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Descomplicômetro – Graphics Processinc Unit – GPU

Graphics Processing Unit - GPU

Antes de existirem os processadores gráficos, também conhecidos como GPU (Unidade de Processamento Gráfico, em português), que estão presentes em todos os computadores atuais, era o processador comum que tratava de tudo, desde os cálculos relacionados com os dados até o que aparecia ou não na tela. Nesta altura, a memória RAM para gráficos, ou frame buffer, era reservada a partir da memória de sistema.

A invenção dos GPU nos anos oitenta teve como propósito libertar, precisamente, os processadores centrais dos computadores das tarefas relacionadas com a atualização da imagem na tela.

O primeiro computador pessoal a ter uma GPU parecida com as que usamos hoje em dia foi o Commodore Amiga, lançado em 1985. Esta família de computadores tinha três processadores-extra que serviam para tratar das tarefas relacionadas com gráficos, som, armazenamento de dados e ligações (série e paralela, mouse e teclado).

No principio era só o CPU
No início dos anos noventa, apareceram as primeiras placas de aceleração gráfica para PC que aproveitavam a modularidade destas máquinas. Estas, fabricadas pela S3, apenas faziam aceleração de gráficos bidimensionais.

Mais tarde, nessa década, foram lançadas as primeiras placas capazes de acelerar gráficos tridimensionais, que apenas trabalhavam em conjunto com as placas de vídeo existentes. Em vários modelos a ligação entre as duas placas gráficas era feita através de um cabo externo.
No final dos anos noventa começaram a aparecer as primeiras placas gráficas modernas que combinavam funções de aceleração 2D e 3D num único componente e memória RAM própria.

O que está lá dentro?
Mas como funciona uma GPU? Dentro destes chips estão pequenos processadores que têm diversas designações de acordo com a marca. A NVIDIA chama-os ‘CUDA’ (Compute Unified Device Architecture) e a ATI prefere a designação ‘Stream Processors’: ambos são capazes de processar grandes quantidades de informação de forma muito rápida, porque são projetados para trabalharem em paralelo.

Em conjunto com estes processadores, existem ainda outros que têm funções específicas, como calcular rotações e translações dos objetos, gerenciar os cálculos relacionados com texturas e suavização dos gráficos (anti-aliasing).

Outras funções das GPU é o processamento de vídeo. Todos os processadores gráficos atuais têm componentes cuja única função é acelerar a codificação e reprodução de vídeo. Por exemplo, todas as GPU são capazes de descomprimir um arquivo MPEG em tempo real sem recorrer ao processador central do computador.

Para evitar os “engarrafamentos” de informação que podem ser gerados devido à menor velocidade da RAM de sistema, as placas gráficas utilizam memórias dedicadas capazes de velocidades muito superiores, como as atuais GDDR6.

Já não é só gráficos
Nos últimos tempos as placas gráficas têm sido utilizadas para a acelerar a mineração de criptomoedas, uma vez que os algoritmos utilizados nestas tarefas conseguem tirar partido do processamento paralelo proporcionado por estes componentes.
A última grande evolução nesta tecnologia foi a inclusão nas GPU, por parte da Nvidia, de componentes que servem para acelerar os cálculos de Ray Tracing, uma técnica de renderização que consegue dar mais realismo a cenas tridimensionais e que, até agora, dependia exclusivamente dos processadores centrais dos computadores.