Che cos’è l’accelerazione hardware e in che modo è utile?

L’accelerazione hardware utilizza hardware del computer appositamente costruito (ad es. microchip di silicio) per eseguire una serie ristretta di attività più velocemente di un CPU (unità di elaborazione centrale).

Cosa significa per te come utente? Avrai spesso la possibilità di attivare o disattivare l’accelerazione hardware nelle tue applicazioni. Quindi quanto è utile l’accelerazione hardware e cosa fa?

Che cos’è l’accelerazione hardware (edizione semplice)

Ecco una semplice spiegazione dell’accelerazione hardware. Passa alla sezione successiva per uno sguardo approfondito al processo.

La CPU del tuo computer può risolvere praticamente qualsiasi tipo di problema matematico. I circuiti della CPU utilizzano più componenti per gestire molti tipi di attività. Occupano più spazio, generano più calore e non sono progettati elegantemente come un circuito costruito per un singolo lavoro.

Con l’accelerazione hardware, uno speciale circuito integrato o microprocessore esegue un’attività specifica o una serie ristretta di attività correlate. Il design del circuito non viene sprecato in nient’altro e questo fornisce un significativo vantaggio in termini di prestazioni.

A volte l’hardware è integrato nella CPU stessa. La maggior parte delle CPU moderne ha sezioni interne dedicate che accelerano tipi specifici di matematica utilizzati per attività come codifica video e crittografia.

In breve, l’accelerazione hardware significa dare un lavoro specifico a un pezzo unico di hardware che è un gioco da ragazzi e che si diverte.

Quali sono i vantaggi dell’accelerazione hardware?

In che modo l’accelerazione hardware è vantaggiosa per l’applicazione che stai utilizzando? Spesso dipende dal tipo di hardware e dal tipo di accelerazione, ma i soliti vantaggi si applicano alla maggior parte delle situazioni.

• L’accelerazione hardware migliora notevolmente le prestazioni. La tua applicazione verrà eseguita in modo più fluido o l’applicazione completerà un’attività in un tempo molto più breve.

• Libera la tua CPU per fare altre cose che portano a miglioramento delle prestazioni del sistema. La CPU può scaricare il lavoro sull’hardware specializzato e quindi andare avanti, ad esempio, eseguendo videogiochi contemporaneamente allo streaming di video o utilizzando un’applicazione come Discord.

• L’accelerazione hardware può essere cruciale per i dispositivi alimentati a batteria. Ecco perché il tuo smartphone o tablet può riprodurre video per così tanto tempo senza scaricare la batteria. Un piccolo chip specializzato consuma quasi sempre meno energia di una CPU grande e complessa.

Ci sono svantaggi nell’accelerazione hardware?

In generale, l’accelerazione hardware è qualcosa che vorrai lasciare, ma ci sono alcuni casi in cui può essere uno svantaggio.

• L’accelerazione hardware spesso causa instabilità. Nonostante siano lente, le CPU tendono ad essere altamente affidabili. Ad esempio, non ha molto senso che l’accelerazione hardware acceleri le esportazioni di video e quindi il processo si arresti prima che finisca.

• L’accelerazione hardware è inflessibile ai nuovi sviluppi. Ad esempio, potresti avere l’accelerazione hardware nel tuo computer per un metodo di codifica video specifico, ma se arriva qualcosa di meglio dovrai acquistare nuovo hardware per supportarlo.

• Il tipo di accelerazione hardware supportata dal sistema potrebbe non offrire i migliori risultati. Quindi, se si preferisce la qualità alla velocità, sarebbe meglio lasciare che la CPU gestisca il lavoro in alcuni casi. Ad esempio, se non disponi del supporto hardware per la codifica HEVC ma desideri i suoi vantaggi in termini di qualità rispetto al CODEC H.264, dovrai fare affidamento sulla codifica basata sulla CPU.

Dove posso usare l’accelerazione hardware?

Ci sono troppe forme di accelerazione hardware disponibili per elencarle tutte qui, ma eccone alcune comuni che incontrerai come utente medio di computer.

Accelerazione hardware del browser

I browser Web possono essere sorprendentemente applicazioni pesanti per la CPU. I siti Web moderni hanno effetti grafici fantasiosi e immagini e suoni ad alta fedeltà. Le applicazioni Web che utilizzano la grafica 3D beneficiano dell’accelerazione hardware della GPU.

L’accelerazione hardware è solitamente attiva per impostazione predefinita in queste applicazioni e dovresti disabilitarla solo per risoluzione dei problemi.

Accelerazione della codifica video

• La maggior parte delle CPU ora dispone dell’accelerazione per i standard video H.264 e sta crescendo anche il supporto per H.265.
• Le recenti GPU Nvidia hanno anche un chip encoder”NVENC”dedicato che si occupa del lavoro di registrazione o streaming di filmati di gioco in modo che non influiscano sulle prestazioni del gioco.
• Applicazioni come Adobe Premiere Pro offre un’accelerazione hardware basata su GPU, migliorando così le prestazioni durante la modifica e l’esportazione dei progetti.

Accelerazione GPGPU (GPU per uso generico)

I processori grafici sono nati come acceleratori grafici 3D, ma le moderne GPU possono eseguire una gamma piuttosto ampia di semplici operazioni molto rapidamente. Questi processori sono costituiti da centinaia o migliaia di semplici processori di piccole dimensioni che funzionano tutti in parallelo.

Questo li rende ideali per determinati tipi di elaborazione dati che devono essere eseguiti tramite un algoritmo. Le GPU sono progettate in questo modo perché il rendering della grafica implica l’elaborazione dei valori dei pixel in parallelo. Quindi la tua GPU determina l’aspetto simultaneo di ciascuno dei milioni di pixel sullo schermo. Si scopre che anche le applicazioni di deep learning e data mining traggono vantaggio da questo approccio al calcolo.

Ray Tracing e accelerazione dell’apprendimento automatico

Gli sviluppatori GPU hanno ora aggiunto coprocessori dedicati che svolgono un lavoro ancora più specializzato rispetto ai core GPU.

• L’ultima generazione di GPU Nvidia ha componenti speciali che accelerano la matematica di ray tracing, che è un metodo per disegnare grafica 3D simulando come la luce si propaga attraverso una scena.
• Queste GPU hanno un processore aggiuntivo che è molto bravo a fare la cosiddetta matematica”tensore”. Questi sono utili nelle applicazioni che utilizzano l’apprendimento automatico della rete neurale, che sta diventando sempre più comune nelle attività informatiche quotidiane.

L’accelerazione è ovunque

Al giorno d’oggi c’è un’accelerazione hardware in quasi tutti i dispositivi informatici e man mano che alcuni lavori informatici diventano popolari, gli informatici creeranno sistemi ancora più dedicati per farli funzionare in modo più rapido ed efficiente.

Quindi siediti e goditi la velocità!