Что такое аппаратное ускорение и чем оно полезно?

Аппаратное(Hardware) ускорение использует специально созданное компьютерное оборудование (например, кремниевые микрочипы) для выполнения узкого набора задач быстрее, чем ЦП(CPU) общего назначения (центральный процессор).

Что это значит для вас как пользователя? У вас часто будет возможность включить или отключить аппаратное ускорение в ваших приложениях. Итак, насколько полезно аппаратное ускорение и что оно делает?

Что такое аппаратное ускорение(Hardware Acceleration) ( простая версия(Simple Edition) )

Вот простое объяснение аппаратного ускорения. Перейдите(Skip) к следующему разделу для подробного изучения процесса. 

Центральный процессор(CPU) вашего компьютера может решить практически любую математическую задачу. Схемы ЦП(CPU) используют больше компонентов для решения многих задач. Они занимают больше места, выделяют больше тепла и не так элегантны, как схемы, созданные для одной работы. 

При аппаратном ускорении специальная интегральная схема или микропроцессор выполняет одну конкретную задачу или узкий набор связанных задач. Конструкция схемы не тратится ни на что другое, и это обеспечивает значительное преимущество в производительности. 

Иногда это оборудование встроено в сам ЦП(CPU) . Большинство современных ЦП(CPUs) имеют специальные внутренние секции, которые ускоряют определенные типы математических операций, используемых для таких задач, как кодирование и шифрование (encryption)видео(video encoding) .

Короче говоря, аппаратное ускорение означает предоставление конкретной работы уникальному аппаратному обеспечению, которое является мастером одного дела и отлично с этим справляется.

Каковы преимущества(Benefits) аппаратного ускорения(Hardware Acceleration) ?

Как аппаратное ускорение помогает приложению, которое вы используете? Часто это зависит от типа оборудования и типа ускорения, но обычные преимущества применимы к большинству ситуаций.

  • Аппаратное(Hardware) ускорение значительно повышает производительность. Ваше приложение будет работать более плавно, или приложение выполнит задачу за гораздо меньшее время.
  • Это освобождает ваш процессор(CPU) для выполнения других задач, что приводит к повышению производительности системы. ЦП может переложить(CPU) работу на специализированное оборудование, а затем, например, запустить видеоигры одновременно с потоковым видео или использовать такое приложение, как Discord .
  • Аппаратное(Hardware) ускорение может иметь решающее значение для устройств с батарейным питанием. Вот почему ваш смартфон или планшет может воспроизводить видео так долго, не расходуя заряд батареи. Небольшой специализированный чип почти всегда потребляет меньше энергии, чем большой сложный ЦП(CPU) .

Есть ли (Are)недостатки(Downsides) у аппаратного ускорения(Hardware Acceleration) ?

В общем, аппаратное ускорение лучше оставить включенным, но в некоторых случаях оно может быть недостатком. 

  • Аппаратное(Hardware) ускорение часто вызывает нестабильность. Несмотря на свою медлительность, процессоры(CPUs) , как правило, очень надежны. Например, нет особого смысла в том, чтобы аппаратное ускорение ускоряло экспорт видео, а затем вызывало сбой процесса до его завершения.
  • Аппаратное(Hardware) ускорение негибко к новым разработкам. Например, у вас может быть аппаратное ускорение на вашем компьютере для определенного метода кодирования видео, но если появится что-то лучшее, вам придется купить новое оборудование для его поддержки. 
  • Тип аппаратного ускорения, который поддерживает ваша система, может не дать наилучших результатов. Так что, если вы отдаете предпочтение качеству, а не скорости, в некоторых случаях было бы лучше позволить процессору(CPU) справиться с работой. Например, если у вас нет аппаратной поддержки кодирования HEVC , но вы хотите получить преимущества его качества по сравнению с кодеком H.264(H.264 CODEC) , вам придется полагаться на кодирование на основе процессора .(CPU)

Где можно использовать аппаратное ускорение(Use Hardware Acceleration) ?

Доступно слишком много форм аппаратного ускорения, чтобы перечислять их все здесь, но вот несколько распространенных, с которыми вы столкнетесь как обычный пользователь компьютера.

Аппаратное ускорение браузера(Browser Hardware Acceleration)

Веб-(Web) браузеры могут быть на удивление ресурсоемкими(CPU-heavy) приложениями. Современные(Modern) веб-сайты имеют причудливые графические эффекты и высококачественные изображения и звуки. Веб-(Web) приложения, использующие 3D-графику, выигрывают от аппаратного ускорения  графического процессора .(GPU)

Аппаратное(Hardware) ускорение обычно включено в этих приложениях по умолчанию, и его следует отключать только для устранения неполадок(troubleshooting) .

Ускорение кодирования видео(Video Encoding Acceleration)

  • Большинство ЦП теперь имеют ускорение для общего видеостандарта H.264 , и поддержка (H.264)H.265 также растет. 
  • Последние графические процессоры Nvidia(Nvidia GPUs) также имеют специальный чип кодировщика «NVENC», который берет на себя работу по записи или потоковой передаче игровых кадров, поэтому это не влияет на производительность игры.
  • Такие приложения, как Adobe Premiere Pro , предлагают аппаратное ускорение на основе графического процессора, что повышает производительность при редактировании и экспорте проектов.

GPGPU (ГП общего назначения) Ускорение(GPGPU (General Purpose GPU) Acceleration)

Графические процессоры зародились как ускорители 3D-графики, но современные графические процессоры(GPUs) могут очень быстро выполнять довольно широкий спектр простых операций. Эти процессоры состоят из сотен или тысяч простых небольших процессоров, работающих параллельно. 

Это делает их идеальными для определенных типов обработки данных, которые необходимо выполнить с помощью алгоритма. Графические процессоры(GPUs) разработаны таким образом, потому что рендеринг графики включает в себя параллельную обработку значений пикселей. Таким образом, ваш графический процессор(GPU) определяет, как должен выглядеть каждый из миллионов пикселей на экране одновременно. Оказывается, приложения глубокого обучения и интеллектуального анализа данных также выигрывают от такого подхода к вычислениям.

Трассировка лучей и ускорение машинного обучения(Ray Tracing and Machine Learning Acceleration)

Разработчики графических процессоров(GPU) теперь добавили выделенные сопроцессоры, которые выполняют еще более специализированную работу, чем ядра графического процессора(GPU)

  • Последнее поколение графических процессоров Nvidia(Nvidia GPUs) имеет специальные компоненты, которые ускоряют математику трассировки лучей(ray tracing) , которая представляет собой метод рисования 3D-графики путем имитации распространения света в сцене.
  • Эти графические процессоры(GPUs) имеют дополнительный процессор, который очень хорошо справляется с так называемой «тензорной» математикой. Они полезны в приложениях, использующих машинное обучение нейронных сетей, которое становится все более распространенным в повседневных вычислительных задачах.

Ускорение повсюду

В наши дни почти в каждом вычислительном устройстве есть аппаратное ускорение, и по мере того, как определенные вычислительные задачи становятся популярными, ученые-компьютерщики будут создавать еще больше специализированных систем, чтобы заставить их работать быстрее и эффективнее. 

Так что расслабьтесь и наслаждайтесь скоростью!



About the author

Я профессиональный аудиотехник и клавишник с опытом работы более 10 лет. Я работал в корпоративном мире в качестве консультанта и менеджера по продуктам, а в последнее время — инженером-программистом. Мои навыки и опыт позволяют мне работать над различными типами проектов от малого бизнеса до крупных компаний. Я также являюсь экспертом по Windows 11 и работаю над новой операционной системой уже более двух лет.



Related posts