Grafiikkaprosessorit

Grafiikkaprosessorit, tai GPU:t, ovat prosessorityyppejä, jotka on suunniteltu erityisesti grafiikan renderöintiin sekä rinnakkaiseen laskentaan. Niillä on usein suuri määrä pienempiä ytimiä, jotka voivat työskennellä samanaikaisesti. Tämä mahdollistaa tehokkaan kuvien ja videon käsittelyn sekä monien laskentatehtävien kiihdyttämisen.

Historia: 1990-luvulla grafiikkaprosessorit alkoivat olla kiinteäfunktiollisia laitteita, mutta ohjelmoitavat shader-ohjelmointi yleistyivät 2000-luvulla. Tämän jälkeen GPU:ista kehittyi massiivisesti rinnakkaislaskennan työkaluja, ja 2010-luvulla reaaliaikainen ray tracing sekä tekoälyä kiihdyttävät ominaisuudet tulivat yleisemmiksi.

Arkkitehtuuri: GPUs koostuvat suuresta määristä samanaikaisia laskentayksiköitä ja suuresta muistista (VRAM/GDDR). Ne käyttävät SIMD- eli rinnakkaislaskentaa, minkä ansiosta samaan aikaan voidaan käsitellä lukuisia datapisteitä. Modernit ratkaisut sisältävät myös erikoisyksiköitä tekoälyä varten (tensor-ytimet) sekä säteenseurantakiihdyttimiä (RT-ytimet).

Tyypit ja käyttökohteet: Eri tarpeisiin on sekä erillisiä että integroidun grafiikan tarjoavia ratkaisuja, sekä yhdistettyjä ratkaisuja (APU). GPU:ta käytetään pelaamiseen, ammatilliseen visualisointiin, tieteelliseen soveltamiseen sekä tekoälytehtäviin ja suurten laskentojen kiihdytykseen.

Käyttö ja ohjelmointi: GPU-ohjelmointi tapahtuu sekä grafiikka- ja renderöintirajapintojen että compute-rajapintojen kautta. Suositut API:t ovat DirectX, Vulkan ja OpenGL, sekä compute-kielet kuten CUDA (NVIDIA) ja OpenCL (monikäyttöinen).