GPU là gì? Phân loại, chức năng và ứng dụng của GPU

Trong thế giới công nghệ hiện đại, GPU (Graphics Processing Unit) đóng vai trò quan trọng như một bộ xử lý đồ họa chuyên dụng. Từ việc tạo ra hình ảnh chất lượng cao trên màn hình cho đến việc hỗ trợ các tác vụ tính toán phức tạp, GPU đã trở thành một thành phần không thể thiếu trong nhiều thiết bị công nghệ. Với khả năng xử lý song song hàng nghìn tác vụ cùng lúc, GPU giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống máy tính, đặc biệt trong các ứng dụng như chơi game, thiết kế đồ họa, và chỉnh sửa video. Trong bài viết này, Digitech JSC tìm hiểu chi tiết GPU là gì? Chức năng và phân loại GPU phổ biến hiện nay.

GPU là gì?

GPU ( viết tắt của Graphics Processing Unit) là bộ xử lý đồ họa, một vi mạch chuyên dụng được thiết kế để xử lý các tác vụ liên quan đến đồ họa và tính toán song song. GPU đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra hình ảnh trên màn hình, hỗ trợ cho CPU trong việc xử lý các tác vụ đồ họa nặng như chơi game, thiết kế đồ họa, và chỉnh sửa video.

Tham khảo thêm >> CPU là gì?

Chức năng của GPU

Chức năng chính của GPU (Graphics Processing Unit) là xử lý các tác vụ liên quan đến đồ họa và tính toán song song. Dưới đây là một số chức năng chính của GPU:

Xử lý đồ họa:

GPU chuyên xử lý các tác vụ liên quan đến hình ảnh và video, giúp tăng tốc độ và chất lượng hiển thị đồ họa. Nó thực hiện các phép tính hình học để tái tạo không gian đa chiều trên màn hình và áp dụng hiệu ứng để tạo ra các kết cấu phức tạp.

Tính toán song song:

Khả năng thực hiện cùng một phép toán trên nhiều dữ liệu cùng lúc, giúp tăng hiệu suất trong các tác vụ điện toán chuyên sâu như máy học và chỉnh sửa video.

Hỗ trợ CPU:

Giảm tải công việc cho CPU, cho phép CPU tập trung vào các nhiệm vụ khác. Điều này giúp tăng hiệu suất tổng thể của hệ thống khi chạy các ứng dụng đồ họa chuyên sâu.

Ứng dụng trong game và thiết kế:

GPU giúp vận hành các tựa game 3D mượt mà và hỗ trợ các phần mềm kiến trúc hoạt động ổn định hơn. Nó cũng được sử dụng trong các phần mềm như After Effects và Adobe Premiere để nâng cao quá trình xử lý video và hình ảnh.

Các loại GPU phổ biến 

Phân loại theo tích hợp

GPU tích hợp (Onboard):

Được tích hợp sẵn trên CPU hoặc bo mạch chủ, thường có khả năng xử lý hạn chế hơn.

GPU rời:

Được sản xuất bởi các hãng như Nvidia và AMD, cung cấp hiệu suất cao hơn cho các tác vụ đồ họa nặng.

Phân loại theo nhà sản xuất

Dưới đây là một số loại GPU phổ biến hiện nay, được phân loại theo nhà sản xuất:

GPU của NVIDIA

• GeForce GTX Series: Dòng phổ thông, giá phải chăng hơn, phù hợp cho các tác vụ chơi game nhẹ và trung bình.
• GeForce RTX Series: Sử dụng công nghệ tái tạo độ phản chiếu của ánh sáng, mang lại hình ảnh trung thực và độ nét cao. Các model nổi bật bao gồm RTX 3060, RTX 3070, RTX 3080, RTX 3090.
• NVIDIA Titan Series: Là dòng card đồ họa cao cấp nhất của NVIDIA, được trang bị nhiều công nghệ hiện đại và hiệu suất siêu khủng.
• Quadro Series: Dành cho người dùng chuyên nghiệp, thường được sử dụng trong các tác vụ thiết kế đồ họa và dựng phim.

GPU của AMD

• Radeon RX 500 Series: Sử dụng kiến trúc GCN thế hệ thứ 4, nhắm vào thị trường tầm trung và tầm thấp.
• Radeon RX 5000 Series: Sử dụng kiến trúc RDNA, mang lại hiệu suất tốt hơn so với thế hệ trước.
• Radeon RX 6000 Series: Dựa trên kiến trúc RDNA 2, mang lại hiệu suất cao hơn nữa.
• Radeon RX Vega: Dòng card đồ họa cuối cùng sử dụng kiến trúc Graphics Core Next (GCN).

GPU của Intel

• Intel HD Graphics: Tích hợp trong CPU, thường được sử dụng cho các tác vụ cơ bản.
• Iris Graphics và Iris Pro Graphics: Là các dòng card đồ họa tích hợp cao cấp hơn của Intel, mang lại hiệu suất tốt hơn.
• Intel ARC: Dòng card đồ họa mới của Intel, tích hợp máy học và tăng tốc đồ họa.

Tham khảo thêm >> Máy chủ Server chính hãng

Cách phân biệt GPU và CPU

Để phân biệt GPU (Graphics Processing Unit) và CPU (Central Processing Unit), bạn cần hiểu rõ về chức năng, thiết kế và cách chúng xử lý dữ liệu. Dưới đây là một số điểm khác biệt chính:

Chức năng chính

• CPU: Là bộ xử lý trung tâm của máy tính, chịu trách nhiệm thực hiện hầu hết các tác vụ chung như duyệt web, soạn thảo văn bản, lập trình, v.v. Nó được ví như “bộ não” của máy tính.
• GPU: Chuyên về xử lý đồ họa, video và các tác vụ tính toán song song. Nó được thiết kế để tăng tốc cho các ứng dụng đồ họa như chơi game, render 3D, và xử lý video.

Cách xử lý dữ liệu

• CPU: Xử lý dữ liệu theo tuần tự (serial processing), phù hợp với các tác vụ đòi hỏi logic và thực hiện theo thứ tự.
• GPU: Xử lý dữ liệu song song (parallel processing), có thể thực hiện hàng nghìn phép toán cùng lúc, lý tưởng cho các tác vụ đồ họa và tính toán phức tạp.

Số lượng lõi và hiệu suất

• CPU: Có ít lõi hơn nhưng mỗi lõi mạnh mẽ, phù hợp cho các tác vụ đòi hỏi sức mạnh đơn luồng cao như lập trình và giải mã video.
• GPU: Có hàng trăm đến hàng nghìn lõi nhỏ hơn, được tối ưu hóa cho việc xử lý song song, mang lại hiệu suất vượt trội cho các ứng dụng đồ họa.

Tốc độ và độ trễ

• CPU: Nhấn mạnh vào độ trễ thấp (latency), giúp phản hồi nhanh chóng cho các tác vụ đơn lẻ.
• GPU: Nhấn mạnh vào throughput cao, giúp xử lý nhiều dữ liệu cùng lúc nhưng có thể có độ trễ cao hơn trong các tác vụ đơn lẻ.

Sử dụng bộ nhớ

• CPU: Cần nhiều bộ nhớ hơn để lưu trữ và xử lý dữ liệu phức tạp.
• GPU: Cần ít bộ nhớ hơn nhưng có thể chia sẻ RAM với hệ thống để tăng hiệu suất trong các tác vụ đồ họa.

Tóm lại, CPU là bộ xử lý đa năng cho các tác vụ chung, trong khi GPU chuyên về xử lý đồ họa và tính toán song song.

Ứng dụng của GPU trong các lĩnh vực đời sống

GPU (Graphics Processing Unit) đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống hiện nay, từ giải trí đến công việc chuyên nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng nổi bật của GPU:

Lĩnh vực Game

• Chơi game: GPU giúp tạo ra hình ảnh mượt mà và sống động trong các tựa game như League of Legends, PUBG, và Call of Duty. Nó đảm bảo trải nghiệm chơi game không bị giật lag, mang lại hình ảnh chân thực và tốc độ khung hình cao.
• Streamer và Game thủ: Những người làm nghề streamer hoặc game thủ chuyên nghiệp cần GPU mạnh mẽ để xử lý các tác vụ đồ họa nặng, giúp họ có trải nghiệm chơi game tốt hơn.

Lĩnh vực Đồ họa Hình ảnh và Video

• Thiết kế đồ họa: GPU hỗ trợ các kỹ sư thiết kế trong việc dựng hình và tạo ra các hình ảnh chất lượng cao. Các lõi Cuda của GPU giúp tăng tốc quá trình này.
• Chỉnh sửa video: Trong việc làm video, đặc biệt là video 2K và 4K, GPU giúp xử lý và nâng cao hiệu ứng của video một cách nhanh chóng và mượt mà, tránh tình trạng giật lag.

Lĩnh vực Khoa học và Y khoa

• Nghiên cứu khoa học: GPU được sử dụng để tăng tốc độ tính toán trong các mô hình khoa học, giúp giải quyết các vấn đề phức tạp nhanh hơn.
• Y khoa: Trong y khoa, GPU hỗ trợ việc xử lý hình ảnh nội soi, X-Ray, và siêu âm, giúp các bác sĩ chẩn đoán bệnh chính xác hơn.

Lĩnh vực Điện tử và Tài chính

• Thăm dò dầu khí và mô hình tài chính: GPU giúp tăng tốc độ tính toán trong các mô hình phức tạp, hỗ trợ việc phân tích dữ liệu lớn và dự đoán xu hướng thị trường.

GPU không chỉ đóng vai trò quan trọng trong giải trí mà còn là công cụ mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực chuyên nghiệp, từ thiết kế đồ họa đến nghiên cứu khoa học và y khoa.

Trên đây là những thông tin quan trọng về GPU là gì? Chức năng của GPU là gì? GPU là một thành phần quan trọng trong hệ thống máy tính, chuyên về xử lý đồ họa và tính toán song song. Với khả năng vượt trội trong việc tạo ra hình ảnh chất lượng cao và hỗ trợ các tác vụ đòi hỏi hiệu suất cao, GPU đã trở thành một phần không thể thiếu trong cả công việc và giải trí. Sự khác biệt rõ ràng giữa GPU và CPU cho thấy mỗi loại bộ xử lý đều có vai trò riêng biệt nhưng bổ trợ lẫn nhau để mang lại trải nghiệm sử dụng máy tính mượt mà và hiệu quả.