CUDA - фирменная архитектура ядер, входящих в состав видеокарт NVIDIA. Представляет собой программно-аппаратный комплекс, разработанный инженерами компании для повышения производительности видеокарт в играх и других многопоточных нагрузках. Зачем нужны CUDA-ядра в видеокарте и как они работают мы разберем в этой статье.
Что такое ядра CUDA?
В отличие от процессора, видеокарта содержит очень большое количество ядер (тысячи и даже десятки тысяч). Это позволяет обрабатывать информацию в многопоточном режиме. ЦП тоже способны работать с несколькими потоками, но их количество гораздо меньше.
Ядро CUDA было разработано инженерами Nvidia для оптимизации обработки информации в многопоточных нагрузках. Такие ядра отличаются небольшими размерами и в отличие от ядер процессора способны выполнять гораздо меньшее количество разнообразных вычислений. Зато их очень много, что позволяет формировать массивы из тысяч CUDA-ядер, выполняющих вычисления в тысячи потоков.
Помимо особой архитектуры ядер CUDA подразумевает использование различных дополнительных оптимизаций для улучшения распределения многопоточной нагрузки и ускорения обмена данными с процессором и другими комплектующими.
Помимо игр ядра CUDA широко используются в рабочих задачах, причем благодаря унифицированной архитектуре CUDA она позволяет ускорять обработку любых распараллеливаемых задач. Например, в физических симуляциях, 3D-графике, тренировке искусственного интеллекта.
Что делают ядра CUDA в играх?
CUDA-ядра необходимы для осуществления сложных вычислений, которые требуются для отрисовки современной графики. Ведь чем реалистичнее картинка, тем больший объем информации должен одновременно обрабатывать видеопроцессор. Именно для быстрой, многопоточной обработки огромных массивов информации и создавались ядра CUDA. Их возможности используются для отрисовки:
- теней;
- освещения;
- сглаживания;
- корректной работы физической модели.
Они могут использоваться и во множестве других задач, позволяющих повысить качество отрисовки, все зависит от того, насколько эффективно разработчики игры используют предоставленные Nvidia технологии и инструменты для работы с ними. Сами по себе ядра CUDA практически универсальны и могут использоваться для решения любых задач, которые хорошо распараллеливаются на множество вычислительных потоков.
Количество CUDA ядер в видеокартах может существенно различаться, именно от этого показателя во многом зависит игровая производительность конкретной модели.
В чем разница между ядрами CUDA и потоковыми процессорами?
Потоковые процессоры – это аналогичная архитектуре CUDA технология изготовления графических процессоров от компании AMD. По сути они выполняют аналогичные функции (многопоточные вычисления), но внутреннее устройство достаточно сильно различается.
Для обычного пользователя детали отличий двух архитектур не важны, также, как, например, не особо важны архитектурные отличия ядер центральных процессоров от AMD и от Intel.
Но нужно учитывать, что в большинстве случаев игровые движки лучше оптимизированы под CUDA-ядра. Также ядра CUDA лучше справляются с рабочими задачами, так как многие производители профессионального ПО оптимизируют его именно под работу с ядрами CUDA.
Заключение
Хотя количество ядер CUDA во многом определяет производительность видеокарты, это далеко не единственный важный фактор выбора. Кроме того, учитывайте, что с каждым новым поколением инженеры Nvidia оптимизируют их работу и повышают производительность. Поэтому часто видеокарты актуального поколения с меньшим количеством ядер демонстрируют более высокие результаты в сравнении предыдущими, более мощными «на бумаге» моделями.
