Что такое аппаратное ускорение и чем оно полезно?

Аппаратное ускорение использует специально созданное компьютерное оборудование (например, кремниевые микрочипы) для выполнения узкого набора задач быстрее, чем универсальный Процессор (центральный процессор).

Что это значит для вас как пользователя? Часто у вас будет возможность включить или отключить аппаратное ускорение в ваших приложениях. Так насколько же полезно аппаратное ускорение и что оно дает?

Что такое аппаратное ускорение (простая версия)

Вот простое объяснение аппаратного ускорения. Перейдите к следующему разделу, чтобы более подробно рассмотреть процесс.

Процессор вашего компьютера может решить практически любую математическую задачу. В схемах ЦП используется больше компонентов для решения многих видов задач. Они занимают больше места, выделяют больше тепла и не так элегантно спроектированы, как схемы, созданные для одной задачи.

При аппаратном ускорении специальная интегральная схема или микропроцессор выполняет одну конкретную задачу или узкий набор связанных задач. Конструкция схемы не тратится ни на что другое, и это обеспечивает значительное преимущество в производительности.

Иногда это оборудование встроено в сам процессор. Большинство современных процессоров имеют специальные внутренние секции, которые ускоряют определенные типы математических вычислений, используемых для таких задач, как кодирование видео и шифрование.

Короче говоря, аппаратное ускорение означает выполнение конкретной задачи уникального оборудования, которое отлично справляется с этой задачей.

Каковы преимущества аппаратного ускорения?

Какую пользу аппаратное ускорение дает приложению, которое вы используете? Часто это зависит от типа оборудования и типа ускорения, но обычные преимущества применимы в большинстве ситуаций.

Аппаратное ускорение значительно повышает производительность. Ваше приложение будет работать более плавно или приложение выполнит задачу за гораздо более короткое время.

Это освобождает ваш процессор для выполнения других задач, что приводит кповышению производительности системы. ЦП может переложить работу на специализированное оборудование, а затем продолжить, например, запуск видеоигр одновременно с потоковой передачей видео или использование такого приложения, как Раздор.

Аппаратное ускорение может иметь решающее значение для устройств с батарейным питанием. Вот почему ваш смартфон или планшет может воспроизводить видео так долго, не разряжая аккумулятор. Небольшой специализированный чип почти всегда потребляет меньше энергии, чем большой и сложный процессор.

Есть ли недостатки у аппаратного ускорения?

В целом аппаратное ускорение лучше оставить, но в некоторых случаях оно может оказаться недостатком.

Аппаратное ускорение часто приводит к нестабильности. Несмотря на то, что процессоры медленные, они, как правило, очень надежны. Например, нет особого смысла в том, чтобы аппаратное ускорение ускоряло экспорт видео, а затем приводило к сбою процесса до его завершения.

Аппаратное ускорение несовместимо с новыми разработками. Например, на вашем компьютере может быть установлено аппаратное ускорение для определенного метода кодирования видео, но если появится что-то получше, вам придется купить новое оборудование для его поддержки.

Тип аппаратного ускорения, поддерживаемый вашей системой, может не дать наилучших результатов. Поэтому, если вы предпочитаете качество скорости, в некоторых случаях лучше позволить процессору выполнять всю работу. Например, если у вас нет аппаратной поддержки кодирования HEVC, но вы хотите получить преимущества по качеству по сравнению с кодеком H.264, вам придется полагаться на кодирование на базе ЦП.

Где я могу использовать аппаратное ускорение?

Существует слишком много форм аппаратного ускорения, чтобы перечислить их все здесь, но вот несколько распространенных из них, с которыми вы столкнетесь как средний пользователь компьютера.

Аппаратное ускорение браузера

Веб-браузеры могут быть удивительно ресурсоемкими приложениями. Современные веб-сайты имеют необычные графические эффекты, высококачественные изображения и звуки. Веб-приложения, использующие 3D-графику, получают преимущества от аппаратного ускорения графического процессора.

В этих приложениях аппаратное ускорение обычно включено по умолчанию, и отключать его следует только для Поиск неисправностей.

Ускорение кодирования видео

Большинство процессоров теперь имеют ускорение для общего стандарта видео H.264, а поддержка H.265 также растет.

Последние графические процессоры Nvidia также оснащены специальным чипом кодировщика NVENC, который берет на себя работу по записи или потоковой передаче игрового материала, не влияя на производительность игры.

Приложения, такие как Adobe Премьера Pro, предлагают аппаратное ускорение на базе графического процессора, что повышает производительность при редактировании и экспорте проектов.

Ускорение GPGPU (GPU общего назначения)

Графические процессоры возникли как ускорители 3D-графики, но современные графические процессоры могут очень быстро выполнять довольно широкий спектр простых операций. Эти процессоры состоят из сотен или тысяч простых небольших процессоров, которые работают параллельно..

Это делает их идеальными для определенных типов обработки данных, которые необходимо выполнять с помощью алгоритма. Графические процессоры устроены таким образом, поскольку рендеринг графики предполагает параллельную обработку значений пикселей. Таким образом, ваш графический процессор определяет, как должен выглядеть каждый из миллионов пикселей на экране одновременно. Оказывается, приложения глубокого обучения и интеллектуального анализа данных также выигрывают от такого подхода к вычислениям.

Трассировка лучей и ускорение машинного обучения

Разработчики графических процессоров теперь добавили выделенные сопроцессоры, которые выполняют еще более специализированную работу, чем ядра графического процессора.

Графические процессоры Nvidia последнего поколения оснащены специальными компонентами, которые ускоряют математические вычисления трассировка лучей — метода рисования 3D-графики путем моделирования распространения света в сцене.

Эти графические процессоры имеют дополнительный процессор, который очень хорошо справляется с так называемой «тензорной» математикой. Они полезны в приложениях, использующих машинное обучение на основе нейронных сетей, которое становится все более распространенным в повседневных вычислительных задачах.

Ускорение повсюду

В наши дни аппаратное ускорение присутствует почти в каждом вычислительном устройстве, и по мере того, как определенные вычислительные профессии становятся популярными, ученые-компьютерщики будут создавать еще более специализированные системы, которые заставят их работать быстрее и эффективнее.

Так что расслабьтесь и наслаждайтесь скоростью!