Un processeur graphique (GPU) est une puce informatique qui génère des graphismes et des images en réalisant des calculs mathématiques rapides. Les GPU sont employés tant dans les ordinateurs professionnels que personnels. À l’origine, les unités de traitement graphique s’occupaient du rendu des images 2D et 3D, des animations et des vidéos, mais leur champ d’application s’est considérablement élargi.
Comme le processeur central (CPU), l’unité de traitement graphique est un composant essentiel des dispositifs informatiques. Cependant, une différence notable est que l’unité de traitement graphique est spécifiquement conçu pour gérer et accélérer les tâches graphiques, permettant ainsi l’affichage du contenu graphique sur des appareils tels que les PC ou les smartphones.
Un appareil électronique équipé d’un GPU intégré ou distinct peut rendre de manière fluide des graphismes 3D et des contenus vidéo, ce qui le rend idéal pour les jeux et d’autres applications visuelles. Grâce aux avancées technologiques, les unités de traitement graphique sont devenus plus flexibles et programmables, permettant leur utilisation dans une multitude d’applications et de charges de travail au-delà des jeux vidéo. Aujourd’hui, Les unités de traitement graphique sont utilisés pour la production de contenus créatifs, le montage vidéo, le calcul haute performance (HPC) et l’intelligence artificielle (IA).
Que fait un GPU ?
À l’origine de l’informatique, le CPU effectuait les calculs nécessaires pour les applications graphiques, comme le rendu des images 2D et 3D, des animations et des vidéos. Cependant, avec le développement d’applications plus intensives en graphismes, ces demandes ont surchargé le CPU, diminuant ainsi les performances globales de l’ordinateur.
Les unités de traitement graphique ont été développés pour décharger ces tâches des CPU pour les applications graphiques. Un GPU effectue rapidement des calculs liés aux graphismes et en parallèle, permettant un rendu rapide et fluide du contenu à l’écran. En prenant en charge ces calculs, le GPU libère le CPU pour qu’il puisse gérer tout le reste, excepté les tâches liées aux graphismes.
Comment fonctionne un GPU ?
Les unités de traitement graphique utilisent une méthode appelée traitement parallèle, où plusieurs processeurs gèrent différentes parties d’une même tâche. l’unité de traitement graphique dispose également de sa propre RAM pour stocker les données qu’il traite. Cette RAM est spécialement conçue pour contenir les grandes quantités d’informations nécessaires pour des utilisations graphiques intensives.
Pour les applications graphiques, le CPU envoie des instructions au unités de traitement graphique pour dessiner le contenu graphique à l’écran. L’unité de traitement graphique exécute ces instructions en parallèle et à grande vitesse pour afficher le contenu sur l’appareil, un processus connu sous le nom de pipeline graphique ou de rendu.
Applications actuelles des GPU
Les unités de traitement graphique sont largement utilisés pour le jeu sur PC, permettant un rendu fluide et de haute qualité des graphismes. Les unités de traitement graphique modernes sont également adaptés à une variété de tâches plus large que celles pour lesquelles ils ont été initialement conçus, en partie parce qu’ils sont plus programmables qu’auparavant. C’est pourquoi Les unités de traitement graphique sont maintenant également utilisés pour accélérer les charges de travail en IA et pour l’apprentissage automatique (ML).
Voici quelques-unes des applications les plus populaires des GPU :
-
- Accélération du rendu des applications graphiques 2D et 3D en temps réel.
-
- Montage vidéo et création de contenus vidéo.
-
- Graphismes des jeux vidéo.
-
- Accélération des applications ML telles que la reconnaissance d’images et la détection et reconnaissance faciale.
-
- Entraînement des réseaux neuronaux profonds.
Ces dernières années, Les unités de traitement graphique ont également été utilisés pour miner des bitcoins et d’autres cryptomonnaies telles que l’Ethereum. Les unités de traitement graphique peuvent effectuer les calculs mathématiques parallèles à haute vitesse nécessaires pour le minage de cryptomonnaies, une tâche que les ordinateurs portables équipés de CPU classiques ne peuvent pas accomplir.
Types de GPU
On distingue généralement deux types de GPU :
GPU intégrés
Un GPU intégré est intégré à la carte mère de l’ordinateur, ou parfois directement au CPU. Ces systèmes, souvent compacts et légers, nécessitent moins d’espace pour intégrer l’unité de traitement graphique. L’intégration du GPU réduit la consommation d’énergie du système et, dans de nombreux cas, diminue le coût de l’appareil. Cependant, un ordinateur portable avec un GPU intégré n’est souvent pas évolutif. Si les besoins graphiques changent, il peut être nécessaire d’investir dans un nouvel appareil.
Aujourd’hui, il existe des ordinateurs portables de jeu qui répondent aux exigences des jeux modernes, notamment en termes de type et de vitesse d’unité de traitement graphique. Ces ordinateurs portables permettent de rendre les graphismes de différents types de jeux de manière fluide, améliorant ainsi l’expérience des joueurs.
GPU discrets
L’unité de traitement graphique discret, ou dédié, peut être monté sur une carte de circuit séparée. Il se présente généralement sous la forme d’une carte graphique amovible, dotée de capacités puissantes pour des applications intensives en ressources, telles que les jeux 3D. Un GPU discret ajoute plus de puissance de traitement à l’ordinateur et peut être mis à niveau en fonction des besoins de l’utilisateur. Cependant, il consomme plus d’énergie qu’un GPU intégré et génère une chaleur considérable, nécessitant souvent un refroidissement dédié pour maximiser les performances du GPU et de l’ordinateur portable.
Qu’est-ce qu’un GPU cloud ?
Ces dernières années, l’unité de traitement graphique cloud est devenu une alternative aux déploiements traditionnels de GPU. Un unité de traitement graphique cloud convient aux entreprises qui nécessitent une puissance de calcul élevée ou qui doivent travailler avec l’apprentissage automatique ou les visualisations 3D. Un GPU cloud est un service GPU basé sur le cloud ou un GPU virtuel, qui élimine la nécessité de déployer un GPU ou le matériel et les logiciels associés sur un appareil local.
L’hébergement de GPU dans le cloud présente des avantages tels que la libération des ressources locales, l’économie de temps et de coûts, et une plus grande évolutivité. Les utilisateurs peuvent choisir entre différents types d’unité de traitement graphique tout en bénéficiant d’une performance flexible selon leurs besoins. De plus, les utilisateurs peuvent accéder aux Les unités de traitement graphique cloud à la demande via un navigateur web pour une large gamme d’applications, y compris le rendu 3D, l’entraînement de modèles d’apprentissage automatique, les jeux, l’imagerie médicale, la gestion des risques financiers, l’IA générative, le calcul haute performance (HPC) et l’analyse de données.
De nombreux fournisseurs de services cloud, y compris Google, proposent des unités de traitement graphique cloud. Google Cloud offre des GPU haute performance pour de nombreuses applications. Une gamme de types de GPU est disponible, adaptée à une variété de charges de travail, de budgets et de besoins en performance.
GPU vs. CPU
Un GPU peut être intégré à un CPU sur le même circuit électronique, sur une carte graphique ou sur la carte mère d’un PC ou d’un serveur. Les unités de traitement graphique et les CPU sont assez similaires dans leur construction. Cependant, les CPU sont utilisés pour répondre et traiter les instructions de base qui pilotent un ordinateur, tandis que les GPU sont spécifiquement conçus pour rendre rapidement des images et des vidéos en haute résolution.
En essence, les CPU interprètent la plupart des commandes d’un ordinateur, tandis que Les unités de traitement graphique réalisent des calculs mathématiques et géométriques plus complexes pour se concentrer sur le rendu graphique et d’autres applications nécessitant des calculs intensifs.
Les deux processeurs sont disponibles avec différents nombres de cœurs et de transistors. On peut considérer le cœur comme le processeur à l’intérieur du processeur. Chaque cœur peut traiter ses propres tâches ou threads. Un CPU utilise moins de cœurs et exécute les tâches de manière séquentielle. En revanche, une unité de traitement graphique peut avoir des centaines ou des milliers de cœurs, permettant un traitement parallèle et un rendu graphique ultra-rapide.
Un CPU monocœur n’a généralement pas la capacité de traitement parallèle, mais les processeurs multicœurs peuvent effectuer des calculs en parallèle en combinant plusieurs CPU sur la même puce. Les unités de traitement graphique peuvent également contenir plus de transistors qu’un CPU. De plus, un CPU a une vitesse d’horloge plus élevée, ce qui signifie qu’il peut effectuer un calcul individuel plus rapidement qu’un GPU, ce qui le rend souvent mieux équipé pour gérer les tâches informatiques de base.
Les GPU et les cartes graphiques sont-ils identiques ?
Les termes GPU et carte graphique sont parfois utilisés de manière interchangeable, mais il existe des distinctions importantes entre les deux. La principale différence réside dans le fait que le GPU est une unité spécifique au sein d’une carte graphique. L’unité de traitement graphique est l’élément qui effectue le traitement des images et des graphismes. La carte graphique, quant à elle, est le composant qui présente les images à l’écran.
