Wat is een grafische kaart?
Een computer heeft veel onderdelen in de behuizing, elk onderdeel heeft een andere functie. Als je nu de behuizing van jouw pc zou openen, zou je waarschijnlijk een moederbord, een CPU, wat RAM en een opslagschijf vinden. In sommige computers vind je ook een grafische kaart, het stukje hardware dat verantwoordelijk is voor het maken van beelden op je scherm.
De grafische verwerkingseenheid (GPU) is een essentieel onderdeel van computer of laptop. Zonder GPU zou je geen spelletjes kunnen spelen, geen films kunnen bekijken of zelfs geen Powerpoint-presentatie kunnen doorbladeren. Dus, wat is een grafische kaart, en hoe werkt het eigenlijk?
Wat is een GPU? (Graphics processing unit)
Als iemand "grafische kaart" zegt, bedoelt hij dus een GPU, Graphics processing unit. Net als het moederbord in uw computer, is ook de grafische kaart een printplaat (Pcb). Hij wordt geleverd met een specifieke set instructies die u moet volgen, en als het gaat om zelfstandige (bekend als discrete) GPU's, wordt hij ook geleverd met ventilatoren, onboard RAM, een eigen geheugencontroller, BIOS en andere functies.
- Geïntegreerd: Geïntegreerde graphics is een GPU die in de processor is ingebouwd. Geïntegreerde gpu maakt geen gebruik van een aparte geheugenchips voor graphics/video. In plaats daarvan gebruikt de GPU systeemgeheugen dat wordt gedeeld met de CPU. Omdat geïntegreerde graphics is ingebouwd in de processor, verbruikt deze doorgaans minder stroom en veroorzaakt daardoor minder warmte. Processoren met geïntegreerde grafische voorzieningen worden meestal aangetroffen in systemen met een kleinere vormfactor, zoals laptops en Intel® NUC's.
- Discreet: Dit is een externe grafische kaart die als hardware op een moederbord wordt geplaatst als een extra component. De meeste mensen hebben geen externe grafische kaart nodig voor hun werk op de computer. Basiswerkzaamheden zoals het maken van bestanden, kantoorwerk, films kijken, liedjes beluisteren, enz. hebben misschien geen grafische kaart nodig. Maar gebruikers die spelletjes met hoge resoluties spelen en video's bewerken, hebben een externe grafische kaart nodig.
Een moderne, discrete GPU zal doorgaans beter presteren dan een geïntegreerde GPU, maar je moet wel rekening houden met CPU- en GPU-generaties. Als je hardware vergelijkt die in hetzelfde tijdperk is geproduceerd, zal de discrete GPU het winnen. Hij heeft gewoon meer verwerkingskracht en meer koeling beschikbaar om zwaardere taken te verwerken.
Waarvoor worden videokaarten gebruikt?
Grafische chips worden tegenwoordig gebruikt voor een groter aantal taken dan oorspronkelijk de bedoeling was, deels omdat moderne GPU's programmeerbaarder zijn dan vroeger.
Enkele voorbeelden van GPU-gebruiksscenario's zijn:
- GPU's kunnen de rendering van real-time 2D en 3D grafische toepassingen versnellen.
- Videobewerking en de creatie van video-inhoud zijn verbeterd met GPU's. Video-editors en grafische ontwerpers kunnen bijvoorbeeld de parallelle verwerking van een GPU gebruiken om het renderen van high-definition video en graphics sneller te maken.
- De graphics van videogames zijn rekenintensiever geworden, dus om de weergavetechnologieën bij te benen - zoals 4K en hoge vernieuwingsfrequenties - is de nadruk gelegd op GPU's met hoge prestaties.
- GPU's kunnen machine learning versnellen. Dankzij de hoge rekenkracht van een GPU kunnen werklasten zoals beeldherkenning worden verbeterd.
- GPU's worden ook gebruikt om bitcoin en andere cryptocurrencies zoals Ethereum te minen.
Hoe werkt een GPU?
Een GPU kan worden aangetroffen geïntegreerd met een CPU op hetzelfde elektronische circuit, op een grafische kaart of in het moederbord van een computer of server. GPU's en CPU's zijn qua constructie vrij gelijklopend. GPU's zijn echter specifiek ontworpen voor het uitvoeren van complexere wiskundige en geometrische berekeningen. Deze berekeningen zijn nodig om graphics weer te geven. GPU's kunnen meer transistoren bevatten dan een CPU.
GPU's maken gebruik van parallelle verwerking, waarbij meerdere processoren afzonderlijke delen van dezelfde taak uitvoeren. Een GPU heeft ook zijn eigen RAM (random access memory) om gegevens op te slaan over de beelden die hij verwerkt. Informatie over elke pixel wordt opgeslagen, met inbegrip van de plaats op het beeldscherm. Een digitaal-naar-analoogomzetter (DAC) is verbonden met het RAM en zet het beeld om in een analoog signaal zodat de monitor het kan weergeven. Video RAM werkt meestal op hoge snelheden.
Voor bedrijven die zware rekenkracht nodig hebben, of werken met machine learning of 3D-visualisaties, kan het een goede optie zijn om GPU's in de cloud te laten vastzetten. Een voorbeeld hiervan zijn Google's Cloud GPU's, die krachtige GPU's bieden op Google Cloud. Het hosten van GPU's in de cloud heeft als voordeel dat lokale resources worden vrijgemaakt, wat tijd, kosten en schaalbaarheid bespaart. Gebruikers kunnen kiezen uit een reeks GPU-types, terwijl ze flexibele prestaties krijgen op basis van hun behoeften.
GPU VS CPU
GPU's zijn redelijk vergelijkbaar met CPU-architecturen. CPU's worden echter gebruikt voor het beantwoorden en verwerken van de basisinstructies die een computer aansturen, terwijl GPU's specifiek zijn ontworpen voor het snel renderen van hoge-resolutie afbeeldingen en video's. In wezen zijn CPU's verantwoordelijk voor het interpreteren van de meeste opdrachten van een computer, terwijl GPU's zich richten op grafische rendering.
In het algemeen is een GPU ontworpen voor data-parallellisme en het toepassen van dezelfde instructie op meerdere data-items (SIMD). Een CPU is ontworpen voor taak-parallellisme en het uitvoeren van verschillende bewerkingen.
Beide worden ook onderscheiden door het aantal kernen. De core is in wezen de processor binnen de processor. De meeste CPU-kernen zijn tussen vier en acht genummerd, hoewel sommige tot 32 kernen hebben. Elke core kan zijn eigen taken, of threads, verwerken. Omdat sommige processoren multithreading-mogelijkheden hebben - waarbij de core virtueel wordt verdeeld, zodat een enkele core twee threads kan verwerken - kan het aantal threads veel hoger zijn dan het aantal cores. Dit kan nuttig zijn bij videobewerking en transcodering. CPU's kunnen twee threads (onafhankelijke instructies) per core (de onafhankelijke processoreenheid) uitvoeren. Een GPU-core kan vier tot 10 threads per core hebben.
Een GPU kan beelden sneller renderen dan een CPU dankzij zijn parallelle verwerkingsarchitectuur, waardoor hij meerdere berekeningen tegelijk kan uitvoeren. Een enkele CPU heeft dit vermogen niet, hoewel multicore-processoren berekeningen parallel kunnen uitvoeren door meer dan één CPU op dezelfde chip te combineren.
Een CPU heeft ook een hogere kloksnelheid, wat betekent dat hij een individuele berekening sneller kan uitvoeren dan een GPU, zodat hij vaak beter is toegerust voor elementaire rekentaken.
GPU vs Grafische kaart: Overeenkomsten en verschillen
GPU en grafische kaart zijn twee termen die soms door elkaar worden gehaald. Er zijn echter enkele belangrijke verschillen tussen de twee. Het belangrijkste verschil is dat de GPU een specifieke eenheid is binnen een grafische kaart. De GPU voert de eigenlijke beeld- en grafische verwerking uit. Een grafische kaart presenteert de beelden aan het beeldscherm.
Welke bedrijven maken videokaarten?
Nvidia
Nvidia is een Amerikaans technologiebedrijf, gevestigd in Californië, opgericht in 1993, dat GPU's ontwerpt voor de gaming- en de professionele markt, maar ook system on a chip units (SoC's) voor de mobiele computer- en de automobielmarkt. De belangrijkste GPU-lijn is GeForce, dat een directe concurrent is van AMD's Radeon.
Enkele bekende GPU's zijn de GeForce RTX 3080, Nvidia Titan V en de Nvidia RTX A6000. Op dit moment, als gevolg van een wereldwijd tekort aan grafische kaarten, kan het lastig zijn om een van de GPU's te bemachtigen, met name de GeForce RTX 3070-kaarten.
In juli 2021 schakelde Nvidia wat het claimde de snelste supercomputer van het Verenigd Koninkrijk te zijn, de Cambridge-1, die een aantal NVIDIA A100 Tensor Core GPU's bevatte.
AMD
Advanced Micro Devices, ook bekend als AMD, werd in 1969 opgericht en is een ander Amerikaans technologiebedrijf dat in Californië is gevestigd. Het ontwikkelt computerprocessoren en andere producten voor de zakelijke en consumentenmarkt. Het produceerde oorspronkelijk halfgeleiders voordat het deze divisie in 2008 verzelfstandigde, die vervolgens werd omgevormd tot GlobalFoundries.
AMD's belangrijkste producten zijn moederbordchipsets, microprocessoren, grafische processoren en embedded processoren. Enkele van zijn producten zijn de AMD Radeon grafische reeks en de Ryzen processorreeks.
In maart kondigde het bedrijf aan dat het de Ryzen 5000 Pro-serie van mobiele processoren voor dunne en lichte zakelijke laptops zou lanceren. Deze bestaat uit drie chips: de Ryzen 7 Pro 5850U, Ryzen 5 Pro 5650U en Ryzen 3 5450U. De 5850 is de chip met de hoogste specificaties van de drie, met een 8-core, 16-thread ontwerp, 20MB cache en base en boost klokfrequenties van respectievelijk 1,9 GHz en 4,4 GHz. AMD beweert dat de chip de enige processor is met acht krachtige kernen die is ontworpen voor dunne en lichte laptops.
Welke bedrijven verkopen videokaarten?
Een onderscheidende factor tussen GPU's en CPU's is dat GPU's vaak een zogenaamde 'aftermarket-behandeling' krijgen. Hoewel de basistechnologie achter grafische kaarten afkomstig is van Nvidia en AMD, zijn er een aantal bedrijven op de markt die deze basishardware - bekend als 'referentiemodellen' of 'referentiekaarten' - een finishing touch geven, vaak door op de een of andere manier de prestaties te verbeteren.
Dit kan zijn in de vorm van overklokken - waarbij de risicovolle zaken uit handen van de klanten worden genomen, het toevoegen van een aangepaste behuizing - vaak met het oog op thermische efficiëntie, of het toevoegen van een paar extra ventilatoren om dezelfde reden. RGB-verlichting is ook een veel voorkomende optie, als dat uw ding is.
EVGA
Het in Californië gevestigde EVGA staat in de gaming sector vooral bekend om zijn langlopende samenwerking met Nvidia, waarvan het misschien wel het meest bekend is vanwege het modificeren van de GPU's.
EVGA biedt een reeks opgewaardeerde GPU's voor Nvidia-kaarten, deze modificaties variëren van eenvoudige RGB-verlichtingsupgrades tot overklokmogelijkheden en zelfs speciale closed-loop vloeistofkoelingseenheden, alleen voor de GPU.
EVGA staat ook bekend om de productie van SLI-bruggen om GPU's in serie aan elkaar te koppelen, moederborden, voedingen, randapparatuur voor gaming en nog veel meer.
Gigabyte
Net als EVGA, is Gigabyte een ander bedrijf dat meer is dan alleen een aftermarket GPU-verkoper. Het heeft een breder portfolio aan producten dan EVGA, dat GPU's en randapparatuur omvat, maar ook grotere stukken hardware zoals beeldschermen, PC's, laptops, moederborden en andere PC-componenten zoals solid state drives (SSD's).
Het bedrijf richt zich niet alleen met verve op het gamingpubliek, maar ook op de artistieke en creatieve hoek van de industrie met laptops en monitoren die geschikt zijn voor bijvoorbeeld professionele fotobewerking. Het bedrijf heeft ook ambities om in de toekomst uit te breiden op het gebied van AI en deep learning, maar deze uitstapjes staan nog in de kinderschoenen.
MSI
Een andere aftermarket-leverancier met een gevarieerde productportefeuille is MSI. Het bedrijf is stevig geworteld in gaming, maar vertakt zich op bepaalde gebieden om tegemoet te komen aan de creatieven, 3D-animators, video-editors en nog veel meer. Het biedt ook een aantal enterprise-grade machines als onderdeel van zijn Business & Productivity Series gericht op high-performance, high-security computing. MSI is een echte duizendpoot, meester in vele beroepen, en heeft ook ondernemingen op het gebied van kunstmatige intelligentie (AI), internet der dingen (IoT) en cloudservers.
Het is een van de meest vertrouwde merken op het gebied van gaming en biedt aftermarket GPU's voor zowel Nvidia- als AMD-kaarten.
Asus
Net als MSI, is Asus een andere titaan van tech, niet alleen PC gaming. Het Taiwanese hardware bedrijf werd opgericht in 1989 en claimt 's werelds nummer één moederbord en gaming merk te zijn, en in de top drie notebook verkopers wereldwijd.
Gamers zullen goed op de hoogte zijn van de inspanningen van Asus op het gebied van aftermarket GPU's. Het bedrijf produceert kaarten onder de paraplu van zijn hoofdmerk, maar ook onder de twee gaming-uitlopers TUF en Republic of Gamers. De merken leveren voornamelijk Nvidia GPU's, maar AMD fans hebben ook een aantal opties om uit te kiezen, zij het een relatief veel kleiner aantal dan degenen die op zoek zijn naar Nvidia kaarten.
