Současné grafické karty disponují až pětadvaceti násobně větším výkonem než obyčejné procesory. V souvislosti s tímto je snaha přenášet složité výpočty z procesoru na grafickou kartu. Co všechno můžou grafické procesory nabídnou, v čem spočívá obrovský výkonnostní rozdíl, kdy je vhodné pro výpočet použít grafickou kartu a kdy ne? Co znamenají zkratky GPU a GPGPU? Přesně na tyto otázky se pokusím podat jednoduchou a jasnou odpověď.

V pátek 6.11 jsem se zúčastnil přednášky „Masivně paralelní architektury (GPGPU a další)“, pořádané u nás na fakultě Ústavem počítačových systémů. Přednášejícím byl Jan Prach ze Sun Microsystems. Zapsal jsem si pár poznámek a protože mě využití GPU pro jiné než grafické výpočty zaujalo, chtěl jsem se o této problematice dozvědět více a začal jsem hledat informace na internetu. K mému překvapení jsem moc českých článků na toto téma nenašel, a proto jsem zamířil na zahraniční weby. Z toho co jsem se dozvěděl, jsem se rozhodl sepsat krátký článek, který by poskytl základní informace o této problematice.

GPU je anglická zkratka znamenající Graphic Processing Unit, česky bychom to přeložily jako grafický procesor. Ten se většinou nachází na grafické kartě, ale může být také integrovaný na základní desce, a slouží především k výpočtům spojených s vykreslováním obrazu. Tento grafický procesor (dále jen GPU) disponuje vysokým výpočetním výkonem při počítání s čísly v plovoucí desetinné čárce. Tento výpočetní výkon je v dnešní době již tak obrovský a má takový náskok oproti standardnímu procesoru (dále jen CPU), že je snaha a potřeba využívat GPU i pro jiné než grafické výpočty. Právě používání GPU pro jiné než grafické výpočty se označuje zkratkou GPGPU, která znamená General-purpose computing on graphics processing units, což by se dalo přeložit jako "víceúčelové počítání na grafických procesorech".

GPU je optimalizováno převážně pro jednodušší aritmetické operace v plovoucí desetinné čárce nad vektory a maticemi. Na rozdíl od CPU má méně vnitřní logiky. Nedisponuje například logikou pro obsluhu přerušení či pro ochranu paměti, stejně tak logikou pro různé dynamické předvídání instrukcírůzné prefetch techniky. Hlavní rozdíl je však v počtu výpočetních jednotek. Zatím co současná moderní CPU mají 2 až 8 jader, na GPU jich najdete kolem 800. Nejde však o plnohodnotná jádra jako naleznete na CPU, ale o proudové procesorysream processors, jejichž význam bude vysvětlen dále.