Đồ họa tích hợp là gì?

Đồ họa tích hợp đề cập đến một GPU ( Bộ xử lý đồ họa ) được tích hợp trong cùng một gói với CPU ( Bộ xử lý trung tâm .) Trong giới đam mê máy tính, đồ họa tích hợp thường bị chê bai, nhưng cách tiếp cận này đối với thiết kế GPU có nhiều lợi thế quan trọng.

Đồ họa Nhu cầu Phần cứng Chuyên dụng

Đồ họa máy tính hiện đại, với video độ nét cao và kết xuất 3D chi tiết trong các trò chơi điện tử và các ứng dụng chuyên nghiệp, là một công việc đòi hỏi nhiều khó khăn. Mặc dù CPU có thể tạo (“kết xuất”) đồ họa, nhưng nó thiếu kiểu kiến ​​trúc phù hợp để thực hiện việc đó một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Đây là lý do tại sao chúng tôi có GPU, được xây dựng từ đầu để trở nên tuyệt vời ở dạng toán học mà bạn cần để tính toán các giá trị chính xác của hàng triệu pixel hàng chục hoặc hàng trăm lần mỗi giây. Mọi thiết bị điện toán, từ PC đến điện thoại thông minh, đều có GPU trong đó.

Các máy tính duy nhất không có GPU thường là máy chủ “ không đầu ” được vận hành từ xa và chỉ hoạt động phù hợp với CPU. Tuy nhiên, ngay cả khi điều đó đang thay đổi, vì GPU hiện đang được sử dụng để làm những việc khác ngoài đồ họa, nhưng đó là câu chuyện của một ngày khác! Bất kỳ máy tính nào xuất ra màn hình ngày nay gần như chắc chắn đều có một GPU chuyên dụng bên trong nó.

Đồ họa tích hợp so với đồ họa chuyên dụng

Khi bạn mua một máy tính xách tay hoặc máy tính để bàn, bảng thông số kỹ thuật thường sẽ nói rằng máy tính đi kèm với đồ họa “tích hợp” hoặc “chuyên dụng”. Có một sự khác biệt lớn giữa hai cách tiếp cận này để đưa GPU vào máy tính.

GPU chuyên dụng có nghĩa là GPU có gói bộ xử lý độc lập của riêng nó. Nó có giải pháp làm mát riêng biệt . GPU chuyên dụng cũng có phần cứng và bộ nhớ quản lý năng lượng riêng. Một GPU chuyên dụng giống như một máy tính độc lập của chính nó!

Trong một máy tính để bàn, GPU chuyên dụng đi kèm với bảng mạch riêng của chúng, thường được gọi là card đồ họa. Các khe cắm thẻ vào bo mạch chủ của máy tính và thường cần nhiều điện hơn mức có thể được cung cấp thông qua khe cắm thẻ. Vì vậy, nó cũng có thể có các kết nối nguồn chuyên dụng riêng từ bộ nguồn của máy tính.

Đồ họa chuyên dụng trong máy tính xách tay đôi khi đi kèm dưới dạng gói có thể tháo rời, chẳng hạn như mô-đun GPU máy tính xách tay MXM (hiện đã ngừng sản xuất) . Thông thường hơn, chúng được hàn trực tiếp vào bo mạch chủ, nhưng chúng vẫn được chuyên dụng như các thành phần riêng biệt với CPU. Với khả năng làm mát, bộ nhớ và sức mạnh của riêng chúng.

Mặt khác, GPU tích hợp phải chia sẻ mọi thứ với CPU. Đây là lý do tại sao nó thường được gọi là GPU tích hợp. Nó nằm trong cùng một gói bộ xử lý, được làm mát bằng cùng một bộ tản nhiệt và bộ tản nhiệt, và chia sẻ cùng một bộ nhớ hệ thống với CPU. Bo mạch chủ cung cấp phần cứng đầu ra màn hình cho phép bạn kết nối màn hình, nhưng tất cả “bộ não” của GPU đều nằm trong gói của CPU.

Ưu điểm của đồ họa tích hợp

Ngoại trừ các CPU cao cấp, hầu như tất cả các CPU máy tính hiện nay đều có GPU tích hợp. Có lẽ công bằng khi nói rằng mô hình GPU tích hợp là loại GPU phổ biến nhất hiện nay. Có một vài lý do chính đáng khiến nó trở nên phổ biến, nhưng như mọi khi, có một danh sách tương đối ngắn những cái quan trọng.

Đầu tiên là chi phí. Việc khắc GPU vào bất động sản silicon của bạn sẽ không tốn thêm nhiều chi phí như vậy đối với CPU. Bao gồm một GPU trong mỗi GPU làm giảm chi phí trong các phần khác của hệ thống hơn là nó làm tăng chi phí của chính GPU. Vì vậy, các hệ thống sử dụng GPU tích hợp sẽ rẻ hơn đáng kể so với các hệ thống có giải pháp chuyên dụng.

Lý do chính thứ hai là sự phức tạp. Điều này đặc biệt liên quan đến máy tính xách tay , nơi mà mỗi milimet khối đều quan trọng. Bằng cách tích hợp GPU vào gói CPU, máy tính xách tay có thể nhỏ hơn đáng kể, vì bạn không cần tất cả các phần cứng hỗ trợ bổ sung để làm mát, cấp nguồn và kết nối một gói chip hoàn toàn riêng biệt.

Trụ cột thứ ba của thiết kế GPU tích hợp là hiệu suất năng lượng. Việc quản lý mức tiêu thụ điện của một chip tích hợp dễ dàng hơn nhiều so với việc cân bằng nhu cầu của hai chip riêng biệt. Vì GPU và CPU được tích hợp chặt chẽ, chúng có thể đảm bảo chúng vừa khít với TDP (Công suất thiết kế nhiệt) của gói CPU.

Máy tính xách tay có GPU chuyên dụng thường cũng có GPU tích hợp, hệ điều hành sẽ tự động chuyển đổi giữa hai loại tùy thuộc vào ứng dụng bạn đang sử dụng. Vì vậy, bạn không đốt cháy pin bằng cách sử dụng GPU hiệu suất cao trong khi làm bảng tính .

Nhược điểm của đồ họa tích hợp

Nếu đồ họa tích hợp là một ý tưởng hay, tại sao chúng ta lại sử dụng đồ họa chuyên dụng? Câu trả lời ngắn gọn là thẻ chuyên dụng có tiềm năng hiệu suất cao hơn nhiều.

GPU chuyên dụng có thể lớn hơn về mặt vật lý, có ngân sách năng lượng lớn hơn nhiều và có thể đạt nhiệt độ cao hơn một cách an toàn khi hoạt động. Nó cũng có quyền truy cập vào bộ nhớ chuyên biệt, hiệu suất cao được thiết kế đặc biệt cho nhu cầu của các ứng dụng đồ họa.

Từ lâu, GPU tích hợp đã đồng nghĩa với hiệu suất kém, chỉ đủ tốt để sử dụng cho các tác vụ năng suất cơ bản và hạn chế về đa phương tiện. Chơi game? Hoàn toàn khỏi câu hỏi!

Điều đó thực sự không còn đúng nữa vào năm 2022, vì công nghệ GPU đã cải thiện hiệu suất đồ họa tích hợp đến mức hầu hết người dùng, bao gồm cả những game thủ bình thường, thực sự không cần GPU chuyên dụng. Tuy nhiên, vẫn đúng là GPU chuyên dụng ngày nay nhanh hơn nhiều so với GPU tích hợp.

Đồ họa tích hợp và thiết bị hệ thống trên chip

Một loại GPU tích hợp khác được tìm thấy trong các thiết bị SoC hoặc Hệ thống trên chip. SoC không chỉ tích hợp CPU và GPU vào cùng một gói, chúng còn tích hợp bộ nhớ hệ thống và thậm chí cả bộ nhớ!

Vì các SoC được thiết kế với mục tiêu tổng hiệu suất cụ thể, nên các GPU trong đó có thể khá mạnh mẽ. Ví dụ, Apple M1 SoC có sức mạnh đồ họa hơn Playstation 4, trong khi CPU này vẫn có thể cạnh tranh với các CPU máy tính xách tay cao cấp.

Các bảng điều khiển hiện đại như PlayStation 5 và Xbox Series X tích hợp CPU và GPU hiệu suất cao vào cùng một gói, nhưng chúng được thiết kế để tiêu tán lượng nhiệt khổng lồ gây ra ngay từ đầu.

Thiết kế GPU nào phù hợp với bạn?

Nếu hiệu suất là điều quan trọng nhất đối với bạn khi nói đến đồ họa, thì chắc chắn bạn nên mua một máy tính để bàn có đồ họa chuyên dụng. Nếu thời lượng pin, chi phí, nhiệt và tiếng ồn quan trọng nhất đối với bạn, thì một giải pháp tích hợp có thể là thứ bạn cần.

Người dùng máy tính để bàn có tùy chọn thêm GPU chuyên dụng vào hệ thống của họ sau này, giả sử bo mạch chủ của bạn có đúng khe cắm và nguồn điện cũng như khung máy của bạn phù hợp với nó. Vì vậy, bạn có thể thử GPU tích hợp trên CPU của mình để xem nó có đủ tốt cho nhu cầu của bạn hay không.

Cuối cùng, điều quan trọng nhất là bạn thực hiện một số nghiên cứu về khả năng hoạt động của GPU tích hợp mà CPU tương lai của bạn có. Bạn có thể ngạc nhiên về lượng điện năng được đóng gói trong bộ vi xử lý nhỏ bé đó.