Co je to hardwarová akcelerace a jak je to užitečné?

Hardwarová akcelerace využívá speciálně vytvořený počítačový hardware (tj. křemíkové mikročipy) k provádění úzké sady úkolů rychleji než univerzální procesor (centrální procesorová jednotka).

Co to pro vás jako uživatele znamená? Ve svých aplikacích budete mít často možnost zapnout nebo vypnout hardwarovou akceleraci. Jak užitečná je hardwarová akcelerace a co dělá?

Co je hardwarová akcelerace (jednoduchá edice)

Zde je jednoduché vysvětlení hardwarové akcelerace . Přeskočit na další část pro podrobný pohled na proces.

CPU ve vašem počítači dokáže vyřešit téměř jakýkoli typ matematického problému. Obvody CPU používají více komponent k řešení mnoha druhů úkolů. Zabírají více místa, generují více tepla a nejsou tak elegantně navrženy jako obvod postavený pro jednu práci.

S hardwarovou akcelerací provádí speciální integrovaný obvod nebo mikroprocesor jeden konkrétní úkol nebo úzkou sadu souvisejících úloh. Design obvodu není zbytečný na nic jiného, ​​a to poskytuje významnou výkonnostní výhodu.

Někdy je tento hardware zabudován do samotného CPU. Většina moderních procesorů má vyhrazené interní sekce, které urychlují konkrétní typy matematiky používané pro úkoly, jako jsou kódování videa a šifrování.

Stručně řečeno, hardwarová akcelerace znamená dát konkrétní práci jedinečnému kusu hardwaru, který je hnacím motorem obchodu a houpá se na něm.

Jaké jsou výhody hardwarové akcelerace ?

Jak prospívá hardwarová akcelerace aplikaci, kterou používáte? Často to závisí na typu hardwaru a typu zrychlení, ale pro většinu situací platí obvyklé výhody.

Hardwarová akcelerace výrazně zvyšuje výkon. Vaše aplikace poběží plynuleji nebo aplikace dokončí úkol za mnohem kratší dobu.

Uvolní váš procesor a bude moci dělat další věci vedoucí k zlepšený výkon systému. CPU může uvolnit práci na specializovaném hardwaru a poté pokračovat, například spuštěním videoher současně se streamováním videí nebo pomocí aplikace jako Svár.

Hardwarová akcelerace může být u zařízení napájených z baterie zásadní. Proto váš smartphone nebo tablet dokáže přehrávat video po tak dlouhou dobu, aniž byste museli nabíjet baterii. Malý specializovaný čip téměř vždy spotřebuje méně energie než velký a složitý procesor.

Existují nevýhody hardwarové akcelerace?

V obecně, hardwarová akcelerace je něco, co budete chtít nechat na, ale existují případy, kdy to může být nevýhoda.

Hardwarová akcelerace často způsobuje nestabilitu. Přestože jsou CPU pomalé, bývají vysoce spolehlivé. Například nemá smysl, aby hardwarová akcelerace zrychlovala export videa a poté měl proces zhroucení, než bude dokončen.

Hardwarová akcelerace je pro nový vývoj nepružná. Například můžete mít v počítači hardwarovou akceleraci pro konkrétní metodu kódování videa, ale pokud přijde něco lepšího, budete si muset na jeho podporu koupit nový hardware.

Typ hardwarové akcelerace, kterou váš systém podporuje, nemusí nabízet nejlepší výsledky. Pokud tedy upřednostňujete kvalitu před rychlostí, bylo by v některých případech lepší nechat práci zpracovat CPU. Například pokud nemáte hardwarovou podporu pro kódování HEVC, ale chcete jeho kvalitativní výhody oproti kodeku H.264, budete se muset spolehnout na kódování založené na CPU.

Kde Mohu použít hardwarovou akceleraci?

Existuje příliš mnoho forem hardwarové akcelerace, než je zde můžete všechny vyjmenovat, ale zde je několik běžných, s nimiž se jako průměrný uživatel počítače setkáte.

Hardwarová akcelerace prohlížeče

Webové prohlížeče mohou být překvapivě aplikace náročné na CPU. Moderní webové stránky mají efektní grafické efekty a věrné památky a zvuky. Webové aplikace využívající 3D grafiku těží z hardwarové akcelerace GPU.

Hardwarová akcelerace je v těchto aplikacích obvykle zapnutá ve výchozím nastavení a měli byste ji deaktivovat pouze pro řešení problémů.

Video Encoding Acceleration

Většina procesorů má nyní akceleraci pro společný video standard H.264 a podporu pro H. 265 také roste.

Nedávné grafické procesory Nvidia mají také vyhrazený čip kodéru „NVENC“, který přebírá práci se záznamem nebo streamováním herních záběrů, aby to nemělo vliv na výkon hry.

Aplikace, jako je Adobe Premiere Pro nabízí hardwarovou akceleraci založenou na GPU, čímž zvyšuje výkon při úpravách a exportu projektů.

GPGPU (GPU) pro všeobecné použití

Grafické procesory zahájily svůj život jako 3D grafické akcelerátory, ale moderní GPU dokážou velmi rychle provést poměrně širokou škálu jednoduchých operací. Tyto procesory se skládají ze stovek nebo tisíců jednoduchých malých procesorů, které fungují paralelně.

Díky tomu jsou ideální pro určité typy datových krizí, které je třeba spustit pomocí algoritmu. GPU jsou navrženy tímto způsobem, protože vykreslování grafiky zahrnuje paralelní zpracování hodnot pixelů. Váš grafický procesor tedy určuje, jak by měl každý z milionů pixelů na obrazovce vypadat současně. Ukazuje se, že z tohoto přístupu k výpočtu těží také aplikace hlubokého učení a dolování dat.

Ray Tracing and Machine Learning Acceleration

Vývojáři GPU nyní přidali vyhrazené koprocesory, které vykonávají ještě specializovanější práci než jádra GPU.

Nejnovější generace grafických procesorů Nvidia má speciální komponenty, které urychlují matematiku sledování paprsku, což je metoda kreslení 3D grafiky pomocí simulace šíření světla scénou.

Tyto GPU mají další procesor, který je velmi dobrý v provádění takzvané „tenzorové“ matematiky. Jsou užitečné v aplikacích, které využívají strojové učení neuronových sítí, což se stává běžnějším v každodenních počítačových úlohách.

Akcelerace je všude

Hardwarová akcelerace je dnes téměř v každém výpočetním zařízení a jelikož se některé počítačové úlohy stávají populárními, počítačoví vědci vytvoří ještě více specializovaných systémů, aby fungovaly rychleji a efektivněji.

Takže se pohodlně usaďte a užijte si rychlost!

Související příspěvky: