Počítače XII - GPU Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí.

Prezentace na téma: "Počítače XII - GPU Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí."— Transkript prezentace:

1 Počítače XII - GPU Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí

2 Počítače XII – GPU Jak vůbec vypadá grafická karta: Radeon X850XT Platinum Edition

3 Počítače XII – GPU GPU (grafický procesor, anglicky Graphic Processing Unit) je v informačních technologiích specializovaný řídící procesor umístěný na grafické kartě uvnitř počítače, který zajišťuje vykreslování dat uložených v operační paměti na zobrazovacím zařízení (monitor, projektor, braillský řádek a podobně). Výkonné grafické procesory se využívají i k jiným výpočtům, než jsou výpočty nutné pro zobrazování dat. Současné nejvýkonnější grafické karty mají GPU ve specifických výpočtech výkonnější, než je hlavní procesor počítače. Takový GPU obsahuje stovky milionů tranzistorů, vyžaduje intenzivní chlazení a výkonný elektrický zdroj. V současné době může být IGP (integrovaný grafický čip) integrován do severního můstku čipsetu a připravuje se integrace přímo do hlavního procesoru počítače.

4 Počítače XII – GPU Vývoj Grafických akcelerátorů – vývojové milníky 1970 V 8bitových Atari počítačích byly pro hardwarové mixování grafických a textových režimů, pozicování a zobrazování spritů (forma hardwarového blittingu) 1980 Commodore Amiga byl první masově vyráběný počítač obsahující blitter ve svém video hardwaru a grafický systém 8514 od IBM byl jeden z prvních systémů PC video karet provádějící jednoduchou 2D grafiku. 1990 Na počátku devadesátých let způsobil vzestup Microsoft Windows nárůst zájmu o vysoký výkon a vysoké rozlišení 2D bitmapové grafiky. V roce 1991 představila S3 Graphics první jednočip s 2D akcelerací 86C911 (jeho projektanti ho pojmenovali po automobilu Porsche 911 aby zdůraznili jeho slibovanou výkonnost). Od začátku 90. let se stávalo renderování 3D grafiky v reálném čase běžnější v počítačových hrách a herních konzolích. Na počátku 90. let se objevilo OpenGL jako profesionální grafické API, které se stalo dominantou na PC a bylo jednou z hlavních hnacích sil vývoje hardwaru. 2000 až přítomnost S příchodem OpenGL API a obdobných funkcí v DirectX se k možnostem GPU přidaly i programovatelné shader jednotky. Každý pixel či vertex může být zpracován krátkým programem před tím, než je zobrazen. První čip který toto umožňoval, byl GeForce 3 (NV20) od nVidia. V říjnu 2002 byl představen ATI Radeon 9700 (znám jako R300), první akcelerátor, který podporoval Direct3D 9.0. Pixel a vertex shadery implementovaly smyčky a matematické operace s plovoucí řádovou čárkou, které se svou flexibilitou přiblížily CPU.

5 Počítače XII – GPU Grafická karta Grafická karta (GPU) nebo také videoadaptér je součást počítače, která se stará o grafický výstup na monitor, TV obrazovku či jinou zobrazovací jednotku. V případě, že grafická karta obsahuje tzv. VIVO (video - in a video-out), umožňuje naopak i analogový vstup videosignálu, např. při ukládání videosouborů z kamer, videopřehrávačů apod. Dříve byla grafická karta nedílnou součástí základní desky, dnes jsou grafické karty oddělené a připojené do počítače pomocí některého typu sběrnice. Grafická karta samozřejmě může být i integrovaná na základní desce počítače, v tomto případě se však jedná o tzv. low-end desky nebo desky nižší střední třídy. Pokud je grafická karta integrovaná na základní desce, lze ji vypnout a nahradit grafickou kartou, která se zasune do příslušné pozice na desce. Grafické karty jsou rok od roku složitější a výkonnější, a jelikož již dlouhou dobu obsahují vlastní mikroprocesor (GPU – graphics processing unit), paměti i sběrnice, daly by se označit za „počítače v počítači“.

6 Počítače XII – GPU Součástky v grafické kartě ··GPU - grafický procesor. Výpočetní jádro grafické karty. ··Paměť - zde jsou ukládány informace nutné pro grafické výpočty. Pokud je grafická karta integrovaná na základní desce, tak používá ··Operační paměť celého počítače. Pokud ne, tak má vlastní paměť, nejčastěji nějaký typ GDDR (GDDR 1, 2, 3, 4, 5). ··Firmware - čip, který ho obsahuje. ··RAMDAC - převodník signálu mezi digitálním, se kterým pracuje grafická karta na analogový, kterému rozumí zobrazovací zařízení. Výstupy ··D-sub (někdy nesprávně VGA) - Analogový grafický výstup (používán starými monitory CRT a kompatibilními zařízeními). Možno převést redukcí z digitálního výstupu DVI ··DVI - Digitální grafický výstup (používáno většinou LCD panelů, projektory a novějšími zobrazovacími zařízeními) ··S-video ·Component video ·Composite Video ··HDMI - Výstup na zobrazovací zařízení (nejčastěji televize) s vysokým rozlišením. Konektor HDMI získáte většinou připojením redukce do konektoru DVI. ··DisplayPort - Digitální grafický výstup ve vysokém nekomprimovaném rozlišení. S konektory DVI ani HDMI není kompatibilní.

7 Počítače XII – GPU Historie Původní 3D akcelerátor byl vyráběn na desce, která byla spojena s normální grafickou kartou. Jedním z největších představitelů grafických karet byla karta Hercules Graphics Adapter (HGC). Ta s sebou přinesla i další možnosti v rozlišení, kdy v jednobarevných obrázcích se hodnota rozlišení zvedla z doposud maximálních 80×25 znaků na vysoce kvalitních 720×348 pixelů. 1981 ···MDA ···CGA 4 barvy, 320×200 1982 · ··Hercules 2 barvy, 720×348 1984 ···EGA 16 barev, 640×350 ···EGC 16 barev, 640×400 ···MCGA ···VGA 256 barev, 320×200 nebo 16 barev, 640×480 ···SVGA až 24bitová ··barevná hloubka, až 800×600

8 Počítače XII – GPU Současnost (2010) Veškeré současné grafické adaptéry (pro obyčejné spotřebitele) podporují 32 bitovou barevnou hloubku. Následující seznam obsahuje některá nejpoužívanější rozlišení. Poměr stran 4:3 ···XGA 1024×768 17“ ···SXGA+ 1400×1050 ···UXGA 1600×1200 21“ ···QXGA 2048×1536 ···QSXGA+ 2800×2100 ···QUXGA 3200×2400 Poměr stran 5:4 či 16:9 ···WXGA 1280×800 ···SXGA 1280×1024 19“ ···WSXGA+ 1680×1050 ···WUXGA 1920×1200 21“ širokoúhlé ···QSXGA 2560×2048 ···SINS 3200x2560

9 Počítače XII – GPU Sběrnice IBM PC ···PC-BUS ···ISA - univerzální 16··bitová ··sběrnice ···ISA, ··AT-BUS - takřka stejná specifikace univerzální 16bitové sběrnice 4,77 MHz (max. 9,6 MB/s), 8 MHz (max. 16 MB/s), 10 MHz (max. 20 MB/s), 12 MHz (max. 24 MB/s) a 16 MHz (max. 32 MB/s) ···MCA ···EISA - 32bitová sběrnice ··zpětně kompatibilní se sběrnicí ISA ···VESA ···VLB - 32bitové rozšíření ke sběrnici ISA, především pro videokarty ···PCI - univerzální 32bitová sběrnice, 33 MHz (max. 132 MB/s), 66 MHz (max. 264 MB/s), 133 MHz (max. 532 MB/s) ···PCI64 - univerzální 64bitová sběrnice, 33 MHz (max. 264 MB/s), 66 MHz (max. 532 MB/s), 133 MHz (max. 1066 MB/s) ···AGP - pro videokarty AGP 8x ···PCIE - univerzální sběrnice (avšak v obvyklé verzi PCIE 16× se používá pouze pro grafické karty; ostatním kartám postačuje sběrnice PCI)

10 Počítače XII – GPU ··AGP - pouze na videokarty (grafické karty) Accelerated Graphics Port (též Advanced Graphics Port) nejedná se v pravém slova smyslu o sběrnici, neboť k AGP lze připojit pouze jedno zařízení. Intel představil první verzi AGP (nazvanou „AGP specification 1.0“) v roce 1997. AGP 8×, používající 32-bitový kanál běžící na 66 MHz (8 bitů za takt) na efektivních 533 MHz umožňující maximální přenosovou rychlost 2133 MB/s (2 GB/s); 0,8 V. ··PCIE - univerzální sběrnice (avšak v obvyklé verzi PCIE 16× se používá pouze pro grafické karty; ostatním kartám postačuje sběrnice PCI) V říjnu 2004 se PCI-Express stává novým standardem pro osobní počítače. Propustnost PCI-E (1.1) je: 16× - 4 GB/s (obousměrně 8 GB/s) Propustnost PCI-E (2.0) je: 16× - 8 GB/s (obousměrně 16 GB/s)

11 Počítače XII – GPU Radeon je značka grafických karet kanadské firmy ATI, dnes vlastněná firmou AMD. Nahradily předchozí řadu Rage v roce 2000. Existuje 7 generací, které se liší podporovanou verzí DirectX. Kromě toho se liší také ve verzi HyperZ, počtu pixel pipeline, velikostí operační paměti a rychlostí grafického procesoru. Nejnovější řada HD 6900 podporuje DirectX 11, ovladače Catalyst 11.4, OpenGL 3.0, Shader model 4.1, PCI-E 16x 2.0 slot, architektuře GPU VLIW4 a další. AMD dnes používá princip 2 i tří GPU střední třídy zapojených v CF (Cross Fire) pro vyšší řadu.

12 Počítače XII – GPU Generace grafických karet ATI RADEON SérieDirectXOpenGLObchodní názevGrafická paměťPopis R1007.01.3 ATI Radeon 7000 64 MB SDR/DDR První Radeon od ATI, byl nástupcem ATI Rage. Jádro bylo vydáno v roce 2000. Byl pro slot AGP. Díky použití technologie HyperZ měl vyšší propustnost a vyšší efektivitu ve fill-rate. Paměti byli použity SDR SDRAM nebo DDR SDRAM. R2008.11.4 Radeon 8500 LE, 8500, 9100 64-256 MB DDR Jádro obsahovalo poprvé částečně programovatelné jednotky... R3009.02.0 Radeon 9500 – 9800 (AGP) X300 - X600, X1050(PCIe) 64-256 MB DDR/DDR2/GDDR 2 Jádro bylo vydáno 2002. Poprvé jak pro AGP tak pro port PCI express R4009.0b2.0 Radeon X700, X800 128-512 MB DDR/DDR2/GDDR 3 Jádro naposledy použité pro port AGP... R5009.0c2.0 Radeon X1000 128-512 MB DDR/DDR2/GDDR 3/GDDR4 R60010.03.0 Radeon HD2000/3000 256-1024 MB DDR2/GDDR3/GD DR4 Jádro R600 bylo první, který podporovalo DirectX 10 od AMD... R70010.13.0 Radeon HD4000/4900 256-2048 MB DDR2/GDDR3/GD DR5 R80011.03.0 Radeon HD5000 GDDR5 paměti a 256-bitová sběrnice

13 Počítače XII – GPU Radeon R800 Sapphire HD 6950 TOXIC (psáno 1.září 2011) Radeon R800 je označení další řady grafických čipů od AMD. Podporuje DirectX 11. Vychází z jádra R700. Je vyráběno 40nm procesem (opticky zmenšený 45nm). Vydání: prázdniny roku 2009. Známé parametry: GPU: AMD Cayman, 40nm proces Frekvence: 880 MHz SPs: 1408 (352 × 4D) TMUs: 88 ROPs: 32 Výkon (single precision): 2,48 TFLOPs Paměti: 2 GB 256bit GDDR5 Frekvence pamětí: 5,2 GHz Spotřeba ve 3D max. : >225 W? Napájení: 6-pin + 8-pin Výstupy: 2× DVI-I, 2× miniDP, HDMI 1.4a Rozhraní: PCIe ×16 Unifikovaná superskalární architektura shaderu.

14 Použity materiály, obrázky a parametry o PC komponentách z www stránek: „svethardware.cz“ „pctuning.cz“ „mironet.cz“ „alza.cz“ „czechcomputer.cz“ „cs.wikipedia.org“ Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí Počítače XII – GPU