Čo je integrovaná grafika?

Integrovaná grafika označuje GPU (Graphics Processing Unit), ktorý je zabudovaný do rovnakého balíka ako CPU (Central Processing Unit). V kruhoch nadšencov počítačov je integrovaná grafika často zosmiešňovaná, ale tento prístup k dizajnu GPU má mnoho dôležitých výhod.

Grafika potrebuje špecializovaný hardvér

Moderná počítačová grafika s videom vo vysokom rozlíšení a detailným 3D vykresľovaním vo videohrách a profesionálnych aplikáciách je náročná práca. Aj keď CPU dokáže vytvárať („renderovať“) grafiku, chýba mu správny typ architektúry, aby to dokázal rýchlo a efektívne.

To je dôvod, prečo máme GPU, ktoré sú od základov postavené tak, aby boli skvelé v takej matematike, ktorú potrebujete na výpočet správnych hodnôt miliónov pixelov desiatky alebo stovky krát každú sekundu. Každé počítačové zariadenie, od počítačov po smartfóny, má v sebe GPU.

Jediné počítače, ktoré nemajú GPU, sú zvyčajne „bezhlavé“ servery, ktoré sú ovládané na diaľku a pracujú len pre CPU. Aj to sa však mení, pretože GPU sa teraz používajú na iné veci ako grafiku, ale to je príbeh na iný deň! Každý počítač, ktorý má dnes výstup na displej, má v sebe takmer určite špecializovaný GPU.

Integrovaná vs. dedikovaná grafika

Keď si kúpite prenosný alebo stolný počítač, v hárku so špecifikáciami sa často uvádza, že počítač sa dodáva s „integrovanou“ alebo „dedikovanou“ grafikou. Medzi týmito dvoma prístupmi k zahrnutiu GPU do počítača je veľký rozdiel.

Dedikovaný GPU znamená, že GPU má svoj vlastný nezávislý procesorový balík. Má vlastné samostatné riešenie chladenia. Vyhradené GPU majú tiež vlastný hardvér a pamäť na správu napájania. Dedikovaný GPU je ako vlastný samostatný počítač!

V stolnom počítači sa vyhradené GPU dodávajú na vlastnej doske plošných spojov, všeobecne známej ako grafická karta. Karta sa zasúva do základnej dosky počítača a často potrebuje viac energie, než je možné poskytnúť cez zásuvku na kartu. Môže teda mať aj svoje vlastné vyhradené napájacie pripojenia z napájacieho zdroja počítača.

Vyhradená grafika v prenosných počítačoch sa niekedy dodáva ako vymeniteľný balík, ako napríklad (teraz ukončené) moduly GPU prenosných počítačov MXM. Bežnejšie sú pripájané priamo k základnej doske, ale stále sú určené ako samostatné komponenty od CPU. S vlastným chladením, pamäťou a výkonom.

Na druhej strane integrovaný GPU musí zdieľať všetko s CPU. Preto sa často nazýva integrovaný GPU. Nachádza sa v rovnakom procesorovom balíku, je chladený rovnakým chladičom a rozdeľovačom tepla a zdieľa rovnakú systémovú pamäť ako CPU. Základná doska poskytuje hardvér výstupného displeja, ktorý vám umožňuje pripojiť monitor, ale všetky „mozgy“ GPU sú vo vnútri balenia CPU.

Výhody integrovanej grafiky

S výnimkou špičkových CPU majú dnes prakticky všetky počítačové CPU integrovanú GPU. Pravdepodobne je spravodlivé povedať, že integrovaný model GPU je najbežnejším typom GPU vo voľnej prírode. Existuje niekoľko dobrých dôvodov, prečo je taký populárny, ale ako vždy existuje relatívne krátky zoznam dôležitých.

Prvým sú náklady. Nepridáva toľko nákladov na CPU, aby ste do svojej kremíkovej nehnuteľnosti naleptali aj GPU. Zahrnutie GPU do každého GPU znižuje náklady v iných častiach systému oveľa viac, ako zvyšuje náklady samotného GPU. Systémy, ktoré používajú integrovaný GPU, sú teda výrazne lacnejšie ako systémy s vyhradeným riešením.

Druhým hlavným dôvodom je zložitosť. To platí najmä pre prenosné počítače, kde záleží na každom kubickom milimeter objemu. Integráciou GPU do balíka CPU môžu byť notebooky výrazne menšie, pretože na chladenie, napájanie a pripojenie úplne samostatného balíka čipov nepotrebujete všetok ďalší podporný hardvér.

Tretím pilierom integrovaného dizajnu GPU je energetická účinnosť. Je oveľa jednoduchšie riadiť spotrebu energie jedného integrovaného čipu, ako vyvažovať potreby dvoch samostatných čipov. Keďže GPU a CPU sú pevne integrované, môžu sa uistiť, že presne zapadajú do TDP (Thermal Design Power) balíka CPU.

Notebooky s vyhradenými GPU majú zvyčajne tiež integrované GPU, operačný systém medzi nimi bude dynamicky prepínať v závislosti od aplikácie, ktorú používate. Pri práci s tabuľkami teda nevybíjate energiu batérie používaním vysokovýkonného GPU.

Nevýhody integrovanej grafiky

Ak je integrovaná grafika taký dobrý nápad, prečo vôbec používame dedikovanú grafiku? Krátka odpoveď je, že dedikované karty majú oveľa väčší výkonnostný potenciál.

Vyhradený GPU môže byť fyzicky väčší, má oveľa väčší energetický rozpočet a môže bezpečne dosiahnuť vyššie teploty v prevádzke. Má tiež prístup k špecializovanej, vysokovýkonnej pamäti navrhnutej špeciálne pre potreby grafických aplikácií.

Po dlhú dobu boli integrované grafické procesory synonymom slabého výkonu, dosť dobré na to, aby sa dali použiť iba na základné úlohy produktivity, a obmedzených multimédií. Hranie? Úplne neprichádza do úvahy!

V roku 2022 to už naozaj nie je pravda, pretože technológia GPU zlepšila integrovaný grafický výkon do tej miery, že väčšina používateľov, vrátane príležitostných hráčov, skutočne nepotrebuje vyhradené GPU. Stále však platí, že vyhradené GPU sú dnes oveľa rýchlejšie ako integrované.

Integrovaná grafika a zariadenia System-On-a-Chip

Iný typ integrovaného GPU sa nachádza v SoC alebo zariadeniach System-on-a-Chip. SoC nielenže integrujú CPU a GPU do rovnakého balíka, ale integrujú aj systémovú pamäť a často aj úložisko!

Keďže SoC sú navrhnuté s ohľadom na konkrétne ciele celkového výkonu, GPU v nich môžu byť dosť silné. Napríklad Apple M1 SoC má väčší grafický výkon ako Playstation 4, pričom CPU stále dokáže konkurovať špičkovým procesorom notebookov.

Moderné konzoly ako PlayStation 5 a Xbox Series X integrujú vysokovýkonné CPU a GPU do rovnakého balíka, ale sú navrhnuté tak, aby od základov odvádzali obrovské množstvo tepla, ktoré to spôsobuje.

Ktorý dizajn GPU je pre vás ten pravý?

Ak je pre vás výkon, pokiaľ ide o grafiku, najdôležitejšou vecou, potom niet pochýb o tom, že by ste si mali kúpiť stolný počítač s dedikovanou grafikou. Ak vám najviac záleží na výdrži batérie, cene, teple a hluku, pravdepodobne potrebujete integrované riešenie.

Používatelia stolných počítačov majú možnosť pridať do svojho systému dedikovaný GPU neskôr, za predpokladu, že vaša základná doska má správny slot a váš napájací zdroj a šasi to zodpovedajú. Môžete teda vyskúšať integrovanú GPU na svojom procesore a zistiť, či je pre vaše potreby dosť dobrá.

V konečnom dôsledku je najdôležitejšie, že si urobíte prieskum o výkonových schopnostiach integrovaného GPU, ktoré má váš budúci CPU. Možno vás prekvapí, koľko energie je v malom procesore.