La GPU o unità di elaborazione grafica^{(Graphical Processing Unit)} è un microchip dedicato progettato per eseguire specificamente attività relative alla grafica a una velocità molto più elevata rispetto a una CPU o un'unità di elaborazione centrale^{(Central Processing Unit)} . 

In generale, le GPU^(GPUs) gestiscono il lato visivo dei videogiochi, nonché software di editing video, progettazione grafica, progettazione 3D e altri strumenti simili. Di recente, le GPU^(GPUs) sono state utilizzate anche per alcune attività non grafiche come il mining di criptovalute, che funziona bene con il loro design interno unico.

La differenza tra^{(Difference Between)} una GPU e una CPU

Ogni computer, laptop, tablet o console di gioco, ha una CPU . La CPU è il cervello della macchina. Quando esegui il software sul tuo dispositivo, è la CPU che segue le istruzioni e fa tutti i calcoli necessari. Ovviamente, ogni microchip esegue istruzioni, quindi cosa rende speciale una CPU ? 

La maggior parte delle CPU moderne ha quattro core CPU^{(CPU cores)} , sebbene questo numero stia crescendo rapidamente. Il numero di calcoli che una CPU può eseguire contemporaneamente è limitato dal numero di core. Ma una CPU è molto brava a fare un piccolo numero di calcoli complessi di qualsiasi tipo, molto velocemente, uno dopo l'altro.

Tuttavia, le moderne GPU^(GPUs) hanno una filosofia di progettazione molto diversa. Invece di un numero limitato di core di elaborazione complessi e completi, hanno centinaia o migliaia di core di processore semplici progettati per eseguire istruzioni in parallelo, specificamente relative alla grafica. 

Ad esempio, un'istruzione per ombreggiare un pixel nell'immagine in un certo modo. I moderni^(Modern) display dei computer hanno milioni di pixel. Il rendering e l'animazione di grafica 3D realistica con frame rate uniformi richiede questa enorme potenza di elaborazione parallela. Quindi, se vuoi elaborare moltissimi comandi semplici contemporaneamente, vuoi una GPU .

GPU^{(Are GPUs)} e schede grafiche^{(Graphics Cards)} sono la stessa cosa^{(Same Thing)} ?

È diventato comune utilizzare i termini " GPU " e "scheda grafica" in modo intercambiabile. Il che^(Which) porta a situazioni in cui qualcuno dirà che il proprio computer non ha una GPU , ma ciò che significano veramente è che il computer non ha una scheda grafica.

Cos'è una GPU ? La GPU si riferisce specificamente al microprocessore stesso, ma ovviamente una GPU non può funzionare da sola. Ha bisogno di altri componenti per fare il suo lavoro. Quindi esaminiamo i diversi modi in cui le GPU^(GPUs) sono impacchettate.

Schede grafiche

Una scheda grafica è un dispositivo discreto che si collega a uno slot standard sulla scheda madre del computer. È costituito dal circuito stampato, dalla GPU , dalla memoria, dai connettori del display, dai connettori di alimentazione e da altri vari componenti necessari alla GPU .

Le schede grafiche hanno anche sistemi di raffreddamento dedicati che aiutano a mantenere la GPU entro una temperatura operativa sicura. Il principale vantaggio delle schede grafiche è che possono essere facilmente sostituite con modelli più recenti senza la necessità di sostituire l'intero computer o scheda madre.

GPU integrate

Le GPU^(GPUs) integrate sono integrate nello stesso alloggiamento di una CPU . Quindi un computer dotato di uno di questi non ha bisogno di una scheda grafica separata per funzionare. I connettori del display^(Display) sono forniti dalla scheda madre e la GPU condivide lo stesso pool di memoria della CPU . Naturalmente, anche CPU e GPU condividono lo stesso sistema di raffreddamento e alimentazione. 

Le GPU^(GPUs) integrate sono piuttosto potenti al giorno d'oggi e alcune possono anche essere utilizzate per la grafica di videogiochi modesta, ma il loro principale vantaggio è il risparmio di costi e spazio. Ecco^(Which) perché sono una soluzione popolare in molti laptop.

Tablet e smartphone hanno anche GPU^(GPUs) integrate , ma queste fanno parte di un pacchetto “system on a chip”. Sui computer, solo la CPU e la GPU condividono lo stesso pacchetto Nel caso dei SoC^(SoCs) , la RAM , lo storage, i controller periferici e gli altri componenti che compongono l'intero sistema sono tutti sullo stesso pacchetto di silicio.

GPU dedicate

Una GPU^(GPU) dedicata è distinta da una scheda grafica e GPU^(GPUs) integrate . È più facile pensarla come una scheda grafica incorporata nel computer. I laptop sono i principali dispositivi che utilizzano GPU^(GPUs) dedicate .

Proprio come con una scheda grafica, la GPU dispone di memoria e raffreddamento propri, ma a differenza di una scheda grafica non è possibile modificare o aggiornare la GPU dedicata . Esistono pochi laptop che utilizzano moduli GPU intercambiabili , ma questa è una rara eccezione.

Schede grafiche esterne

Uno sviluppo recente, le schede grafiche esterne, fanno uso di porte ad alta velocità sui computer moderni. Thunderbolt 3 su USB C^{(Thunderbolt 3 over USB C)} è la soluzione preferita. Le schede esterne possono essere una soluzione integrata o semplicemente un contenitore che puoi utilizzare con qualsiasi scheda grafica adatta.

Questa è una buona soluzione per gli utenti di laptop che desiderano una soluzione GPU più potente quando sono alla scrivania. Puoi leggere di più sulle GPU esterne^{(external GPUs)} nel nostro articolo su di esse.

Comprensione delle specifiche della GPU

Se vuoi sapere come scegliere tra diverse schede grafiche, dai un'occhiata alla nostra guida all'acquisto di schede grafiche^{(graphics card buyer’s guide)} per una spiegazione dettagliata delle specifiche della GPU . Se vuoi solo una rapida carrellata, ecco i numeri chiave che contano quando si tratta di GPU :

• Il numero di processori
• La quantità di memoria
• La larghezza di banda totale della memoria
• Funzionalità speciali, come il ray tracing hardware

Sfortunatamente, conoscere questi numeri o dettagli non ti dirà molto sulle prestazioni di una determinata GPU o scheda grafica. Alla fine, ciò che conta di più sono le prestazioni con le applicazioni che desideri eseguire, che puoi facilmente trovare nei benchmark pubblicati online.

Attività di calcolo GPU generali

L'ultima cosa importante da sapere sulle moderne GPU^(GPUs) è che possono essere utilizzate per determinate attività non grafiche. Poiché le GPU^(GPUs) sono essenzialmente costituite da un numero enorme di processori semplici, qualsiasi lavoro che richiede molti calcoli eseguiti in parallelo può trarre vantaggio dall'esecuzione su una GPU .

Ad esempio, il marchio di schede Nvidia funziona con le istruzioni CUDA ( Compute Unified Device Architecture ). Puoi scrivere software utilizzando CUDA in modo che utilizzi il design unico della GPU per accelerare determinati tipi di calcoli.

C'è anche OpenCL , che non è collegato a una marca specifica di carte. Le GPU^(GPUs) vengono applicate all'analisi dei big data, all'apprendimento automatico, al deep learning, al mining di criptovalute e a un elenco sempre crescente di lavori avanzati che in passato avrebbero avuto bisogno di supercomputer.

Posso vedere chiaramente ora

Questi sono i fatti più importanti che devi sapere su cosa sono le GPU^(GPUs) . Ora sai cosa sono, a cosa servono e in che modo sono diversi dagli altri tipi di processori. Dovremmo essere tutti grati per le GPU^(GPUs) . L'uso dei computer sarebbe molto meno colorato e amichevole senza di loro!

HDG Explains: What Is a GPU?

The GPU or Graphical Processing Unit is a dedicated microchip that is designed to specifically do graphics-related tasks at a much faster rate than a CPU or Central Processing Unit. 

In general, GPUs handle the visual side of video games as well as video editing software, graphic design, 3D design and other similar tools. Recently, GPUs have also been put to use doing certain non-graphics tasks like cryptocurrency mining, which works well with their unique internal design.

The Difference Between a GPU And CPU

Every computer, whether a laptop, tablet or gaming console, has a CPU. The CPU is the brain of the machine. When you run software on your device, it’s the CPU that follows the instructions and does all the necessary math. Of course, every microchip executes instructions, so what makes a CPU special? 

Most modern CPUs have four CPU cores, although this number is rapidly growing. The number of calculations a CPU can do at the same time is limited by the number of cores. But a CPU is very good at doing a small number of complex calculations of any type, very quickly, one after the other.

However, modern GPUs have a very different design philosophy. Instead of a small number of complex, full-function processing cores, they have hundreds or thousands of simple processor cores that are designed to execute instructions in parallel, specifically related to graphics. 

For example, an instruction to shade a pixel in the image a certain way. Modern computer displays have millions of pixels. To render and animate realistic 3D graphics at smooth frame rates demands this massive parallel-processing power. So if you want to process lots and lots of simple commands at the same time, you want a GPU.

Are GPUs And Graphics Cards The Same Thing?

It’s become common to use the terms “GPU” and “graphics card” interchangeably. Which leads to situations where someone will say that their computer doesn’t have a GPU, but what they really mean is that the computer doesn’t have a graphics card.

What is a GPU? The GPU refers specifically to the microprocessor itself, but of course a GPU can’t operate by itself. It needs other components to do its job. So let’s go over the different ways that GPUs are packaged.

Graphics Cards

A graphics card is a discrete device that plugs into a standard slot on your computer motherboard. It consists of the printed circuit board, the GPU, memory, display connectors, power connectors and other various components that the GPU needs.

Graphics cards also have dedicated cooling systems that help keep the GPU within a safe operating temperature. The main benefit of graphics cards is that they can be easily replaced with newer models without the need to replace the entire computer or motherboard.

Integrated GPUs

Integrated GPUs are built into the same housing as a CPU. So a computer equipped with one of these does not need a separate graphics card in order to work. Display connectors are provided by the motherboard and the GPU shares the same pool of memory as the CPU. Of course, the CPU and GPU also share the same cooling system and power supply. 

Integrated GPUs are pretty powerful these days and some can even be used for modest video game graphics, but their main advantage is cost and space savings. Which is why they are a popular solution in many laptops.

Tablets and smartphones also have integrated GPUs, but these are part of a “system on a chip” package. On computers, only the CPU and GPU share the same package In the case of SoCs, the RAM, storage, peripheral controllers and other components that make up the entire system are all on the same silicon package.

Dedicated GPUs

A dedicated GPU is distinct from a graphics card and integrated GPUs. It’s easiest to think of it as a graphics card that has been built into the computer. Laptops are the main devices that use dedicated GPUs.

Just as with a graphics card, the GPU has its own memory and cooling, but unlike a graphics card you can’t change or upgrade your dedicated GPU. There are a small number of laptops that use interchangeable GPU modules, but this is a rare exception.

External Graphics Cards

A recent development, external graphics cards, make use of high-speed ports on modern computers. Thunderbolt 3 over USB C is the solution of choice. External cards can either be an integrated solution, or simply an enclosure which you can use with any graphics card that will fit.

This is a good solution for laptop users who want a more powerful GPU solution when at a desk. You can read more about external GPUs in our article about them.

Understanding GPU Specifications

If you want to know how to choose between different graphics cards, have a look at our graphics card buyer’s guide for a detailed explanation of GPU specifications. If you just want a quick rundown, here are the key numbers that matter when it comes to GPUs:

• The number of processors
• The amount of memory
• The total memory bandwidth
• Special features, such as hardware ray tracing

Unfortunately, knowing these numbers or details won’t tell you much about how a given GPU or graphics card will perform. In the end what matters most is performance with the applications you want to run, which you can easily find in published benchmarks online.

General GPU Computing Tasks

The last important thing to know about modern GPUs is that they can be used for certain non-graphics tasks. Since GPUs are essentially made up of a massive number of simple processors, any job that needs lots of calculations done in parallel may benefit from running on a GPU.

For example, the Nvidia brand of cards work with CUDA (Compute Unified Device Architecture) instructions. You can write software using CUDA so that it makes use of the GPU’s unique design to accelerate certain types of calculations.

There’s also OpenCL, which is not attached to a specific brand of card. GPUs are being applied to big data analysis, machine learning, deep learning, cryptocurrency mining, and an ever-growing list of advanced jobs that would have needed supercomputers in the past.

I Can See Clearly Now

These are the most important facts you need to know about what GPUs are. Now you know what they are, what they’re used for, and how they’re different from other types of processors. We should all be grateful for GPUs. Using computers would be much less colorful and friendly without them!

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