Saiba o que faz a unidade de processamento gráfico (GPU) e qual a sua importância para o desempenho de jogos, edição de vídeos e animações 3D, entre outras aplicações A Unidade de Processamento Gráfico (GPU) é responsável por renderizar imagens e vídeos. O componente se baseia na computação paralela para realizar cálculos intensivos e acelerar
Saiba o que faz a unidade de processamento gráfico (GPU) e qual a sua importância para o desempenho de jogos, edição de vídeos e animações 3D, entre outras aplicações
A Unidade de Processamento Gráfico (GPU) é responsável por renderizar imagens e vídeos. O componente se baseia na computação paralela para realizar cálculos intensivos e acelerar operações de modo a gerar informação visual. GPUs com desempenho avançado podem até reproduzir gráficos 3D realistas.
Smartphones e computadores contam com GPU para ajudar em tarefas como renderização de vídeos e animações, bem na como na execução de jogos. A seguir, entenda os detalhes sobre como esse componente funciona e se diferencia de outros processadores.
A GPU recebe dados gráficos enviados pela CPU durante a execução de processos. Desse modo, a GPU gera uma imagem a partir de uma estrutura que deve ser preenchida com informações de cor, textura, iluminação e outras características.
Esse tipo de processador utiliza elementos muito específicos, como:
A velocidade de clock ou frequência indica a quantidade de ciclos de operação por segundo que a GPU pode executar. A medida é dada em hertz (Hz) e seus múltiplos, como o gigahertz (GHz), que corresponde a 1 bilhão de ciclos. Logo, um chip gráfico com clock de 2,5 GHz executa até 2,5 bilhões de ciclos por segundo.
O overclock eleva o clock da GPU para um nível acima do limite padrão estabelecido pelo fabricante. Trata-se de uma forma de aumentar parâmetros de desempenho gráfico, como a taxa de quadros (FPS). O overclock requer cuidado, pois pode danificar ou fazer a GPU funcionar incorretamente.
A indústria de tecnologia gráfica trabalha com duas modalidades de GPU:
A principal vantagem das GPUs dedicadas é que elas contam com mais recursos avançados do que as versões integradas. Por isso, elas tendem a oferecer mais desempenho. Em contrapartida, o consumo energético de uma GPU dedicada costuma ser maior.
O comparativo a seguir mostra as principais características de cada tipo de GPU:
Jogos com imagens 3D complexas ou alto nível de realismo visual requerem uma GPU avançada para que esse conteúdo seja gerado. Placas antigas ou com menos recursos podem reproduzir games exigentes, mas com limitações gráficas significativas para a experiência do usuário.
Uma GPU dedicada é mais indicada para alta performance em jogos, pois tem memória própria e outros recursos avançados. Uma GPU integrada até pode rodar jogos exigentes, mas, por ser frequentemente direcionada a dispositivos com controle de custos ou energia, tende a oferecer um desempenho pior.
Sigla para General Purpose Graphics Processing Unit, GPGPU é uma unidade de processamento que, apesar de ser capaz de gerar conteúdo gráfico, é empregada em outras aplicações. Isso porque o modelo de computação paralela da GPU pode ser usada para inteligência artificial, ciência de dados e outras tarefas complexas.
O processamento paralelo é um método computacional que permite a realização de numerosas operações ao mesmo tempo. Para isso, as GPUs modernas contam com centenas ou milhares de núcleos que atuam na realização dos cálculos e processos.
Esses componentes consistem nos núcleos CUDA da Nvidia e nos Stream Processors da AMD. Quanto mais núcleos a GPU tiver, maior tende a ser o seu desempenho. Entretanto, a eficiência energética é afetada. Isso faz as GPUs avançadas exigirem fontes de alimentação com mais capacidade de prover energia.
O desempenho das GPUs no processamento paralelo é tão elevado que elas podem ser direcionadas a atividades profissionais ou científicas. Isso inclui aquelas baseadas em OpenCL, um padrão aberto para computação paralela heterogênea (com diferentes arquiteturas no mesmo sistema).
A renderização gráfica é uma atividade executada pela GPU que gera imagens bidimensionais ou tridimensionais a partir de conjuntos de instruções. Entre eles estão parâmetros de dimensões, cores, sombreamento, texturas e movimentos.
Por causa da arquitetura paralela (baseada em até milhares de núcleos), GPUs avançadas conseguem gerar gráficos detalhados em tempo real, bem como executar tarefas complexas de softwares capazes de ativar a aceleração por hardware (ou aceleração por GPU).
Existem diversas técnicas de renderização e efeitos relacionados a elas que podem ser realizados pela unidade de processamento gráfico (GPU). As principais são:
Forçar a renderização consiste em fazer a GPU renderizar gráficos ou executar tarefas específicas no lugar da CPU. O recurso pode ser útil para aliviar a carga de trabalho da CPU ou fazer determinadas aplicações, como mineração de criptomoedas, terem alto desempenho.
Porém, a renderização forçada da GPU pode ter consequências negativas se não for executada com cuidado. São elas:
Apesar de sofisticados, GPUs são dispositivos sujeitos a alguns problemas, como:
A temperatura ideal da GPU varia de acordo com a sua arquitetura e a aplicação de destino. Em linhas gerais, a temperatura deve ficar abaixo de 50ºC quando o dispositivo está ocioso ou realiza tarefas simples, bem como abaixo de 90ºC ao executar atividades exigentes.
A renderização de gráficos complexos em jogos e trabalhos de edição de imagens em alta resolução estão entre as atividades que podem fazer a GPU trabalhar mais e, consequentemente, ter um aumento expressivo de temperatura.
Para manter a temperatura da GPU em uma faixa de temperatura segura, é importante adquirir placas de vídeo ou computadores com GPU dedicada que tenham um cooler (ventoinha) eficiente, fixado ao chip com pasta térmica. Em um overclock, pode valer a pena usar mecanismos de dissipação de calor avançados.
Em todos os casos, a temperatura pode ser conferida em tempo real por softwares de monitoramento, a exemplo do gratuito GPU-Z, para Windows.
Se o seu computador ficar lento de repente ou falhar ao exibir imagens, a causa pode ser um problema que faz a GPU ter uma carga de trabalho de 100% por longo tempo. O motivo deve ser investigado.
O problema pode ser causado por bugs em jogos, drivers desatualizados, configurações incorretas, malwares em segundo plano ou tarefas que elevam consideravelmente a temperatura da GPU, como mineração de criptomoedas.
Para prevenir ou corrigir o problema, é importante monitorar o uso da GPU com softwares apropriados ou, no Windows, verificar a carga de trabalho do componente no Gerenciador de Tarefas (use Ctrl + Alt + Del para acessá-lo).
O overdraw ocorre quando a GPU gera o mesmo pixel mais de uma vez em um quadro (frame). A depuração consiste em verificar quando isso ocorre e com qual intensidade. Assim, é possível identificar a causa do problema e mitigá-lo.
É importante otimizar a renderização excessiva porque o problema pode consumir recursos da GPU desnecessariamente, prejudicando a eficiência do sistema ou aumentando o consumo de energia, principalmente se envolver muitos ciclos de processamento.
Geralmente, os ajustes necessários para corrigir o overdraw devem ser implementados pelos desenvolvedores de aplicativos. É por isso que, em dispositivos móveis baseados no Android, por exemplo, a depuração só pode ser feita com as Opções do Desenvolvedor ativadas e o uso de ferramentas específicas.
Como GPUs são componentes complexos, o número de organizações que as desenvolvem não é elevado. As principais empresas do setor são:
Ao procurar por placas de vídeos para PCs, você verá que elas são produzidas por marcas como Asus, Gigabyte e MSI. O que essas empresas fazem é produzir placas baseadas nas GPUs da Nvidia e AMD.
Ao montar um PC, é importante observar detalhes sobre a compatibilidade placa de vídeo, que contém a GPU. A escolha da placa de vídeo mais apropriada envolve parâmetros com o tamanho e o Thermal Design Power (TDP), que deve ser suportado pela fonte de alimentação do computador. Também é importante verificar se a máquina tem um slot PCIe livre e se a placa conta com algum conector compatível com o seu monitor de vídeo.
GPU é um circuito eletrônico desenvolvido especificamente para renderizar conteúdo gráfico. Já a placa de vídeo é um dispositivo que contém uma GPU e componentes complementares, como memória de vídeo (VRAM). Modelos avançados contam com sistema de resfriamento para evitar superaquecimento.
A placa de vídeo permite que PCs e servidores tenham uma GPU. Em notebooks, celulares e tablets, a unidade de processamento gráfico pode ser embutida na placa-mãe ou, mais comumente, fazer parte do mesmo chip que abriga a CPU (SoC).
A GPU é um tipo de processador especializado em conteúdo gráfico, embora possa realizar operações intensivas para outras tarefas, como aprendizagem de máquina. Já a CPU (unidade central de processamento) é um processador de propósito geral, que responde pela execução dos processos gerados no sistema, podendo usar um ou mais núcleos para isso.
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