin ja grafiikkapiiri) on erikoistunut mikroprosessori, jonka tehtävänä on kiihdyttää ja suorittaa 2D- tai 3D-grafiikan renderointia, joka muuten jäisi keskussuorittimen laskettavaksi. Grafiikkaprosessoreita käytetään sulautetuissa järjestelmissä, matkapuhelimissa, henkilökohtaisissa tietokoneissa ja pelikonsoleissa. Nykyaikaiset grafiikkaprosessorit ovat hyvin tehokkaita tietokonegrafiikan manipuloinnissa ja niiden rinnakkaislaskentaan sopivasta rakenteesta johtuen ne ovat tehokkaampia useiden monimutkaisten algoritmien laskemisessa kuin yleiskäyttöiset suorittimet. Henkilökohtaisessa tietokoneessa grafiikkaprosessori on osana näytönohjainta joko erillisessä laajennuskortissa tai osana emolevyä yhdysrakenteisena eli integroituna. Yli 90 %:ssa uusista pöytätietokoneista ja kannettavista tietokoneista on integroitu grafiikkaprosessori, jonka suorituskyky on yleensä paljon pienempi kuin erillisellä laajennuskorttimuotoisella näytönohjaimella olevan grafiikkaprosessorin.[1]

Käyttökohteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Erilliset näytönohjaimet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Näytönohjain

Tehokkaimmat grafiikkaprosessorit ovat yleensä erillisissä näytönohjaimissa, jotka kiinnitetään emolevyyn jonkin väylän, kuten PCI Express- tai AGP-väylän kautta ja jotka voidaan yleensä vaihtaa suhteellisen helposti. Jotkut näytönohjaimet käyttävät vielä PCI-väylää, mutta näiden kaistanleveys on niin pieni että niitä käytetään vain kun PCI Express- tai AGP-väylää ei ole saatavilla.

Erillinen näytönohjain ei välttämättä ole vaihdettava[2] eikä sitä aina kiinnitetä emolevyyn standardoidulla liitännällä. Erillisyydellä viitataan siihen, että näytönohjaimessa on sen omaan käyttöön tarkoitettua keskusmuistia, ei siihen että useimmat erillisnäytönohjaimet ovat vaihdettavia.

Tekniikat kuten NVIDIA:n SLI ja AMD:n (ATI:n) CrossFire mahdollistavat useamman grafiikkaprosessorin käyttämisen yhden kuvan piirtämiseen, mikä lisää grafiikalle käytettävissä olevan laskentatehon määrää.

Yhdysrakenteiset näytönohjaimet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Näytönohjain

Yhdysrakenteiset eli integroidut näytönohjaimet ottavat käyttöönsä osan tietokoneen keskusmuistista, sillä niissä ei ole omaa muistia. Yli 90 %:ssa kaikista uusista henkilökohtaisista tietokoneista on integroitu grafiikkapiiri.[3] Nämä ovat halvempia kuin erillisnäytönohjaimet mutta myös suorituskyvyltään alhaisempia. Historiallisesti yhdysrakenteisten näytönohjainten katsottiin usein olevan kelvottomia 3D-pelien pelaamiseen ja graafisesti vaativien ohjelmien käyttämiseen mutta kykeneviä kevyempien ohjelmien kuten Adobe Flashin käyttöön. Esimerkkejä tällaisista ovat SiS:n ja VIA:n grafiikkapiirit vuoden 2004 tienoilta.[4] Nykyiset integroidut grafiikkapiirit kuten AMD:n Radeon HD 3200 (AMD 780G -piirisarja) ja NVIDIA:n GeForce 8200 (nForce 730a -piirisarja) kykenevät käsittelemään Adobe Flashin 2D-grafiikkaa ja matalatasoista 3D-grafiikkaa paremmin kuin hyvin.[5] Useimmat yhdysrakenteiset näytönohjaimet eivät kuitenkaan taivu raskaiden videopelien vaatimuksiin. Nykyaikaisissa työpöytätietokoneiden emolevyissä on usein sekä integroitu grafiikkapiiri että laajennuspaikka erillistä näytönohjainta varten.

Hybriditekniikat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Hybriditekniikat ovat melko uusia erillisnäytönohjaimissa käytettäviä muistitekniikoita jotka kilpailevat integroitujen grafiikkapiirien kanssa. Tavallisimpia toteutuksia ovat ATI:n HyperMemory ja NVIDIA:n TurboCache. Hybridigrafiikassa grafiikkapiiri käyttää tietokoneen keskusmuistia ja siinä on pieni välimuisti keskusmuistin latenssin aiheuttaman suorituskyvyn alenemisen pienentämiseksi. PCI Express-väylän teknologiat mahdollistavat tämän.

Stream-prosessointi ja GPGPU-tekniikat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkelit: Stream processing ja GPGPU

Uusi käsite on grafiikkaprosessorin käyttäminen muokattuna stream-prosessorina. Tämä GPGPU:ksi kutsuttu tekniikka muuttaa grafiikkapiirin suuren liukulukulaskutehon yleiskäyttöiseksi laskentatehoksi siten, että sitä voidaan käyttää muihinkin kuin graafisiin tarkoituksiin. Joissain paljon vektorilaskentaa tekevissä ohjelmissa suorituskyky voi moninkertaistua GPGPU-tekniikan käytön myötä.

Esimerkkinä grafiikkapiirin käytön tuomasta laskentatehosta ovat nykyiset supertietokoneet; viidestäkymmenestä tehokkaimmasta supertietokoneesta kolme käyttää laskennassaan grafiikkapiirejä. Tällä hetkellä maailman toiseksi tehokkain supertietokone Nebulae käyttää Nvidia C2050 -näytönohjainta.[6]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Grafiikkaprosessori.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Atkin Denny: Computer Shopper: The Right GPU for You Computer Shopper. Viitattu 9.10.2010. (englanniksi)
  2. Tuomas Hämäläinen: Pelit pyörivät sylissäkin. MikroPC, 30.11.2006, nro 14, s. 42-45. Artikkelin verkkoversio (PDF) Viitattu 9.10.2010.
  3. Key Gary: µATX Part 2: Intel G33 Performance Review AnandTech. Viitattu 9.10.2010. (englanniksi)
  4. Tim Tscheblockov: Roundup of 7 Contemporary Integrated Graphics Chipsets for Socket 478 and Socket A Platforms Xbit laboratories. Viitattu 9.10.2010. (englanniksi)
  5. Case Loyd: D965WH Motherboard Review: Intel’s G965 Chipset Tackles Vista Graphics (Internet Archiveen 27.9.2010 tallentunut versio) ExtremeTech. Viitattu 9.10.2010. (englanniksi)
  6. Top 500 Supercomputing Sites