GPU là gì? Giải thích về các đơn vị xử lý đồ họa

Đồ họa máy tính là một phần thiết yếu của bất kỳ hệ thống máy tính hiện đại nào, ngay cả những chiếc máy tính xách tay nhẹ. “GPU” là viết tắt của đơn vị xử lý đồ họa (graphics processing unit) và là bộ phận của PC chịu trách nhiệm về hình ảnh trên màn hình mà bạn nhìn thấy.

GPU làm gì

Nếu bạn chỉ sử dụng máy tính của mình cho những điều cơ bản — để duyệt web hoặc sử dụng phần mềm văn phòng và các ứng dụng trên máy tính — thì bạn không cần biết nhiều hơn về GPU. Đó là một phần của PC chịu trách nhiệm về những gì bạn nhìn thấy trên màn hình của mình, và đó là nó.

Tuy nhiên, đối với các game thủ hoặc bất kỳ ai làm công việc có thể được tăng tốc GPU, chẳng hạn như kết xuất 3D, mã hóa video, v.v., GPU còn hoạt động nhiều hơn thế. Những người đó cần khai thác nhiều hơn nữa từ GPU của họ, vì vậy hãy cùng tìm hiểu sâu hơn.

Các loại GPU khác nhau

Có hai loại GPU chính mà bạn có thể nhận được cho một PC hiện đại: tích hợp và rời. Sau này không liên quan gì đến việc tránh sự chú ý. Rời rạc theo nghĩa này có nghĩa là nó tách biệt hoặc riêng biệt.

Card đồ họa thường là thành phần lớn, cồng kềnh dành cho máy tính để bàn có một, hai hoặc đôi khi, ba quạt. Các thẻ này chứa chip xử lý đồ họa thực tế, cũng như RAM để xử lý tải đồ họa cao hơn, như trò chơi điện tử. Quạt giữ cho các thành phần mát mẻ.

Card đồ họa máy tính để bàn là một số thành phần dễ nâng cấp nhất. Bạn chỉ cần thả thẻ vào khe cắm PCIe x16, kết nối cáp với nguồn điện (nếu cần), sau đó cài đặt trình điều khiển.

Máy tính xách tay cũng có thể có GPU rời. Tuy nhiên, thay vì một chiếc thẻ cồng kềnh, GPU của máy tính xách tay kín đáo chỉ là một con chip được hàn trên bo mạch chủ. Không giống như những thứ trên máy tính để bàn, những thứ này không dễ nâng cấp.

Sau đó, có đồ họa tích hợp, được tích hợp ngay trong bộ xử lý. Không phải tất cả các CPU đều có điều này. Ví dụ, các CPU Ryzen dành cho máy tính để bàn hàng đầu của AMD nổi tiếng là không thiếu bất kỳ đồ họa tích hợp nào. Tuy nhiên, công ty sản xuất bộ xử lý máy tính để bàn với đồ họa tích hợp được gọi là Bộ xử lý tăng tốc (APU).

Các chip Core dành cho máy tính để bàn của Intel có số kiểu máy kết thúc bằng chữ “F” cũng thiếu đồ họa, cũng như các CPU Core X-Series có số kiểu máy kết thúc bằng chữ “X.” Vì những bộ xử lý này không có GPU nên chúng được bán với giá thấp hơn.

Một bộ xử lý không có đồ họa chỉ là mối quan tâm đối với máy tính để bàn. Một lần nữa, máy tính xách tay được bán dưới dạng thỏa thuận trọn gói, vì vậy chúng yêu cầu GPU rời hoặc đồ họa tích hợp được tích hợp trong bộ xử lý.

Bộ vi xử lý hiện đại với đồ họa tích hợp có thể mạnh mẽ một cách đáng ngạc nhiên. Một số có khả năng chạy các tiêu đề AAA cũ hơn ở tốc độ khung hình có thể chơi được khi hạ cài đặt đồ họa.

Chúng là một sự lựa chọn hiệu quả về chi phí cho những người chưa có đủ tiền mua card đồ họa mà họ mơ ước. Tuy nhiên, bất kỳ ai muốn chơi một số trò chơi nghiêm túc sẽ cần một GPU riêng.

GPU làm gì

Cách dễ nhất để hiểu GPU làm gì là nói về trò chơi điện tử. Trong một trò chơi, chúng ta có thể thấy hình ảnh do máy tính tạo ra về một người, một phong cảnh hoặc một mô hình chi tiết phức tạp của một đối tượng 3D. Dù chúng ta đang thấy gì đi nữa, tất cả đều nhờ vào bộ xử lý đồ họa.

Trò chơi điện tử là những công việc phức tạp đòi hỏi nhiều phép tính toán học diễn ra song song để hiển thị hình ảnh trên màn hình. GPU được xây dựng có mục đích để xử lý thông tin đồ họa bao gồm hình ảnh, màu sắc, đổ bóng và kết cấu của hình ảnh. RAM của nó cũng được chuyên dụng để chứa một lượng lớn thông tin đi vào GPU và dữ liệu video, được gọi là bộ đệm khung hình, hướng đến màn hình của bạn.

GPU nhận tất cả các hướng dẫn để vẽ hình ảnh trên màn hình từ CPU và sau đó nó thực thi chúng. Quá trình đi từ hướng dẫn đến hình ảnh hoàn chỉnh này được gọi là kết xuất hoặc đường ống đồ họa.

Đơn vị cơ bản để bắt đầu tạo đồ họa 3D là đa giác. Cụ thể hơn là hình tam giác. Gần như mọi thứ bạn thấy trong một trò chơi điện tử điển hình đều bắt đầu dưới dạng một bộ sưu tập lớn các hình tam giác. Cũng có thể có các hình dạng khác được sử dụng, nhưng phần lớn là hình tam giác.

Những hình dạng cơ bản này, cùng với các đường và điểm khác, được gọi là “hình dạng nguyên thủy”. Chúng được xây dựng để tạo ra các vật thể dễ nhận biết, như cái bàn, cái cây hoặc thuật sĩ cầm quyền trượng. Bạn càng sử dụng nhiều đa giác cho một đối tượng, thì hình ảnh thành phẩm của bạn càng trở nên chi tiết hơn.

Mỗi đối tượng có một tập hợp tọa độ riêng để thiết lập trong một cảnh. Ví dụ, nếu một người đang vẽ một bức tranh về phòng ăn, chúng tôi sẽ sử dụng phán đoán của riêng mình về vị trí của bàn và ghế, hoặc độ gần của những đồ vật này với tường.

Máy tính không thể thực hiện các cuộc gọi phán đoán này và yêu cầu tọa độ để xác định vị trí. Đó là một lý do tại sao, đôi khi, mọi thứ sẽ diễn ra rất sai trong trò chơi điện tử, và bạn sẽ đột nhiên nhìn thấy một vật thể trong không trung.

Khi cảnh được thiết lập, GPU bắt đầu tìm ra phối cảnh dựa trên vị trí “máy ảnh” đang nhìn vào cảnh. Ví dụ, một trận chiến trên đường phố sẽ trông rất khác nếu nhân vật của bạn đang đứng trên đầu một chiếc xe buýt đang đậu để nhìn ra cảnh hỗn loạn thay vì liếc trộm những cái nhìn đầy lông lá khi đang nép mình sau một chiếc taxi bị lật. Một lần nữa, có rất nhiều phép toán đang diễn ra để tìm ra góc nhìn.

Sau khi tinh chỉnh thêm một chút, hình ảnh có được kết cấu, bóng, màu và đổ bóng khiến tất cả trở nên sống động.

Tất cả quá trình xử lý đồ họa này đều diễn ra ở tốc độ cực nhanh, đòi hỏi tính toán nặng nề, đó là lý do tại sao ngay từ đầu cần phải có một bộ xử lý riêng biệt.

GPU được xây dựng đặc biệt để xử lý đồ họa, đòi hỏi nhiều phép tính toán học diễn ra song song. Tập trung nhiều hơn vào tính toán và các hoạt động song song là lý do tại sao những người ủng hộ Bitcoin ban đầu đã chuyển sang sử dụng các thiết bị chứa đầy GPU để tạo ra phép toán cần thiết để khai thác các đồng tiền điện tử. Trong khi đó, CPU không chuyên biệt và có mục đích chung hơn.

Về mặt kỹ thuật, bạn có thể dựa vào CPU cho đồ họa, nhưng nó sẽ không hiệu quả và kết quả cuối cùng sẽ không bao giờ ấn tượng về mặt hình ảnh. Đơn giản là CPU không có tài nguyên cho hầu hết các trò chơi. Nó đã chạy hệ điều hành của bạn, các chương trình khác và các quy trình nền. Nó cũng giúp chạy trò chơi với các phép tính vật lý, hoạt động AI và các tác vụ khác.

Bạn cần GPU nào?

Bây giờ bạn đã biết những điều cơ bản về hoạt động của GPU và các loại GPU khác nhau. Vì vậy, làm thế nào để bạn biết một trong những bạn cần? Nếu đang chơi trò chơi trên máy tính để bàn, bạn cần có card đồ họa và có cả thế giới đánh giá để giúp bạn chọn loại tốt nhất.

Nói chung, hãy đảm bảo có được một card đồ họa phù hợp với độ phân giải của màn hình, chẳng hạn như 1080p, 1440p hoặc 4K. Các tính năng của trò chơi điện tử không ngừng phát triển và yêu cầu phần cứng mới. Điều này có nghĩa là card đồ họa có xu hướng trở nên lỗi thời nhanh hơn so với các thành phần khác. Chủ sở hữu máy tính để bàn nên mua một cái gì đó được phát hành trong hai đến ba năm qua.

Để chơi game trên máy tính xách tay, hãy hết sức cẩn thận. Nhiều máy tính xách tay chơi game có GPU rời đã cũ lên đến hai thế hệ và có giá tương đương (hoặc gần bằng) so với một máy tính xách tay có GPU mới hơn.

Nếu bạn tập trung vào việc chỉnh sửa video đam mê, một CPU mạnh mẽ là quan trọng hơn, nhưng một card đồ họa rời (thậm chí một vài thế hệ cũ) cũng cần thiết.

Đối với những người khác, đồ họa tích hợp sẽ làm được. Không cần phải có card đồ họa để phát trực tuyến video, trò chơi web cơ bản hoặc thậm chí chỉnh sửa ảnh cơ bản. Chỉ cần đảm bảo rằng CPU của bạn thực sự có GPU tích hợp. Nếu không, bạn có thể gặp bất ngờ khó chịu khi cố gắng khởi động phiên bản máy tính để bàn mới đó.