HDG explica: ¿Qué es una GPU?

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La GPU o Unidad de procesamiento gráfico es un microchip dedicado que está diseñado para realizar específicamente tareas relacionadas con los gráficos a una velocidad mucho más rápida que una CPU o Unidad Central de procesamiento.

En general, las GPU manejan el lado visual de los videojuegos, así como el software de edición de video, el diseño gráfico, el diseño 3D y otras herramientas similares. Recientemente, las GPU también se han utilizado para realizar ciertas tareas no gráficas, como la minería de criptomonedas, que funciona bien con su diseño interno único.

La diferencia entre una GPU y una CPU

Cada computadora, ya sea una computadora portátil, tableta o consola de juegos, tiene una CPU. La CPU es el cerebro de la máquina. Cuando ejecuta software en su dispositivo, es la CPU la que sigue las instrucciones y hace todos los cálculos necesarios. Por supuesto, cada microchip ejecuta instrucciones, entonces, ¿qué hace que una CPU sea especial?

La mayoría de las CPU modernas tienen cuatro núcleos de CPU, aunque este número está creciendo rápidamente. El número de cálculos que una CPU puede hacer al mismo tiempo está limitado por el número de núcleos. Pero una CPU es muy buena para hacer una pequeña cantidad de cálculos complejos de cualquier tipo, muy rápidamente, uno tras otro.

Sin embargo, las GPU modernas tienen una filosofía de diseño muy diferente. En lugar de una pequeña cantidad de núcleos de procesamiento complejos y con todas las funciones, tienen cientos o miles de núcleos de procesador simples que están diseñados para ejecutar instrucciones en paralelo, específicamente relacionadas con gráficos.

Por ejemplo, una instrucción para sombrear un píxel en la imagen de cierta manera. Las pantallas de las computadoras modernas tienen millones de píxeles. Para renderizar y animar gráficos 3D realistas a velocidades de cuadro suaves se requiere esta enorme potencia de procesamiento paralelo. Entonces, si desea procesar muchos comandos simples al mismo tiempo, desea una GPU.

¿Las GPU y las tarjetas gráficas son lo mismo?

Se ha vuelto común utilizar los términos «GPU» y «tarjeta gráfica» de manera intercambiable. Lo que lleva a situaciones en las que alguien dirá que su computadora no tiene una GPU, pero lo que realmente quiere decir es que la computadora no tiene una tarjeta gráfica.

¿Qué es una GPU? La GPU se refiere específicamente al microprocesador en sí, pero, por supuesto, una GPU no puede funcionar por sí sola. Necesita otros componentes para hacer su trabajo. Así que repasemos las diferentes formas en que se empaquetan las GPU.

Tarjetas gráficas

Una tarjeta gráfica es un dispositivo discreto que se conecta a una ranura estándar en la placa base de su computadora. Consiste en la placa de circuito impreso, la GPU, la memoria, los conectores de pantalla, los conectores de alimentación y otros componentes diversos que necesita la GPU.

Las tarjetas gráficas también tienen sistemas de enfriamiento dedicados que ayudan a mantener la GPU dentro de una temperatura de funcionamiento segura. El principal beneficio de las tarjetas gráficas es que se pueden reemplazar fácilmente con modelos más nuevos sin la necesidad de reemplazar toda la computadora o la placa base.

GPU integradas

Las GPU integradas están integradas en la misma carcasa que una CPU. Por lo tanto, una computadora equipada con uno de estos no necesita una tarjeta gráfica separada para funcionar. Los conectores de pantalla los proporciona la placa base y la GPU comparte el mismo grupo de memoria que la CPU. Por supuesto, la CPU y la GPU también comparten el mismo sistema de refrigeración y fuente de alimentación.

Las GPU integradas son bastante poderosas en estos días y algunas incluso se pueden usar para gráficos de videojuegos modestos, pero su principal ventaja es el ahorro de espacio y costos. Es por eso que son una solución popular en muchas computadoras portátiles.

Las tabletas y los teléfonos inteligentes también tienen GPU integradas, pero son parte de un paquete de “sistema en un chip”. En las computadoras, solo la CPU y la GPU comparten el mismo paquete. En el caso de los SoC, la RAM, el almacenamiento, los controladores periféricos y otros componentes que componen todo el sistema están todos en el mismo paquete de silicio.

GPU dedicadas

Una GPU dedicada es distinta de una tarjeta gráfica y GPU integradas. Es más fácil pensar en ella como una tarjeta gráfica que se ha integrado en la computadora. Las computadoras portátiles son los dispositivos principales que utilizan GPU dedicadas.

Al igual que con una tarjeta gráfica, la GPU tiene su propia memoria y enfriamiento, pero a diferencia de una tarjeta gráfica, no puede cambiar o actualizar su GPU dedicada. Hay una pequeña cantidad de computadoras portátiles que usan módulos GPU intercambiables, pero esta es una rara excepción.

Tarjetas gráficas externas

Un desarrollo reciente, las tarjetas gráficas externas, utilizan puertos de alta velocidad en las computadoras modernas. Thunderbolt 3 sobre USB C es la solución preferida. Las tarjetas externas pueden ser una solución integrada o simplemente un gabinete que puede usar con cualquier tarjeta gráfica que se ajuste.

Esta es una buena solución para los usuarios de portátiles que desean una solución de GPU más potente cuando están en un escritorio. Puede leer más sobre las GPU externas en nuestro artículo sobre ellas.

Comprensión de las especificaciones de la GPU

Si quieres saber cómo elegir entre diferentes tarjetas gráficas, echa un vistazo a nuestra guía del comprador de tarjetas gráficas para obtener una explicación detallada de las especificaciones de la GPU. Si solo desea un resumen rápido, estos son los números clave que importan cuando se trata de GPU:

  • El número de procesadores
  • La cantidad de memoria
  • El ancho de banda total de la memoria
  • Funciones especiales, como trazado de rayos por hardware

Desafortunadamente, conocer estos números o detalles no le dirá mucho sobre el rendimiento de una GPU o tarjeta gráfica determinada. Al final, lo que más importa es el rendimiento de las aplicaciones que desea ejecutar, que puede encontrar fácilmente en los puntos de referencia publicados en línea.

Tareas generales de computación de GPU

Lo último que debe saber sobre las GPU modernas es que pueden usarse para ciertas tareas que no son gráficas. Dado que las GPU se componen esencialmente de una gran cantidad de procesadores simples, cualquier trabajo que necesite muchos cálculos en paralelo puede beneficiarse de la ejecución en una GPU.

Por ejemplo, la marca de tarjetas Nvidia funciona con las instrucciones CUDA (Compute Unified Device Architecture). Puede escribir software utilizando CUDA para que utilice el diseño exclusivo de la GPU para acelerar ciertos tipos de cálculos.

También está OpenCL, que no está asociado a una marca específica de tarjeta. Las GPU se están aplicando al análisis de big data, aprendizaje automático, aprendizaje profundo, minería de criptomonedas y una lista cada vez mayor de trabajos avanzados que habrían necesitado supercomputadoras en el pasado.

Puedo ver claramente ahora

Estos son los datos más importantes que necesita saber sobre qué son las GPU. Ahora sabe qué son, para qué se utilizan y en qué se diferencian de otros tipos de procesadores. Todos deberíamos estar agradecidos por las GPU. ¡Usar computadoras sería mucho menos colorido y amigable sin ellas!

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