GPU (Graphics Processing Unit) je specializovaný elektronický obvod navržený pro rychlou manipulaci s pamětí a urychlení vytváření obrazů v paměťovém rámci (framebufferu) určeném pro výstup na displej. Na rozdíl od CPU, které je navrženo pro sériové zpracování složitých úloh, je GPU optimalizováno pro masivně paralelní výpočty.

Zatímco CPU (procesor) má několik výkonných jader optimalizovaných pro sekvenční logiku (rozhodování „pokud-pak“), GPU se skládá z tisíců menších, efektivních jader navržených pro současné provádění stejné matematické operace nad velkým množstvím dat.

• Paralelismus: Ideální pro grafiku (každý pixel na obrazovce lze vypočítat nezávisle) a maticovou algebru (základ AI).
• Video RAM (VRAM): GPU má vlastní dedikovanou paměť s extrémně vysokou propustností (standardy GDDR6, GDDR6X, HBM3).
• Specializovaná jádra: Moderní GPU obsahují specifické bloky:
  • RT jádra (Ray Tracing): Pro simulaci fyzikálního chování světla.
  • Tensor jádra: Pro akceleraci výpočtů hlubokého učení (AI).

Při posuzování výkonu GPU sledujeme několik metrik:

• TFLOPS (Teraflops): Počet bilionů operací s plovoucí desetinnou čárkou za sekundu. Je to hrubé měřítko výpočetního výkonu.
• Počet jader (CUDA cores / Stream Processors): Čím více jader, tím více paralelních výpočtů najednou.
• Propustnost paměti (Memory Bandwidth): Udává se v GB/s. Určuje, jak rychle může GPU přistupovat k datům ve VRAM.
• TDP (Power Limit): Spotřeba energie, která přímo koreluje s tepelným vyzařováním a potenciálním výkonem.

Koncept GPGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Units) umožnil využít výkon grafických karet pro úlohy, které nesouvisejí s grafikou:

• Umělá inteligence (AI): Trénování velkých jazykových modelů (LLM) probíhá téměř výhradně na GPU.
• Kryptografie: Těžba kryptoměn založených na Proof-of-Work.
• Simulace: Předpověď počasí, dynamika kapalin, molekulární modelování.

Aby mohl software s GPU komunikovat, potřebuje standardizované rozhraní:

• Grafická API: DirectX (Windows), Vulkan (open-source), Metal (Apple).
• Výpočetní API: CUDA (uzavřená platforma NVIDIA, standard v AI), OpenCL (otevřený standard).

Související články:

• Procesor (CPU)
• Základní deska a PCIe sběrnice
• Ovladače zařízení (VOD)

Tagy: hw gpu hardware graphics ai cuda nvidia amd