Grafiikkapiirit

Grafiikkapiirit ovat erikoistuneita integroituja piirejä, jotka on suunniteltu tuottamaan ja käsittelemään visuaalista sisältöä digitaalisissa laitteissa. Niitä käytetään sekä 2D- että 3D-grafiikan luomiseen sekä videovirtojen käsittelyyn ja näytön lopulliseen renderöintiin. Grafiikkapiirit voivat toimia itsenäisesti näytönohjaimina tai olla osa suurempaa järjestelmäpiiriä.

Niiden toiminta perustuu rinnakkaiseen laskennalliseen arkkitehtuuriin: ne sisältävät useita samanaikaisia laskuryhmiä, kuten varjostus- ja geometriaprosessoreita, tekstuuriyksiköitä sekä rasterointi- ja muistiohjainmoduuleja. Näiden komponenttien yhteistyö mahdollistaa suurten grafiikkakuormien tehokkaan käsittelyn sekä 2D- että 3D-grafiikassa. Grafiikkapiireillä on usein oma muistiliittymä, kuten VRAM, GDDR tai HBM, jolla ne tallentavat tekstuureja, kehykset ja muut välimuistit.

Tyyppien osalta on kyse integraatioasteesta: integroidut grafiikkapiirit (iGPU), jotka ovat osa prosessoriytintä tai järjestelmäpiiriä (SoC); erilliset näytönohjaimet, jotka liitetään tietokoneen PCIe-väylään; sekä mobiililaitteissa yleisin ratkaisu, jossa grafiikkayksikkö on integroitu SoC:iin.

Ohjelmointi ja standardit: grafiikkapiirit tukevat ohjelmallisesti määriteltyjä ohjelmointirajapintoja, kuten OpenGL, DirectX, Vulkan tai Metal. Ne voivat tukea myös laskentaprosesseja (GPGPU) käyttämällä compute-rajapintoja kuten CUDA tai OpenCL. Modernit piirit sisältävät reaaliaikaisen säteenseurantaa (ray tracing) sekä tekoälyä hyödyntäviä ominaisuuksia.

Käyttö ja kehitystrendit: grafiikkapiirit ovat keskeisiä pelaamisessa, ammattisommittelussa ja visuaalisessa laskennassa. Trendinä ovat parempi energiatehokkuus, suurempi muistibandwith sekä uusien teknologioiden kuten säteenseurantaa ja tekoälyä hyödyntävien ominaisuuksien laajempi tuki.