Este mês explicamos como funcionam as GPU.

Já não há computador que não tenha um destes processadores. Mas o que é que eles fazem, exactamente?

Antes de existirem os processadores gráficos, também conhecidos como GPU (Unidade de Processamento Gráfico, em português), que estão presentes em todos os computadores actuais, era o processador comum que tratava de tudo, desde os cálculos relacionados com os dados até ao que aparecia ou não no ecrã. 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 actualização da imagem no ecrã. O primeiro computador pessoal a ter um GPU parecido com os 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, rato e teclado).

NO PRINCÍPIO 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 um GPU? Dentro destes chips estão pequenos processadores que têm diversas designações de acordo com a marca. A NVIDIA chama-lhes ‘CUDA’ (Compute Unified Device Architecture) e a ATI prefere a designação ‘Stream Processors’: ambos são capazes de processar grandes quantidades de informação muito de forma rápida, porque são projectados para trabalharem em paralelo. Em conjunto com estes processadores, existem ainda outros que têm funções específicas, como calcular rotações e translações dos objectos, gerir os cálculos relacionados com texturas e suavização dos gráficos (anti-aliasing). Outras funções dos GPU é o processamento de vídeo. Todos os processadores gráficos actuais têm componentes cuja única função é acelerar a codificação e reprodução de vídeo. Por exemplo, todos os GPU são capazes de descomprimir um ficheiro 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 actuais 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.