Co to jest akceleracja sprzętowa i jak jest przydatna?

Akceleracja sprzętowa wykorzystuje specjalnie zbudowany sprzęt komputerowy (tj. mikroukłady krzemowe) do wykonywania wąskiego zestawu zadań szybciej niż (Hardware)procesor(CPU) ogólnego przeznaczenia (jednostka centralna).

Co to oznacza dla Ciebie jako użytkownika? Często będziesz mieć możliwość włączenia lub wyłączenia akceleracji sprzętowej w swoich aplikacjach. Jak więc przydatne jest przyspieszenie sprzętowe i do czego służy?

Co to jest przyspieszenie sprzętowe(Hardware Acceleration) ( wersja prosta(Simple Edition) )

Oto proste wyjaśnienie akceleracji sprzętowej. Przejdź(Skip) do następnej sekcji, aby dokładniej przyjrzeć się temu procesowi. 

Procesor w twoim komputerze(CPU) może rozwiązać niemal każdy rodzaj problemu matematycznego. Obwody procesora(CPU) wykorzystują więcej komponentów do radzenia sobie z wieloma rodzajami zadań. Zajmują więcej miejsca, generują więcej ciepła i nie są tak elegancko zaprojektowane, jak obwód zbudowany do jednego zadania. 

Przy akceleracji sprzętowej specjalny układ scalony lub mikroprocesor wykonuje jedno określone zadanie lub wąski zestaw powiązanych zadań. Projekt obwodu nie jest marnowany na nic innego, a to zapewnia znaczną przewagę wydajności. 

Czasami ten sprzęt jest wbudowany w sam procesor(CPU) . Większość nowoczesnych procesorów(CPUs) ma dedykowane sekcje wewnętrzne, które przyspieszają określone typy matematyki używane do zadań, takich jak kodowanie(video encoding) i szyfrowanie(encryption) wideo .

Krótko mówiąc, akceleracja sprzętowa oznacza powierzenie określonej pracy unikalnemu elementowi sprzętu, który jest jednym zamachem i kołysze się na nim.

Jakie są zalety(Benefits) akceleracji sprzętowej(Hardware Acceleration) ?

W jaki sposób akceleracja sprzętowa jest korzystna dla używanej aplikacji? Często zależy to od rodzaju sprzętu i rodzaju akceleracji, ale zwykłe korzyści dotyczą większości sytuacji.

  • Akceleracja sprzętowa(Hardware) znacznie poprawia wydajność. Twoja aplikacja będzie działać sprawniej lub aplikacja wykona zadanie w znacznie krótszym czasie.
  • Uwalnia procesor(CPU) do wykonywania innych czynności, co prowadzi do poprawy wydajności systemu. Procesor może odciążyć(CPU) pracę na wyspecjalizowanym sprzęcie, a następnie zająć się, na przykład, uruchamianiem gier wideo jednocześnie z przesyłaniem strumieniowym wideo lub korzystaniem z aplikacji takiej jak Discord .
  • Przyspieszenie sprzętowe(Hardware) może mieć kluczowe znaczenie dla urządzeń zasilanych bateryjnie. To dlatego Twój smartfon lub tablet może odtwarzać wideo przez tak długi czas bez tankowania baterii. Mały wyspecjalizowany chip prawie zawsze zużywa mniej energii niż duży, złożony procesor(CPU) .

Czy(Are)wady (Downsides)akceleracji(Hardware Acceleration) sprzętowej ?

Ogólnie rzecz biorąc, akceleracja sprzętowa jest czymś, co warto pozostawić włączone, ale w niektórych przypadkach może to być wadą. 

  • Przyspieszenie sprzętowe(Hardware) często powoduje niestabilność. Pomimo powolnego procesora, procesory(CPUs) wydają się być wysoce niezawodne. Na przykład akceleracja sprzętowa przyspiesza eksport wideo, a następnie powoduje awarię procesu przed jego zakończeniem.
  • Przyspieszenie sprzętowe(Hardware) jest nieelastyczne wobec nowych rozwiązań. Na przykład możesz mieć w komputerze akcelerację sprzętową dla określonej metody kodowania wideo, ale jeśli pojawi się coś lepszego, będziesz musiał kupić nowy sprzęt, aby to obsługiwać. 
  • Typ akceleracji sprzętowej obsługiwanej przez system może nie zapewniać najlepszych wyników. Jeśli więc przedkładasz jakość nad szybkość, w niektórych przypadkach lepiej byłoby pozwolić procesorowi(CPU) obsługiwać pracę. Na przykład, jeśli nie masz sprzętowej obsługi kodowania HEVC , ale chcesz uzyskać przewagę jakościową nad kodekiem H.264(H.264 CODEC) , będziesz musiał polegać na kodowaniu opartym na procesorze .(CPU)

Gdzie mogę używać akceleracji sprzętowej(Use Hardware Acceleration) ?

Dostępnych jest zbyt wiele form akceleracji sprzętowej, aby wymienić je wszystkie tutaj, ale oto kilka typowych, z którymi spotkasz się jako przeciętny użytkownik komputera.

Przyspieszenie sprzętowe przeglądarki(Browser Hardware Acceleration)

Przeglądarki internetowe(Web) mogą być aplikacjami obciążającymi zaskakująco dużo procesora(CPU-heavy) . Nowoczesne(Modern) strony internetowe mają fantazyjne efekty graficzne oraz obrazy i dźwięki o wysokiej wierności. Aplikacje internetowe(Web) korzystające z grafiki 3D korzystają z akceleracji sprzętowej  GPU .

Przyspieszenie sprzętowe(Hardware) jest zwykle domyślnie włączone w tych aplikacjach i należy je wyłączać tylko w celu rozwiązywania problemów(troubleshooting) .

Przyspieszenie kodowania wideo(Video Encoding Acceleration)

  • Większość procesorów ma teraz akcelerację dla popularnego standardu wideo H.264 , a wsparcie dla H.265 również rośnie. 
  • Najnowsze procesory graficzne Nvidia(Nvidia GPUs) mają również dedykowany układ kodujący „NVENC”, który przejmuje pracę nad nagrywaniem lub przesyłaniem strumieniowym materiału z gry, aby nie wpływał na wydajność gry.
  • Aplikacje takie jak Adobe Premiere Pro oferują akcelerację sprzętową opartą na GPU, poprawiając w ten sposób wydajność podczas edycji i eksportu projektów.

Przyspieszenie GPGPU (GPU ogólnego przeznaczenia)(GPGPU (General Purpose GPU) Acceleration)

Procesory graficzne rozpoczęły życie jako akceleratory grafiki 3D, ale nowoczesne procesory graficzne(GPUs) mogą bardzo szybko wykonywać dość szeroki zakres prostych operacji. Procesory te składają się z setek lub tysięcy prostych, małych procesorów, które działają równolegle. 

To sprawia, że ​​są idealne do pewnych rodzajów przetwarzania danych, które muszą być przetwarzane przez algorytm. Procesory GPU(GPUs) są projektowane w ten sposób, ponieważ renderowanie grafiki wymaga równoległego przetwarzania wartości pikseli. Twój procesor graficzny(GPU) określa, jak każdy z milionów pikseli na ekranie powinien wyglądać w tym samym czasie. Okazuje się, że z tego podejścia do obliczeń korzystają również aplikacje do głębokiego uczenia się i eksploracji danych.

Przyspieszenie śledzenia promieni i uczenia maszynowego(Ray Tracing and Machine Learning Acceleration)

Deweloperzy GPU(GPU) dodali teraz dedykowane koprocesory, które wykonują jeszcze bardziej wyspecjalizowaną pracę niż rdzenie  GPU .

  • Najnowsza generacja procesorów graficznych Nvidia(Nvidia GPUs) ma specjalne komponenty, które przyspieszają matematykę ray tracingu(ray tracing) , czyli metody rysowania grafiki 3D poprzez symulację rozchodzenia się światła przez scenę.
  • Te procesory graficzne(GPUs) mają dodatkowy procesor, który bardzo dobrze radzi sobie z tak zwaną matematyką „tensorową”. Są one przydatne w aplikacjach wykorzystujących uczenie maszynowe sieci neuronowych, które staje się coraz bardziej powszechne w codziennych zadaniach obliczeniowych.

Przyspieszenie jest wszędzie

Obecnie w prawie każdym urządzeniu komputerowym występuje przyspieszenie sprzętowe, a ponieważ niektóre zadania obliczeniowe stają się popularne, informatycy będą tworzyć jeszcze więcej dedykowanych systemów, aby działały szybciej i wydajniej. 

Usiądź wygodnie i ciesz się prędkością!



About the author

Jestem profesjonalnym inżynierem dźwięku z ponad 10-letnim doświadczeniem. Pracowałem przy wielu projektach, od małych domowych systemów audio po duże produkcje komercyjne. Moje umiejętności polegają na tworzeniu doskonałych ścieżek dźwiękowych i narzędzi do przetwarzania dźwięku, dzięki którym muzyka brzmi świetnie. Mam również ogromne doświadczenie w pracy z systemem Windows 10 i mogę pomóc Ci w pełni wykorzystać możliwości systemu komputerowego.



Related posts