Chọn MENU

GPU là gì? Cấu tạo và ứng dụng của GPU trong hệ thống máy tính

GPU là gì? GPU để làm gì? Với bạn đọc là game thủ hay nhân viên thiết kế đồ họa thì chắc chắn khái niệm GPU không còn quá xa lạ. Trong thời đại 4.0 hiện nay, GPU đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống máy tính hiện nay. Bài viết sau đây của Việt Tuấn sẽ giải đáp từ A-Z cho bạn đọc xoay quanh GPU máy tính là gì!

gpu-la-gi.jpg
GPU là gì? Cấu tạo và ứng dụng của GPU trong hệ thống máy tính

GPU là gì?

GPU là gì? Giải thích cho câu hỏi này thì GPU (Graphics Processing Unit) là thiết bị xử lý chuyên dụng cho các tác vụ đồ họa trên máy tính. GPU đã trở thành một trong những công nghệ điện toán quan trọng nhất với khả năng kết xuất đồ họa và video. 

Hiện nay, bên cạnh vai trò hỗ trợ quá trình chơi game, thiết kế đồ họa, video game thì GPU đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sáng tạo và trí tuệ nhân tạo (AI).

gpu
GPU (Graphics Processing Unit) là thiết bị xử lý chuyên dụng cho các tác vụ đồ họa trên máy tính

Ba lưu ý bạn nên biết về GPU

  • GPU máy tính là gì? Đơn vị xử lý đồ họa, một bộ xử lý chuyên biệt với CPU với vai trò tăng tốc kết xuất đồ họa. Đây là vai trò ban đầu của GPU trong thời điểm vừa được ra mắt.
  • GPU cũng có thể xử lý đồng thời nhiều phần dữ liệu, đặc biệt là đồ họa để phục vụ cho các ứng dụng máy học, chỉnh sửa video và trò chơi.
  • Các dòng GPU hiện đại ngày nay có thể được tích hợp sẵn vào CPU của máy tính hay laptop hoặc được cung cấp dưới dạng một đơn vị phần cứng riêng biệt được gắn trên bảng mạch riêng và thường được gắn vào khe cắm PCI Express (GPU đồ họa rời)

gif-mui-ten Cùng tìm hiểu thêm: Card đồ họa là gì? Chọn Card rời hay Card đồ họa tích hợp?

Cấu tạo chi tiết của GPU

GPU có cấu tạo bao gồm bộ vi xử lý, bộ nhớ RAM (VRAM), bộ chuyển đổi tín hiệu số RAMDAC, cổng kết nối mainboard và cổng xuất hình. 

  • GPU (Graphic Processor Unit) là bộ xử lý đồ họa, tương tự như CPU (Center Processor Unit) trong máy tính, nhưng được thiết kế với nhiệm vụ thực hiện các phép tính hình học phức tạp dùng cho quá trình biểu diễn hình ảnh.
  • Chip BIOS cũng được tích hợp trong bản mạch GPU để lưu trữ các thông số cài đặt của GPU. 
  • Ngoài ra GPU sẽ yêu cầu hệ thống làm mát riêng để đảm bảo nhiệt độ hoạt động ổn định, tránh các hiện tượng quá nóng gây giảm hiệu năng.
  • Trong quá trình tạo hình ảnh, GPU sẽ lưu giữ thông tin và hình ảnh hoàn thiện trước khi truyền đến màn hình. GPU lưu trữ các thông tin bao gồm các pixel, màu sắc, hình khối và từng vị trí xuất hiện trên màn hình, và nhiều thông tin khác trong bộ nhớ VRAM của nó. 
  • Một phần của VRAM được sử dụng để làm bộ đệm, lưu trữ hình ảnh trước khi nó được hiển thị. 
  • Bộ nhớ VRAM sẽ kết nối trực tiếp với bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu analog (RAMDAC) để màn hình có thể hiển thị. Một số GPU đồ họa hiện nay có nhiều hơn một bộ RAMDAC, qua đó cải tiến tốc độ xử lý và khả năng hiển thị trên nhiều màn hình cùng lúc.
  • Các loại GPU rời hiện nay kết nối với mainboard theo 3 chuẩn thông dụng: PCI (Peripheral component interconnect), AGP (Advance Graphics Port) và PCI Express
  • PCI Express là chuẩn mới nhất hỗ trợ tốc độ trao đổi dữ liệu với mainboard nhanh nhất cùng khả năng sử dụng 2 thiết bị GPU trên cùng một PC.
  • Cổng kết nối giữa GPU và màn hình hiện nay có các loại như: DVI, HDMI, VGA, Displayport.
cau-tao-cua-gpu-may-tinh
Cấu tạo của một GPU máy tính

GPU để làm gì? Vai trò của GPU trong nền công nghiệp hiện nay

Vào thập niên 70, thuật ngữ GPU hay Graphics Processor Unit dùng để mô tả các bộ xử lý có khả năng lập trình, hoạt động độc lập với CPU để đảm nhiệm các tác vụ đồ họa và trích xuất video.

Vào năm 1994, khái niệm GPU được Sony sử dụng để đặt tên bộ xử lý đồ họa được sản xuất bởi Toshiba trong sản phẩm PlayStation của hãng này. Cho đến năm 1999, GPU mới được sử dụng phổ biến với sự ra đời của Geforce 256 - GPU đầu tiên trên thế giới được sản xuất bởi gã khổng lồ Nvidia.

Sau gần 2 thập kỷ phát triển, câu hỏi GPU để làm gì đã được giải đáp với các tác vụ chuyên môn như:

Trải nghiệm chơi game, giải trí

Các tựa game hiện nay không còn khoác trên mình độ họa 2D, Pixel cũ kỹ như thời đại trước. Đến nay đồ họa game đã được phát triển đến mức vượt bậc, khoác lên 1 lớp áo tân thời. 

Công nghệ trong lĩnh vực trò chơi điện tử đang ngày càng phát triển mạnh mẽ. Đồ họa của trò chơi điện tử trở nên siêu thực và thế giới trong game cũng ngày càng rộng lớn và phức tạp hơn cho quá trình thiết kế và xây dựng. 

Các công nghệ hiển thị tiên tiến như màn hình 4K và tốc độ làm mới cao cùng với sự phát triển của các trò chơi thực tế ảo đã và đang tạo ra nhu cầu xử lý đồ họa rất cao. Các dòng GPU hiện đại ngày nay có khả năng hiển thị đồ họa ở cả 2 dạng 2D và 3D. 

GPU sẽ đóng 1 vai trò cực kỳ lớn đối với trải nghiệm chơi game của người dùng với các yếu tố như độ phân giải cao, tốc độ khung hình (FPS) và mức sử dụng Vram.

gpu-tang-trai-nghiem-choi-game-giai-tri
Các dòng GPU hiện đại ngày nay có khả năng hiển thị đồ họa ở cả 2 dạng 2D và 3D

Vai trò số 1 trong nền công nghiệp thiết kế đồ họa

Đối với thiết kế đồ họa, vai trò của GPU là gì? GPU được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng làm phim 2D, 3D, thiết kế đồ họa, dựng video, tạo dựng hiệu ứng trong video game và phim ảnh hiện nay.

Được sử dụng để tăng tốc kết xuất đồ họa 3D, GPU đã và đang trở nên linh hoạt và khả năng lập trình phát triển mạnh mẽ. Điều này cho phép các nhân viên thiết kế đồ họa tạo ra các hiệu ứng hình ảnh chân thực hơn.

gpu-la-bo-nao-trong-thiet-ke-do-hoa
GPU đã và đang trở nên linh hoạt và khả năng lập trình phát triển mạnh mẽ

GPU hỗ trợ Deep learning

Giai đoạn dài nhất và tiêu tốn nhiều tài nguyên nhất khi triển khai các dự án Deep Learning chính là giai đoạn training. Trong quá trình training mô hình Deep Learning, việc tính toán ma trận trên các lớp neural network rất tốn kém và phức tạp. 

Thông thường CPU sẽ xử lý các tác vụ này, tuy nhiên hiệu suất tính toán của CPU vẫn chưa đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu tính toán của deep learning. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng GPU để cải tiến để tăng tốc các phép tính hình học của các mô hình Deep Learning. GPU được thiết kế để xử lý khối lượng cực lớn các tác vụ đồ họa, điều này có nghĩa là nó có khả năng xử lý hàng loạt các phép tính số trên nhiều lõi tính toán cùng lúc. Sử dụng GPU trong Deep Learning cho phép huấn luyện mô hình nhanh hơn nhiều lần so với việc sử dụng CPU. Hiện nay, các công nghệ mới như TPU (Tensor Processing Unit) cũng được phát triển để tăng cường hiệu suất tính toán cho deep learning. Tuy nhiên, GPU vẫn là một công cụ quan trọng trong việc training các mạng nơ-ron nhân tạo sâu trong mô hình Deep Learning.

gif-mui-tenCùng tìm hiểu: DPU server là gì? Những tính năng nổi bật của DPU server

gpu-ho-tro-deep-learning
Sử dụng GPU trong Deep Learning cho phép huấn luyện mô hình nhanh hơn nhiều lần so với việc sử dụng CPU

Các loại GPU thông dụng hiện nay

Hiện nay GPU được chia thành 2 loại cơ bản:

GPU tích hợp

GPU tích hợp (iGPU) hay GPU Onboard, là thuật ngữ dùng để chỉ bộ xử lý đồ họa được tích hợp sẵn vào CPU. Loại GPU này có thể dễ dàng bắt gặp ở các sản phẩm laptop, giúp các thiết bị sử dụng được tối giản, mỏng nhẹ hơn, giảm mức tiêu thụ điện năng và giảm chi phí sử dụng.

Hiện nay công nghệ đồ họa Intel® Iris® Xe đang là công nghệ GPU tích hợp mới nhất được phát triển bởi Intel, tích hợp trên các dòng CPU thế hệ thứ 11. Công nghệ GPU tích hợp Intel® Iris® Xe đã và đang cải thiện rất nhiều trải nghiệm của người dùng khi hiệu năng xử lý các tác vụ đồ họa đã và đang được cải tiến rõ rệt.  

gpu-tich-hop
GPU Onboard là thuật ngữ dùng để chỉ bộ xử lý đồ họa được tích hợp sẵn vào CPU

GPU rời

GPU tích hợp mang tới rất nhiều ưu điểm về sự tối giản, mỏng nhẹ. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng hay tựa game đồ họa nặng sử dụng nhiều tài nguyên hơn với nhu cầu hiệu năng cao, lúc này GPU rời mới thực sự cần thiết. GPU rời giúp giảm tải gánh nặng xử lý các tác vụ đồ họa cho cả CPU và RAM. Giúp cải thiện chất lượng hình ảnh hiển thị trên màn hình máy tính với dải màu rộng hơn, sắc nét hơn.

gpu-roi
GPU rời giúp giảm tải gánh nặng xử lý các tác vụ đồ họa cho cả CPU và RAM

Khác GPU tích hợp phải chia sẻ tài nguyên cho CPU Và Ram trong quá trình xử lý, GPU đồ họa rời có riêng bộ nhớ VRAM. Điều này cho phép GPU rời xử lý dữ liệu đồ họa nhanh hơn, xử lý các tác vụ gaming hay thiết kế đồ họa 3D nặng có tỉ lệ pixel cao. 

Tuy nhiên với sức mạnh vượt trội như vậy, dễ hiểu khi các loại GPU rời hiện nay đều được trang bị quạt tản nhiệt rất lớn và yêu cầu vị trí lắp đặt phải thông thoáng để đảm bảo nhiệt độ lõi GPU của nó luôn mát mẻ.

gif-mui-tenNếu bạn chưa biết các thành phần cơ bản của phần cứng máy tính, tham khảo ngay tại đây: Phần cứng máy tính là gì? Các phần cứng máy tính cơ bản

Viettuans.vn đã xây dựng bảng so sánh để mang lại cái nhìn trực quan hơn cho bạn đọc về 2 loại GPU thông dụng hiện nay

So sánh

GPU tích hợp

GPU rời

Khái niệm 

GPU tích hợp hay IGPU là một thuật ngữ chỉ bộ vi xử lý GPU. 

Được thiết kế tích hợp sẵn trên bo mạch của máy chủ hoặc CPU của máy. 

GPU rời là thiết bị phần cứng riêng biệt được sử dụng để hỗ trợ quản lý hiệu suất đồ họa của laptop, PC. 

Điểm mạnh 

  • Sử dụng sức mạnh của CPU và RAM. Hỗ trợ xử lý hình ảnh. 
  • Thiết kế nhỏ gọn, tối giản giúp tiết kiệm điện năng. 
  • Khả năng xử lý đồ họa vô cùng mạnh mẽ. 
  • Hỗ trợ song song với CPU để giải quyết khối tác vụ về đồ họa. 
  • Sẵn bộ nhớ Vram riêng để xử lý tác vụ đồ họa

Điểm yếu

  • Hiệu năng tương đối yếu so với các mẫu GPU rời cùng mã.
  • Bị giới hạn về hiệu năng so với các mẫu GPU rời cùng mã.
  • Khả năng thoát nhiệt không cao do cấu tạo laptop quá tối giản.
  • Kích thước của GPU rời hiện nay thường rất lớn. Hiệu năng cao nên lượng nhiệt tỏa ra cũng lớn.
  • Mức độ sử dụng điện năng cao hơn rất nhiều.
  • Nhiệt lượng tỏa ra lớn khi sử dụng các tác vụ đồ họa nặng

Đối tượng sử dụng

  • Trang bị trên những dòng laptop giá rẻ, các loại điện thoại, máy tính bảng bình dân. 
  • Phục vụ các nhu cầu làm việc cơ bản, đồ họa không cao.
  • Chuyên dụng chơi các tựa game cấu hình nặng.
  • Chuyên dụng cho thiết kế đồ họa 2D, 3D nặng.
  • Chuyên dụng cho các nhà sản xuất, game thủ yêu cầu hiệu năng cao, đồ họa chuyên nghiệp.

Mức giá trên thị trường

Mức giá thấp ổn định.

Mức giá cực kỳ cao với các phiên bản GPU mới hiện nay.

Điểm qua các mẫu GPU mới nhất hiện nay

GPU Intel Iris Xe Graphics

Intel® Iris® Xe Graphics là phiên bản GPU đồ họa mới nhất, mạnh nhất tới từ nhà Intel. Dòng GPU tích hợp này mang tới những trải nghiệm vượt trội so với các phiên bản GPU tích hợp trước đây bao gồm:

  • Hiệu năng vượt trội cho game thủ: Các game thủ có thể chơi nhanh và mạnh với đồ họa Intel® Iris® Xe mới, có tính năng lên đến 1080p 60FPS để chơi game hòa nhập, chi tiết hơn.
  • Trải nghiệm xem phim cực đã: Thay vì phải bỏ số tiền lên tới chục triệu cho thiết bị GPU rời hiện nay để trải nghiệm tốt ở độ phân giải 4k HDR thì ngay lúc này Intel® Iris® Xe mang tới khả năng trải nghiệm chất lượng hình ảnh lên tới 8K cộng thêm 4K HDR cực kỳ mượt mà và sắc nét.
  • Khả năng kết nối đến tối đa là bốn màn hình HDR cùng một lúc. Các phiên bản laptop hay PC sử dụng Bộ xử lý Intel® Core™ thế hệ thứ 13 này còn được trang bị công nghệ Dolby Vision HDR cùng chất lượng âm thanh Dolby Atmos 3D. Chất lượng truyền phát video cực kỳ mượt mà trên internet.
  • Công nghệ đồ họa Intel® Iris® Xe mới được thiết kế với kiến trúc tiết kiệm điện, giúp bạn thực hiện các tác vụ thiết kế và đa nhiệm một cách hiệu quả hơn.
GPU-Intel-Iris-Xe-Graphics
Intel® Iris® Xe Graphics là phiên bản GPU đồ họa mới nhất, mạnh nhất tới từ nhà Intel

Với những cải tiến vượt trội về công nghệ hiện nay, GPU tích hợp đang đặt ra cho người dùng hiện nay câu hỏi: “Liệu iGPU tích hợp có thể tiệm cận hay vượt qua GPU rời và thay thế GPU rơi trong thời gian tới hay không?”.

GPU RTX 3090ti của Nvidia

Một trong những mẫu GPU mạnh nhất hiện nay tới từ nhà Nvidia chắc chắn không thể không nhắc đến RTX 3090ti trong Serie RTX 30 với hiệu năng cao nhất hiện nay cùng các công nghệ tiên tiến.

cpu-RTX-3090ti
RTX 3090ti trong Serie RTX 30 với hiệu năng cao nhất hiện nay cùng các công nghệ tiên tiến

Một trong những công nghệ đáng chú ý của RTX 3090ti là kiến trúc Ampere mới nhất của Nvidia. Kiến trúc này mang đến hiệu năng tốt hơn so với kiến trúc trước đó của Nvidia, Turing. RTX 3090ti được trang bị 10752 nhân CUDA, 78 nhân RT, 40 nhân Shader và 320 nhân Tensor, cùng với bộ nhớ VRAM lên tới 24GB GDDR6X và băng thông 1008GB/s. Các tính năng này giúp RTX 3090ti xử lý “ngon ơ” các tác vụ đồ họa và tựa game đồ họa siêu nặng hiện nay.

Công nghệ Ray Tracing của Nvidia cũng được cải tiến trên RTX 3090ti. Các nhân RT mới cho phép GPU đồ họa xử lý ánh sáng và bóng đổ chính xác hơn, giúp tăng cường độ chân thực của đồ họa và cảnh vật trong game. Ngoài ra, RTX 3090ti cũng hỗ trợ công nghệ AI mới nhất của Nvidia, mang lại hiệu quả và khả năng xử lý tốt hơn cho các ứng dụng AI. Hiệu năng của RTX 3090ti đáng kinh ngạc khi có thể đạt được tốc độ xử lý hình ảnh lên đến 10496 GFLOPS và tốc độ đỉnh 1,86 GHz. Nó cũng có khả năng chơi game ở độ phân giải 4K và 8K HDR với tốc độ khung hình cực cao. 

Tất cả những tính năng và công nghệ của RTX 3090ti đều giúp nó trở thành một trong những mẫu GPU đồ họa mạnh nhất trên thị trường hiện nay.

Tạm kết

Chắc hẳn bạn đọc đã có đầy đủ những thông tin cần thiết để trả lời câu hỏi GPU là gì? GPU để làm gì?. Hiệu quả GPU mang lại cho hệ thống máy tính của bạn chắc chắn sẽ giúp ích cực lớn cho các tác vụ về thiết kế, sáng tạo đồ họa cùng sư nâng cao trải nghiệm giải trí như chơi game, phim ảnh….

Chia sẻ

Nguyễn Lưu Minh

Chuyên gia của Viettuans.vn với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết bị mạng Networks, System, Security và tư vấn, triển khai các giải pháp CNTT. Phân phối thiết bị mạng, wifi, router, switch, tường lửa Firewall, thiết bị lưu trữ dữ liệu NAS.

0903.209.123
0903.209.123