Le GPU ou unité de traitement graphique^{(Graphical Processing Unit)} est une puce dédiée conçue pour effectuer spécifiquement des tâches liées aux graphiques à un rythme beaucoup plus rapide qu'un processeur^(CPU) ou une unité centrale de traitement^{(Central Processing Unit)} . 

En général, les GPU^(GPUs) gèrent le côté visuel des jeux vidéo ainsi que les logiciels de montage vidéo, la conception graphique, la conception 3D et d'autres outils similaires. Récemment, les GPU^(GPUs) ont également été utilisés pour effectuer certaines tâches non graphiques telles que l'extraction de crypto-monnaie, qui fonctionne bien avec leur conception interne unique.

La différence entre^{(Difference Between)} un GPU et un CPU

Chaque ordinateur, qu'il s'agisse d'un ordinateur portable, d'une tablette ou d'une console de jeu, possède un processeur^(CPU) . Le CPU est le cerveau de la machine. Lorsque vous exécutez un logiciel sur votre appareil, c'est le processeur^(CPU) qui suit les instructions et effectue tous les calculs nécessaires. Bien sûr, chaque micropuce exécute des instructions, alors qu'est-ce qui rend un processeur^(CPU) spécial ? 

La plupart des processeurs modernes ont quatre cœurs de processeur^{(CPU cores)} , bien que ce nombre augmente rapidement. Le nombre de calculs qu'un processeur^(CPU) peut effectuer en même temps est limité par le nombre de cœurs. Mais un CPU est très bon pour faire un petit nombre de calculs complexes de n'importe quel type, très rapidement, les uns après les autres.

Cependant, les GPU^(GPUs) modernes ont une philosophie de conception très différente. Au lieu d'un petit nombre de cœurs de traitement complexes et complets, ils ont des centaines ou des milliers de cœurs de processeur simples conçus pour exécuter des instructions en parallèle, spécifiquement liées aux graphiques. 

Par exemple, une instruction pour ombrer un pixel dans l'image d'une certaine manière. Les écrans d'ordinateur modernes^(Modern) ont des millions de pixels. Le rendu et l'animation de graphismes 3D réalistes à des fréquences d'images régulières exigent cette énorme puissance de traitement parallèle. Donc, si vous voulez traiter un grand nombre de commandes simples en même temps, vous avez besoin d'un GPU .

Les GPU^{(Are GPUs)} et les cartes graphiques^{(Graphics Cards)} sont-ils la même chose^{(Same Thing)} ?

Il est devenu courant d'utiliser indifféremment les termes « GPU » et « carte graphique ». Ce qui^(Which) conduit à des situations où quelqu'un dira que son ordinateur n'a pas de GPU , mais ce qu'il veut vraiment dire, c'est que l'ordinateur n'a pas de carte graphique.

Qu'est-ce qu'un GPU ? Le GPU fait spécifiquement référence au microprocesseur lui-même, mais bien sûr, un GPU ne peut pas fonctionner tout seul. Il a besoin d'autres composants pour faire son travail. Passons donc en revue les différentes manières dont les GPU^(GPUs) sont emballés.

Cartes graphiques

Une carte graphique est un périphérique discret qui se branche sur un emplacement standard de la carte mère de votre ordinateur. Il se compose de la carte de circuit imprimé, du GPU , de la mémoire, des connecteurs d'affichage, des connecteurs d'alimentation et d'autres composants divers dont le GPU a^(GPU) besoin.

Les cartes graphiques ont également des systèmes de refroidissement dédiés qui aident à maintenir le GPU à une température de fonctionnement sûre. Le principal avantage des cartes graphiques est qu'elles peuvent être facilement remplacées par des modèles plus récents sans qu'il soit nécessaire de remplacer l'ensemble de l'ordinateur ou de la carte mère.

GPU intégrés

Les GPU^(GPUs) intégrés sont intégrés dans le même boîtier qu'un CPU . Ainsi, un ordinateur équipé de l'un d'entre eux n'a pas besoin d'une carte graphique séparée pour fonctionner. Les connecteurs d' affichage sont fournis par la carte mère et le ^(Display)GPU partage le même pool de mémoire que le CPU . Bien sûr, le CPU et le GPU partagent également le même système de refroidissement et la même alimentation. 

Les GPU^(GPUs) intégrés sont assez puissants de nos jours et certains peuvent même être utilisés pour des graphismes de jeux vidéo modestes, mais leur principal avantage est l'économie de coût et d'espace. C'est pourquoi^(Which) ils sont une solution populaire dans de nombreux ordinateurs portables.

Les tablettes et les smartphones ont également des GPU^(GPUs) intégrés , mais ceux-ci font partie d'un package "système sur puce". Sur les ordinateurs, seuls le CPU et le GPU partagent le même package. Dans le cas des SoC^(SoCs) , la RAM , le stockage, les contrôleurs périphériques et les autres composants qui composent l'ensemble du système sont tous sur le même package de silicium.

GPU dédiés

Un GPU^(GPU) dédié est distinct d'une carte graphique et des GPU^(GPUs) intégrés . Il est plus simple de la considérer comme une carte graphique intégrée à l'ordinateur. Les ordinateurs portables sont les principaux appareils qui utilisent des GPU^(GPUs) dédiés .

Tout comme avec une carte graphique, le GPU possède sa propre mémoire et son propre refroidissement, mais contrairement à une carte graphique, vous ne pouvez pas modifier ou mettre à niveau votre GPU dédié . Il existe un petit nombre d'ordinateurs portables qui utilisent des modules GPU interchangeables , mais c'est une rare exception.

Cartes graphiques externes

Un développement récent, les cartes graphiques externes, utilise des ports haut débit sur les ordinateurs modernes. Thunderbolt 3 sur USB C^{(Thunderbolt 3 over USB C)} est la solution de choix. Les cartes externes peuvent être soit une solution intégrée, soit simplement un boîtier que vous pouvez utiliser avec n'importe quelle carte graphique adaptée.

C'est une bonne solution pour les utilisateurs d'ordinateurs portables qui souhaitent une solution GPU plus puissante lorsqu'ils sont à un bureau. Vous pouvez en savoir plus sur les GPU externes^{(external GPUs)} dans notre article à leur sujet.

Comprendre les spécifications du GPU

Si vous voulez savoir comment choisir entre différentes cartes graphiques, consultez notre guide d'achat de cartes graphiques^{(graphics card buyer’s guide)} pour une explication détaillée des spécifications du GPU . Si vous voulez juste un aperçu rapide, voici les chiffres clés qui comptent en ce qui concerne les GPU :

• Le nombre de processeurs
• La quantité de mémoire
• La bande passante mémoire totale
• Fonctionnalités spéciales, telles que le lancer de rayons matériel

Malheureusement, connaître ces chiffres ou ces détails ne vous dira pas grand-chose sur les performances d'un GPU ou d'une carte graphique donnés. En fin de compte, ce qui compte le plus, ce sont les performances avec les applications que vous souhaitez exécuter, que vous pouvez facilement trouver dans les benchmarks publiés en ligne.

Tâches générales de calcul GPU

La dernière chose importante à savoir sur les GPU^(GPUs) modernes est qu'ils peuvent être utilisés pour certaines tâches non graphiques. Étant donné que les GPU^(GPUs) sont essentiellement constitués d'un grand nombre de processeurs simples, tout travail nécessitant de nombreux calculs effectués en parallèle peut bénéficier d'une exécution sur un GPU .

Par exemple, la marque de cartes Nvidia fonctionne avec les instructions ^(Nvidia)CUDA ( Compute Unified Device Architecture ). Vous pouvez écrire un logiciel à l'aide de CUDA afin qu'il utilise la conception unique du GPU pour accélérer certains types de calculs.

Il y a aussi OpenCL , qui n'est pas attaché à une marque de carte spécifique. Les GPU^(GPUs) sont appliqués à l'analyse de données volumineuses, à l'apprentissage automatique, à l'apprentissage en profondeur, à l'extraction de crypto-monnaie et à une liste sans cesse croissante d'emplois avancés qui auraient nécessité des supercalculateurs dans le passé.

Je peux voir clairement maintenant

Ce sont les faits les plus importants que vous devez savoir sur ce que sont les GPU^(GPUs) . Vous savez maintenant ce qu'ils sont, à quoi ils servent et en quoi ils diffèrent des autres types de processeurs. Nous devrions tous être reconnaissants envers les GPU^(GPUs) . L'utilisation des ordinateurs serait beaucoup moins colorée et conviviale sans eux !

HDG Explains: What Is a GPU?

The GPU or Graphical Processing Unit is a dedicated microchip that is designed to specifically do graphics-related tasks at a much faster rate than a CPU or Central Processing Unit. 

In general, GPUs handle the visual side of video games as well as video editing software, graphic design, 3D design and other similar tools. Recently, GPUs have also been put to use doing certain non-graphics tasks like cryptocurrency mining, which works well with their unique internal design.

The Difference Between a GPU And CPU

Every computer, whether a laptop, tablet or gaming console, has a CPU. The CPU is the brain of the machine. When you run software on your device, it’s the CPU that follows the instructions and does all the necessary math. Of course, every microchip executes instructions, so what makes a CPU special? 

Most modern CPUs have four CPU cores, although this number is rapidly growing. The number of calculations a CPU can do at the same time is limited by the number of cores. But a CPU is very good at doing a small number of complex calculations of any type, very quickly, one after the other.

However, modern GPUs have a very different design philosophy. Instead of a small number of complex, full-function processing cores, they have hundreds or thousands of simple processor cores that are designed to execute instructions in parallel, specifically related to graphics. 

For example, an instruction to shade a pixel in the image a certain way. Modern computer displays have millions of pixels. To render and animate realistic 3D graphics at smooth frame rates demands this massive parallel-processing power. So if you want to process lots and lots of simple commands at the same time, you want a GPU.

Are GPUs And Graphics Cards The Same Thing?

It’s become common to use the terms “GPU” and “graphics card” interchangeably. Which leads to situations where someone will say that their computer doesn’t have a GPU, but what they really mean is that the computer doesn’t have a graphics card.

What is a GPU? The GPU refers specifically to the microprocessor itself, but of course a GPU can’t operate by itself. It needs other components to do its job. So let’s go over the different ways that GPUs are packaged.

Graphics Cards

A graphics card is a discrete device that plugs into a standard slot on your computer motherboard. It consists of the printed circuit board, the GPU, memory, display connectors, power connectors and other various components that the GPU needs.

Graphics cards also have dedicated cooling systems that help keep the GPU within a safe operating temperature. The main benefit of graphics cards is that they can be easily replaced with newer models without the need to replace the entire computer or motherboard.

Integrated GPUs

Integrated GPUs are built into the same housing as a CPU. So a computer equipped with one of these does not need a separate graphics card in order to work. Display connectors are provided by the motherboard and the GPU shares the same pool of memory as the CPU. Of course, the CPU and GPU also share the same cooling system and power supply. 

Integrated GPUs are pretty powerful these days and some can even be used for modest video game graphics, but their main advantage is cost and space savings. Which is why they are a popular solution in many laptops.

Tablets and smartphones also have integrated GPUs, but these are part of a “system on a chip” package. On computers, only the CPU and GPU share the same package In the case of SoCs, the RAM, storage, peripheral controllers and other components that make up the entire system are all on the same silicon package.

Dedicated GPUs

A dedicated GPU is distinct from a graphics card and integrated GPUs. It’s easiest to think of it as a graphics card that has been built into the computer. Laptops are the main devices that use dedicated GPUs.

Just as with a graphics card, the GPU has its own memory and cooling, but unlike a graphics card you can’t change or upgrade your dedicated GPU. There are a small number of laptops that use interchangeable GPU modules, but this is a rare exception.

External Graphics Cards

A recent development, external graphics cards, make use of high-speed ports on modern computers. Thunderbolt 3 over USB C is the solution of choice. External cards can either be an integrated solution, or simply an enclosure which you can use with any graphics card that will fit.

This is a good solution for laptop users who want a more powerful GPU solution when at a desk. You can read more about external GPUs in our article about them.

Understanding GPU Specifications

If you want to know how to choose between different graphics cards, have a look at our graphics card buyer’s guide for a detailed explanation of GPU specifications. If you just want a quick rundown, here are the key numbers that matter when it comes to GPUs:

• The number of processors
• The amount of memory
• The total memory bandwidth
• Special features, such as hardware ray tracing

Unfortunately, knowing these numbers or details won’t tell you much about how a given GPU or graphics card will perform. In the end what matters most is performance with the applications you want to run, which you can easily find in published benchmarks online.

General GPU Computing Tasks

The last important thing to know about modern GPUs is that they can be used for certain non-graphics tasks. Since GPUs are essentially made up of a massive number of simple processors, any job that needs lots of calculations done in parallel may benefit from running on a GPU.

For example, the Nvidia brand of cards work with CUDA (Compute Unified Device Architecture) instructions. You can write software using CUDA so that it makes use of the GPU’s unique design to accelerate certain types of calculations.

There’s also OpenCL, which is not attached to a specific brand of card. GPUs are being applied to big data analysis, machine learning, deep learning, cryptocurrency mining, and an ever-growing list of advanced jobs that would have needed supercomputers in the past.

I Can See Clearly Now

These are the most important facts you need to know about what GPUs are. Now you know what they are, what they’re used for, and how they’re different from other types of processors. We should all be grateful for GPUs. Using computers would be much less colorful and friendly without them!

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