A GPU ou Unidade de Processamento Gráfico^{(Graphical Processing Unit)} é um microchip dedicado projetado para executar especificamente tarefas relacionadas a gráficos a uma taxa muito mais rápida do que uma CPU ou Unidade Central de Processamento^{(Central Processing Unit)} . 

Em geral, as GPUs lidam com o lado visual dos videogames, bem como softwares de edição de vídeo, design gráfico, design 3D e outras ferramentas semelhantes. Recentemente, as GPUs também foram usadas para realizar certas tarefas não gráficas, como mineração de criptomoedas, que funciona bem com seu design interno exclusivo.

A diferença entre^{(Difference Between)} uma GPU e CPU

Todo computador, seja um laptop, tablet ou console de jogos, tem uma CPU . A CPU é o cérebro da máquina. Quando você executa o software em seu dispositivo, é a CPU que segue as instruções e faz toda a matemática necessária. Claro, todo microchip executa instruções, então o que torna uma CPU especial? 

A maioria das CPUs modernas tem quatro núcleos de CPU^{(CPU cores)} , embora esse número esteja crescendo rapidamente. O número de cálculos que uma CPU pode fazer ao mesmo tempo é limitado pelo número de núcleos. Mas uma CPU é muito boa em fazer um pequeno número de cálculos complexos de qualquer tipo, muito rapidamente, um após o outro.

No entanto, as GPUs^(GPUs) modernas têm uma filosofia de design muito diferente. Em vez de um pequeno número de núcleos de processamento completos e complexos, eles têm centenas ou milhares de núcleos de processador simples projetados para executar instruções em paralelo, especificamente relacionadas a gráficos. 

Por exemplo, uma instrução para sombrear um pixel na imagem de uma determinada maneira. Os monitores de computadores modernos^(Modern) têm milhões de pixels. Para renderizar e animar gráficos 3D realistas em taxas de quadros suaves, é necessário esse enorme poder de processamento paralelo. Portanto, se você deseja processar muitos e muitos comandos simples ao mesmo tempo, deseja uma GPU .

GPUs^{(Are GPUs)} e placas gráficas^{(Graphics Cards)} são a mesma coisa^{(Same Thing)} ?

Tornou-se comum usar os termos “ GPU ” e “placa gráfica” de forma intercambiável. O que^(Which) leva a situações em que alguém dirá que seu computador não possui uma GPU , mas o que eles realmente querem dizer é que o computador não possui uma placa gráfica.

O que é uma GPU ? A GPU refere-se especificamente ao próprio microprocessador, mas é claro que uma GPU não pode operar sozinha. Ele precisa de outros componentes para fazer seu trabalho. Então, vamos examinar as diferentes maneiras pelas quais as GPUs são empacotadas.

Placas Gráficas

Uma placa gráfica é um dispositivo discreto que se conecta a um slot padrão na placa-mãe do computador. Consiste na placa de circuito impresso, GPU , memória, conectores de exibição, conectores de alimentação e outros vários componentes que a GPU precisa.

As placas gráficas também possuem sistemas de refrigeração dedicados que ajudam a manter a GPU dentro de uma temperatura operacional segura. O principal benefício das placas gráficas é que elas podem ser facilmente substituídas por modelos mais novos sem a necessidade de substituir todo o computador ou placa-mãe.

GPUs integradas

As GPUs^(GPUs) integradas são integradas na mesma caixa de uma CPU . Portanto, um computador equipado com um desses não precisa de uma placa gráfica separada para funcionar. Os conectores de vídeo^(Display) são fornecidos pela placa-mãe e a GPU compartilha o mesmo conjunto de memória que a CPU . Obviamente, a CPU e a GPU também compartilham o mesmo sistema de refrigeração e fonte de alimentação. 

As GPUs^(GPUs) integradas são bastante poderosas hoje em dia e algumas podem até ser usadas para gráficos modestos de videogame, mas sua principal vantagem é a economia de custo e espaço. É por isso que^(Which) eles são uma solução popular em muitos laptops.

Tablets e smartphones também possuem GPUs integradas , mas estas fazem parte de um pacote “sistema em um chip”. Nos computadores, apenas a CPU e a GPU compartilham o mesmo pacote No caso dos SoCs , a memória RAM^(RAM) , armazenamento, controladores periféricos e outros componentes que compõem todo o sistema estão todos no mesmo pacote de silício.

GPUs dedicadas

Uma GPU^(GPU) dedicada é diferente de uma placa gráfica e GPUs integradas . É mais fácil pensar nela como uma placa gráfica que foi incorporada ao computador. Os laptops são os principais dispositivos que usam GPUs^(GPUs) dedicadas .

Assim como com uma placa gráfica, a GPU tem sua própria memória e resfriamento, mas, diferentemente de uma placa gráfica, você não pode alterar ou atualizar sua GPU dedicada . Há um pequeno número de laptops que usam módulos de GPU intercambiáveis , mas essa é uma rara exceção.

Placas gráficas externas

Um desenvolvimento recente, placas gráficas externas, fazem uso de portas de alta velocidade em computadores modernos. Thunderbolt 3 sobre USB C^{(Thunderbolt 3 over USB C)} é a solução de escolha. As placas externas podem ser uma solução integrada ou simplesmente um gabinete que você pode usar com qualquer placa gráfica adequada.

Esta é uma boa solução para usuários de laptop que desejam uma solução de GPU mais poderosa quando estão em uma mesa. Você pode ler mais sobre GPUs externas^{(external GPUs)} em nosso artigo sobre elas.

Entendendo as especificações da GPU

Se você quiser saber como escolher entre diferentes placas gráficas, consulte nosso guia do comprador de placas gráficas^{(graphics card buyer’s guide)} para obter uma explicação detalhada das especificações da GPU . Se você quer apenas um resumo rápido, aqui estão os números-chave que importam quando se trata de GPUs^(GPU) :

• O número de processadores
• A quantidade de memória
• A largura de banda total da memória
• Recursos especiais, como rastreamento de raio de hardware

Infelizmente, conhecer esses números ou detalhes não lhe dirá muito sobre o desempenho de uma determinada GPU ou placa gráfica. No final, o que mais importa é o desempenho com os aplicativos que você deseja executar, que você pode encontrar facilmente em benchmarks publicados online.

Tarefas gerais de computação da GPU

A última coisa importante a saber sobre as GPUs modernas é que elas podem ser usadas para certas tarefas não gráficas. Como as GPUs são essencialmente compostas por um grande número de processadores simples, qualquer trabalho que precise de muitos cálculos feitos em paralelo pode se beneficiar da execução em uma GPU .

Por exemplo, as placas da marca Nvidia funcionam com instruções CUDA ( Compute Unified Device Architecture ). Você pode escrever software usando CUDA para que ele use o design exclusivo da GPU para acelerar certos tipos de cálculos.

Há também o OpenCL , que não está ligado a uma marca específica de cartão. As GPUs^(GPUs) estão sendo aplicadas à análise de big data, aprendizado de máquina, aprendizado profundo, mineração de criptomoedas e uma lista cada vez maior de trabalhos avançados que precisariam de supercomputadores no passado.

Eu posso ver claramente agora

Estes são os fatos mais importantes que você precisa saber sobre o que são GPUs . Agora você sabe o que são, para que são usados ​​e como são diferentes de outros tipos de processadores. Todos devemos ser gratos pelas GPUs . Usar computadores seria muito menos colorido e amigável sem eles!

HDG Explains: What Is a GPU?

Thе 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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