GPU (Graphics Processing Unit)

GPU je procesor zaměřený na paralelní zpracování dat. Původně byl určen výhradně pro urychlení 2D a 3D grafiky, ale díky své architektuře se dnes stal klíčovým v oblastech jako umělá inteligence (AI), vědecké simulace a těžba kryptoměn.

Hlavní rozdíl mezi CPU a GPU spočívá v jejich konstrukci:

• CPU: Má několik málo jader (např. 8–16) optimalizovaných pro sériové zpracování složitých úloh a rychlé přepínání kontextu.
• GPU: Obsahuje tisíce malých a jednodušších jader navržených pro souběžné provádění stejné operace nad velkým množstvím dat (SIMD - Single Instruction, Multiple Data).

• Stream Processors / CUDA Cores: Samotné výpočetní jednotky (počet jde u moderních karet do tisíců).
• VRAM (Video RAM): Dedikovaná rychlá paměť (např. GDDR6 nebo HBM2), kterou GPU využívá k ukládání textur, modelů a výpočetních dat.
• Memory Bus (Sběrnice): Určuje, jak rychle mohou data proudit mezi jádry a VRAM (šířka v bitech, např. 256-bit).
• RT Cores (Ray Tracing Cores): Specializované jednotky pro výpočet dopadu světla v reálném čase.
• Tensor Cores: Jednotky optimalizované pro operace s maticemi, klíčové pro strojové učení (Deep Learning).

Dnešní GPU se nepoužívají jen pro hry. Technologie jako NVIDIA CUDA nebo OpenCL umožňují vývojářům využít výkon GPU pro obecné výpočty:

1. Umělá inteligence: Trénování velkých jazykových modelů (LLM).
2. Střih videa: Rychlé kódování a dekódování 4K/8K videa.
3. 3D Rendering: Fotorealistické vykreslování v programech jako Blender nebo Maya.
4. Věda: Modelování klimatu, skládání proteinů nebo simulace v částicové fyzice.

Aby mohl programátor s GPU komunikovat, používá standardizovaná API:

• DirectX (Microsoft): Standard pro hry na Windows a Xbox.
• Vulkan: Moderní, nízkoúrovňové a multiplatformní API (nástupce OpenGL).
• Metal (Apple): Optimalizované rozhraní pro zařízení Apple.
• CUDA: Uzavřené rozhraní společnosti NVIDIA pro vědecké výpočty.

Víte, že? Moderní superpočítače dnes získávají většinu svého výpočetního výkonu právě z GPU, nikoliv z klasických procesorů.

Související: CPU, I/O, C++, Web NVIDIA, Web AMD