Przyspieszenie sprzętowe wykorzystuje specjalnie zbudowany sprzęt komputerowy (tj. mikroukłady krzemowe) do wykonywania wąskiego zestawu zadań szybciej niż CPU (jednostka centralna).
Co to oznacza dla Ciebie jako użytkownika? Często będziesz mieć możliwość włączenia lub wyłączenia akceleracji sprzętowej w swoich aplikacjach. Jak przydatne jest przyspieszenie sprzętowe i do czego służy?
Co to jest przyspieszenie sprzętowe (wersja prosta)
Oto proste wyjaśnienie akceleracji sprzętowej. Przejdź do następnej sekcji, aby dokładniej przyjrzeć się temu procesowi.
Procesor w Twoim komputerze może rozwiązać niemal każdy rodzaj problemu matematycznego. Obwody procesora wykorzystują więcej komponentów do radzenia sobie z wieloma rodzajami zadań. Zajmują więcej miejsca, generują więcej ciepła i nie są tak elegancko zaprojektowane, jak obwód zbudowany do jednego zadania.
Dzięki akceleracji sprzętowej specjalny układ scalony lub mikroprocesor wykonuje jedno określone zadanie lub wąski zestaw powiązanych zadań. Projekt obwodu nie jest marnowany na nic innego, co zapewnia znaczną przewagę wydajności.
Czasami sprzęt jest wbudowany w sam procesor. Większość nowoczesnych procesorów ma dedykowane sekcje wewnętrzne, które przyspieszają określone typy matematyki używane do zadań, takich jak kodowanie wideo i szyfrowanie.
Krótko mówiąc, akceleracja sprzętowa oznacza powierzenie konkretnej pracy unikalnemu sprzętowi, który jest jednym zamachem i kołysze się na nim.
Jakie są zalety akceleracji sprzętowej?
W jaki sposób akceleracja sprzętowa jest korzystna dla używanej aplikacji? Często zależy to od rodzaju sprzętu i rodzaju akceleracji, ale zwykłe korzyści dotyczą większości sytuacji.
- Przyspieszenie sprzętowe znacznie poprawia wydajność. Twoja aplikacja będzie działać płynniej lub aplikacja wykona zadanie w znacznie krótszym czasie.
- Zwalnia procesor do innych czynności prowadzących do poprawy wydajności systemu. Procesor może odciążyć pracę na wyspecjalizowanym sprzęcie, a następnie zająć się, na przykład, uruchamianiem gier wideo jednocześnie z przesyłaniem strumieniowym filmów lub korzystaniem z aplikacji takiej jak Discord.
- Przyspieszenie sprzętowe może mieć kluczowe znaczenie dla urządzeń zasilanych bateryjnie. To dlatego Twój smartfon lub tablet może odtwarzać wideo przez tak długi czas bez tankowania baterii. Mały wyspecjalizowany układ prawie zawsze zużywa mniej energii niż duży, złożony procesor.
Czy istnieją wady akceleracji sprzętowej?
Ogólnie rzecz biorąc, akceleracja sprzętowa jest czymś, co warto pozostawić włączone, ale w niektórych przypadkach może to być wadą.
- Przyspieszenie sprzętowe często powoduje niestabilność. Pomimo powolnego procesora, procesory wydają się być wysoce niezawodne. Na przykład nie ma sensu przyspieszanie eksportu wideo przez akcelerację sprzętową, a następnie awarię procesu przed jego zakończeniem.
- Przyspieszenie sprzętowe jest nieelastyczne wobec nowych rozwiązań. Na przykład możesz mieć akcelerację sprzętową w komputerze dla określonej metody kodowania wideo, ale jeśli pojawi się coś lepszego, będziesz musiał kupić nowy sprzęt, aby to obsługiwać.
- Typ akceleracji sprzętowej obsługiwanej przez system może nie zapewniać najlepszych wyników. Więc jeśli przedkładasz jakość nad szybkość, w niektórych przypadkach lepiej byłoby pozwolić procesorowi na obsługę pracy. Na przykład, jeśli nie masz sprzętowego wsparcia dla kodowania HEVC, ale chcesz jego przewagi jakościowej nad KODEKEM H.264, będziesz musiał polegać na kodowaniu opartym na procesorze.
Gdzie mogę użyć akceleracji sprzętowej?
Istnieje zbyt wiele form akceleracji sprzętowej, aby wymienić je wszystkie tutaj, ale oto kilka typowych, z którymi spotkasz się jako przeciętny użytkownik komputera.
Przyspieszenie sprzętowe przeglądarki
Przeglądarki internetowe mogą być aplikacjami obciążającymi zaskakująco dużo procesora. Nowoczesne strony internetowe mają fantazyjne efekty graficzne oraz obrazy i dźwięki o wysokiej wierności. Aplikacje internetowe korzystające z grafiki 3D korzystają z akceleracji sprzętowej GPU.
Przyspieszenie sprzętowe jest zwykle domyślnie włączone w tych aplikacjach i należy je wyłączyć tylko dla rozwiązywanie problemów.
Przyspieszenie kodowania wideo
- Większość procesorów ma teraz akcelerację dla popularnych H.264, rośnie też obsługa H.265.
- Najnowsze procesory graficzne Nvidia mają również dedykowany układ kodujący „NVENC”, który przejmuje pracę nad nagrywaniem lub przesyłaniem strumieniowym materiału z gry, aby nie wpływał na wydajność gry.
- Aplikacje, takie jak Adobe Premiere Pro oferuje akcelerację sprzętową opartą na GPU, poprawiając w ten sposób wydajność podczas edycji i eksportu projektów.
Przyspieszenie GPGPU (GPU ogólnego przeznaczenia)
Procesory graficzne zaczęły funkcjonować jako akceleratory grafiki 3D, ale nowoczesne procesory graficzne mogą bardzo szybko wykonywać dość szeroki zakres prostych operacji. Procesory te składają się z setek lub tysięcy prostych, małych procesorów, które działają równolegle.
To sprawia, że są idealne do niektórych rodzajów przetwarzania danych, które muszą być przetwarzane przez algorytm. Procesory GPU są projektowane w ten sposób, ponieważ renderowanie grafiki wymaga równoległego przetwarzania wartości pikseli. Twój procesor graficzny określa więc, jak każdy z milionów pikseli na ekranie powinien wyglądać w tym samym czasie. Okazuje się, że aplikacje do głębokiego uczenia i eksploracji danych również korzystają z tego podejścia do obliczeń.
Przyspieszenie śledzenia promieni i uczenia maszynowego
Programiści GPU dodali teraz dedykowane koprocesory, które wykonują jeszcze bardziej wyspecjalizowaną pracę niż rdzenie GPU.
- Najnowsza generacja procesorów graficznych Nvidia ma specjalne komponenty, które przyspieszają matematykę ray tracing, czyli metoda rysowania grafiki 3D poprzez symulację światło rozchodzi się po scenie.
- Te procesory graficzne mają dodatkowy procesor, który bardzo dobrze radzi sobie z tak zwaną matematyką „tensorów”. Są one przydatne w aplikacjach wykorzystujących uczenie maszynowe sieci neuronowych, które staje się coraz bardziej powszechne w codziennych zadaniach obliczeniowych.
Przyspieszenie jest wszędzie
W dzisiejszych czasach prawie każde urządzenie komputerowe ma przyspieszenie sprzętowe, a ponieważ niektóre zadania obliczeniowe stają się popularne, informatycy będą tworzyć jeszcze więcej dedykowanych systemów, aby działały szybciej i wydajniej.
Więc usiądź wygodnie i ciesz się prędkością!
