Comparações e aplicações de GPU’s e CPU’s

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A partir do momento que você clica em um ícone no seu sistema operacional, o programa que está no HD (hard drive) é transferido para a memória principal. Logo após, o ser transferido, a CPU usa um circuito chamado controlador de memória, que faz o carregamento do programa diretamente da memória principal. Agora, as informações começam a ser processadas, o que acontece depois depende exclusivamente do programa. O processador executa, de acordo com o que foi lhe mandado.

Usada para processar todas as instruções de um programa, a CPU é o cérebro do computador. Ela é o elemento mais importante dentro de um sistema computacional. A CPU irá realizar toda a parte de processamento do sistema. Desde jogos a tarefas mais básicas, para o processador isso não importará, pois não entende o que o programa está fazendo, ela apenas o processa, obedecendo as ordens contidas no programa. As ordem podem ser desde somar dois números ou enviar alguma informação para a placa de vídeo.

A partir do momento que você clica em um ícone no seu sistema operacional, o programa que está no HD (hard drive) é transferido para a memória principal. Logo após, o ser transferido, a CPU usa um circuito chamado controlador de memória, que faz o carregamento do programa diretamente da memória principal. Agora, as informações começam a ser processadas, o que acontece depois depende exclusivamente do programa. O processador executa, de acordo com o que foi lhe mandado.

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- Clock da CPU

As atividades desenvolvidas no processador, devem ter um tempo e serem sincronizadas. Nesse papel, é que entra o Clock. Ele sincroniza todas as tarefas do computador a cada pulso elétrico de clock, cada dispositivo faz a execução de suas tarefas, após isso param e vão para o próximo ciclo de clock. Todo ciclo de clock, vai de 0 (que é uma condição inicial) a 1 (onde é uma taxa fixa). Se um componente faz 100Hz, então ele executa 100 operações de ciclo de clock por segundo.

[pic 1]

Ciclos de clock

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2.2 Núcleos da CPU

Com o passar dos anos, os clocks foram se tornando cada vez mais rápidos, porém isso gerava um calor excessivo e um extremo desgaste acontecia na CPU. Para solução do problema de desempenho, foi adotada uma medida: A inclusão de mais núcleos em um só processador.

CPU com um ou mais núcleos, funciona como se tivesse dois processadores em somente um. Ao invés de rodar apenas um processo por núcleo, a multinuclagem fez com que ocorressem mais de um processo por núcleo.

[pic 2]

Dois núcleos em um processador

3.0 GPU (Graphic Processing Unit)

Antes do surgimento dos processadores gráficos, surgiram hardwares que, apesar de não realizarem processamento gráfico efetivo, encarregavam-se da exibição das imagens e textos nos monitores da época. Tais dispositivos eram chamados de “placas de vídeo” e é por isso que algumas pessoas ainda se referem as GPU’s modernas.

A empresa que foi pioneira nesta área foi a NVIDIA, que fez a primeira GPU para uso doméstico (Geforce 256).

Usada primeiramente para aplicações 3D, a Unidade de Processamento Gráfico (GPU), é um chip gráfico, parecido com o processador. Esse chip, chamado GPU, faz os cálculos necessários que resultam nas imagens que saem na tela do seu computador. A ideia inicial da GPU era aliviar o processador principal da tarefa de gerar imagens, e progressivamente foi tirando a carga de trabalho da CPU, se especializando na criação dos gráficos.

Ao longo do tempo, a GPU foi pegando funções que antes eram feitas somente pelo processador, como o processamento de dados, já que o da GPU se tornou tão alto. E atualmente, quando temos grande quantidade de dados, a GPU auxilia o processador, fazendo com que o processo fique mais rápido. Isso é chamado de processamento paralelo. O processamento paralelo aumenta a capacidade de processamento da máquina, processa a informação de forma eficiente com ênfase na exploração de eventos simultâneos na execução de um programa/software.

A GPU realiza uma série de operações para criar tais imagens, usando o pipeline. Identifica a posição dos elementos, aplica a textura sobre eles e por último termina a cena com elementos de efeito de luz, e faz isso toda a vez que a cena é redesenhada. Enquanto a GPU vai criando as imagens, ela precisa de algum lugar para guardar a informação e as imagens completas, e pra isso, ela utiliza a memória da placa de vídeo, guardando a informação de cada “pixel”, suas cores e suas localizações na tela. Parte da memória também atua como um “buffer de quadros”, onde ela consegue armazenar as imagens completas até a hora de exibi-las. A memória opera muito rápido, e além disso, ela faz com que o sistema não só consiga escrever e depois ler, mas permite que ele escreve e leia ao mesmo tempo.

Normalmente, as GPU’s são localizadas no centro de uma placa de vídeo, em sua volta ficam os demais componentes do dispositivo de vídeo. Por gerar muito calor enquanto estão trabalhando, todas (ou quase todas) as fabricantes dessas peças, utilizam o dissipador e ventoinha grudado ao chip, para manter uma temperatura suportável.

3.1 Primeira Geração de GPUs

Esta geração inclui placas de vídeo como: NVidia TNT2, ATi Rage e 3dfx. Estas foram criadas entre 1991 e 1998. Eram capazes de rasterizar triângulos pré-transformados.

A primeira geração de GPUs possuía uma linguagem matemática bastante limitada.

3.2 Segunda Geração de GPUs

De 1999 até o não 2000, surgiu a segunda geração de GPUs, entre elas: NVIDIA GeForce 256 e GeForce2, ATI Radeon 7500 e S3 Savage 3D. Estas realizavam transformações e efeitos de iluminação (T&L) sobre os vértices dos objetos 3D, aliviando a carga de processamento da CPU.

Esta geração de GPUs possuía uma arquitetura do tipo pipeline. Conforme a figura abaixo:

[pic 3][pic 4]

3.3 Terceira Geração de GPUs

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