La GPU o Unidad de procesamiento gráfico^{(Graphical Processing Unit)} es un microchip dedicado que está diseñado para realizar específicamente tareas relacionadas con gráficos a un ritmo mucho más rápido que una CPU o Unidad central de procesamiento^{(Central Processing Unit)} . 

En general, las GPU^(GPUs) manejan el lado visual de los videojuegos, así como el software de edición de video, diseño gráfico, diseño 3D y otras herramientas similares. Recientemente, las GPU^(GPUs) también se han utilizado para realizar ciertas tareas no gráficas, como la minería de criptomonedas, que funciona bien con su diseño interno único.

La diferencia entre^{(Difference Between)} una GPU y una CPU

Cada computadora, ya sea una computadora portátil, una tableta o una consola de juegos, tiene una CPU . La CPU es el cerebro de la máquina. Cuando ejecuta software en su dispositivo, es la CPU la que sigue las instrucciones y hace todos los cálculos necesarios. Por supuesto, cada microchip ejecuta instrucciones, entonces, ¿qué hace que una CPU sea especial? 

La mayoría de las CPU modernas tienen cuatro núcleos de CPU^{(CPU cores)} , aunque este número crece rápidamente. La cantidad de cálculos que una CPU puede hacer al mismo tiempo está limitada por la cantidad de núcleos. Pero una CPU es muy buena para hacer una pequeña cantidad de cálculos complejos de cualquier tipo, muy rápidamente, uno tras otro.

Sin embargo, las GPU^(GPUs) modernas tienen una filosofía de diseño muy diferente. En lugar de una pequeña cantidad de núcleos de procesamiento completos y complejos, tienen cientos o miles de núcleos de procesador simples que están diseñados para ejecutar instrucciones en paralelo, específicamente relacionadas con gráficos. 

Por ejemplo, una instrucción para sombrear un píxel de la imagen de cierta manera. Las pantallas de las computadoras modernas^(Modern) tienen millones de píxeles. Para renderizar y animar gráficos 3D realistas a velocidades de fotogramas uniformes, se requiere esta enorme potencia de procesamiento en paralelo. Entonces, si desea procesar muchos comandos simples al mismo tiempo, necesita una GPU .

¿GPU^{(Are GPUs)} y tarjetas gráficas^{(Graphics Cards)} son lo mismo^{(Same Thing)} ?

Se ha vuelto común usar los términos “ GPU ” y “tarjeta gráfica” indistintamente. Lo que^(Which) lleva a situaciones en las que alguien dirá que su computadora no tiene una GPU , pero lo que realmente quieren decir es que la computadora no tiene una tarjeta gráfica.

¿Qué es una GPU ? La GPU se refiere específicamente al microprocesador en sí, pero, por supuesto, una GPU no puede funcionar por sí misma. Necesita otros componentes para hacer su trabajo. Entonces, repasemos las diferentes formas en que se empaquetan las GPU .^(GPUs)

Tarjetas gráficas

Una tarjeta gráfica es un dispositivo discreto que se conecta a una ranura estándar en la placa base de su computadora. Consiste en la placa de circuito impreso, la GPU , la memoria, los conectores de pantalla, los conectores de alimentación y otros componentes diversos que necesita la GPU .

Las tarjetas gráficas también tienen sistemas de enfriamiento dedicados que ayudan a mantener la GPU dentro de una temperatura de funcionamiento segura. El principal beneficio de las tarjetas gráficas es que se pueden reemplazar fácilmente con modelos más nuevos sin necesidad de reemplazar toda la computadora o la placa base.

GPU integradas

Las GPU^(GPUs) integradas están integradas en la misma carcasa que una CPU . Por lo tanto, una computadora equipada con uno de estos no necesita una tarjeta gráfica separada para funcionar. Los conectores de pantalla los proporciona la placa base y la ^(Display)GPU comparte el mismo grupo de memoria que la CPU . Por supuesto, la CPU y la GPU también comparten el mismo sistema de refrigeración y fuente de alimentación. 

Las GPU^(GPUs) integradas son bastante poderosas en estos días y algunas incluso se pueden usar para gráficos de videojuegos modestos, pero su principal ventaja es el ahorro de costos y espacio. Es por eso que^(Which) son una solución popular en muchas computadoras portátiles.

Las tabletas y los teléfonos inteligentes también tienen GPU^(GPUs) integradas , pero forman parte de un paquete de "sistema en un chip". En las computadoras, solo la CPU y la GPU comparten el mismo paquete. En el caso de los SoC^(SoCs) , la RAM , el almacenamiento, los controladores periféricos y otros componentes que componen todo el sistema están todos en el mismo paquete de silicio.

GPU dedicadas

Una GPU^(GPU) dedicada es distinta de una tarjeta gráfica y GPU^(GPUs) integradas . Es más fácil pensar en ella como una tarjeta gráfica integrada en la computadora. Las computadoras portátiles son los principales dispositivos que utilizan GPU^(GPUs) dedicadas .

Al igual que con una tarjeta gráfica, la GPU tiene su propia memoria y refrigeración, pero a diferencia de una tarjeta gráfica, no puede cambiar ni actualizar su GPU dedicada . Hay una pequeña cantidad de computadoras portátiles que usan módulos de GPU intercambiables , pero esta es una rara excepción.

Tarjetas gráficas externas

Un desarrollo reciente, las tarjetas gráficas externas, hacen uso de puertos de alta velocidad en las computadoras modernas. Thunderbolt 3 a través de USB C^{(Thunderbolt 3 over USB C)} es la solución preferida. Las tarjetas externas pueden ser una solución integrada o simplemente un gabinete que puede usar con cualquier tarjeta gráfica que se ajuste.

Esta es una buena solución para los usuarios de computadoras portátiles que desean una solución de GPU más potente cuando están en un escritorio. Puede leer más sobre las GPU externas^{(external GPUs)} en nuestro artículo sobre ellas.

Comprensión de las especificaciones de la GPU

Si desea saber cómo elegir entre diferentes tarjetas gráficas, consulte nuestra guía del comprador de tarjetas gráficas^{(graphics card buyer’s guide)} para obtener una explicación detallada de las especificaciones de la GPU . Si solo desea un resumen rápido, estos son los números clave que importan cuando se trata de GPU :

• El número de procesadores
• la cantidad de memoria
• El ancho de banda total de la memoria
• Características especiales, como el trazado de rayos de hardware

Desafortunadamente, conocer estos números o detalles no le dirá mucho sobre el rendimiento de una GPU o tarjeta gráfica determinada. Al final, lo que más importa es el rendimiento con las aplicaciones que desea ejecutar, que puede encontrar fácilmente en los puntos de referencia publicados en línea.

Tareas informáticas generales de la GPU

Lo último que debe saber sobre las GPU^(GPUs) modernas es que se pueden usar para ciertas tareas no gráficas. Dado que las GPU^(GPUs) se componen esencialmente de una gran cantidad de procesadores simples, cualquier trabajo que necesite muchos cálculos realizados en paralelo puede beneficiarse de la ejecución en una GPU .

Por ejemplo, la marca de tarjetas Nvidia funciona con instrucciones CUDA ( Arquitectura de dispositivo unificado de cómputo ). ^{(Compute Unified Device Architecture)}Puede escribir software usando CUDA para que utilice el diseño único de la GPU para acelerar ciertos tipos de cálculos.

También está OpenCL , que no está vinculado a una marca específica de tarjeta. Las GPU^(GPUs) se están aplicando al análisis de big data, el aprendizaje automático, el aprendizaje profundo, la minería de criptomonedas y una lista cada vez mayor de trabajos avanzados que habrían necesitado supercomputadoras en el pasado.

Yo puedo ver claramente ahora

Estos son los datos más importantes que debe saber sobre qué son las GPU^(GPUs) . Ahora ya sabe qué son, para qué se utilizan y en qué se diferencian de otros tipos de procesadores. Todos deberíamos estar agradecidos por las GPU^(GPUs) . ¡Usar computadoras sería mucho menos colorido y amigable sin ellas!

HDG Explains: What Is a GPU?

The GPU or Graphical Processing Unit is a dedicated microchip that is designed to specifically do graphics-related tasks at a much faster rate than a CPU or Central Processing Unit. 

In general, GPUs handle the visual side of video games as well as video editing software, graphic design, 3D design and other similar tools. Recently, GPUs have also been put to use doing certain non-graphics tasks like cryptocurrency mining, which works well with their unique internal design.

The Difference Between a GPU And CPU

Every computer, whether a laptop, tablet or gaming console, has a CPU. The CPU is the brain of the machine. When you run software on your device, it’s the CPU that follows the instructions and does all the necessary math. Of course, every microchip executes instructions, so what makes a CPU special? 

Most modern CPUs have four CPU cores, although this number is rapidly growing. The number of calculations a CPU can do at the same time is limited by the number of cores. But a CPU is very good at doing a small number of complex calculations of any type, very quickly, one after the other.

However, modern GPUs have a very different design philosophy. Instead of a small number of complex, full-function processing cores, they have hundreds or thousands of simple processor cores that are designed to execute instructions in parallel, specifically related to graphics. 

For example, an instruction to shade a pixel in the image a certain way. Modern computer displays have millions of pixels. To render and animate realistic 3D graphics at smooth frame rates demands this massive parallel-processing power. So if you want to process lots and lots of simple commands at the same time, you want a GPU.

Are GPUs And Graphics Cards The Same Thing?

It’s become common to use the terms “GPU” and “graphics card” interchangeably. Which leads to situations where someone will say that their computer doesn’t have a GPU, but what they really mean is that the computer doesn’t have a graphics card.

What is a GPU? The GPU refers specifically to the microprocessor itself, but of course a GPU can’t operate by itself. It needs other components to do its job. So let’s go over the different ways that GPUs are packaged.

Graphics Cards

A graphics card is a discrete device that plugs into a standard slot on your computer motherboard. It consists of the printed circuit board, the GPU, memory, display connectors, power connectors and other various components that the GPU needs.

Graphics cards also have dedicated cooling systems that help keep the GPU within a safe operating temperature. The main benefit of graphics cards is that they can be easily replaced with newer models without the need to replace the entire computer or motherboard.

Integrated GPUs

Integrated GPUs are built into the same housing as a CPU. So a computer equipped with one of these does not need a separate graphics card in order to work. Display connectors are provided by the motherboard and the GPU shares the same pool of memory as the CPU. Of course, the CPU and GPU also share the same cooling system and power supply. 

Integrated GPUs are pretty powerful these days and some can even be used for modest video game graphics, but their main advantage is cost and space savings. Which is why they are a popular solution in many laptops.

Tablets and smartphones also have integrated GPUs, but these are part of a “system on a chip” package. On computers, only the CPU and GPU share the same package In the case of SoCs, the RAM, storage, peripheral controllers and other components that make up the entire system are all on the same silicon package.

Dedicated GPUs

A dedicated GPU is distinct from a graphics card and integrated GPUs. It’s easiest to think of it as a graphics card that has been built into the computer. Laptops are the main devices that use dedicated GPUs.

Just as with a graphics card, the GPU has its own memory and cooling, but unlike a graphics card you can’t change or upgrade your dedicated GPU. There are a small number of laptops that use interchangeable GPU modules, but this is a rare exception.

External Graphics Cards

A recent development, external graphics cards, make use of high-speed ports on modern computers. Thunderbolt 3 over USB C is the solution of choice. External cards can either be an integrated solution, or simply an enclosure which you can use with any graphics card that will fit.

This is a good solution for laptop users who want a more powerful GPU solution when at a desk. You can read more about external GPUs in our article about them.

Understanding GPU Specifications

If you want to know how to choose between different graphics cards, have a look at our graphics card buyer’s guide for a detailed explanation of GPU specifications. If you just want a quick rundown, here are the key numbers that matter when it comes to GPUs:

• The number of processors
• The amount of memory
• The total memory bandwidth
• Special features, such as hardware ray tracing

Unfortunately, knowing these numbers or details won’t tell you much about how a given GPU or graphics card will perform. In the end what matters most is performance with the applications you want to run, which you can easily find in published benchmarks online.

General GPU Computing Tasks

The last important thing to know about modern GPUs is that they can be used for certain non-graphics tasks. Since GPUs are essentially made up of a massive number of simple processors, any job that needs lots of calculations done in parallel may benefit from running on a GPU.

For example, the Nvidia brand of cards work with CUDA (Compute Unified Device Architecture) instructions. You can write software using CUDA so that it makes use of the GPU’s unique design to accelerate certain types of calculations.

There’s also OpenCL, which is not attached to a specific brand of card. GPUs are being applied to big data analysis, machine learning, deep learning, cryptocurrency mining, and an ever-growing list of advanced jobs that would have needed supercomputers in the past.

I Can See Clearly Now

These are the most important facts you need to know about what GPUs are. Now you know what they are, what they’re used for, and how they’re different from other types of processors. We should all be grateful for GPUs. Using computers would be much less colorful and friendly without them!

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