Accélération matérielle

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L'accélération matérielle consiste à confier une fonction spécifique effectuée par le processeur à un circuit intégré dédié qui effectuera cette fonction de façon plus efficace.

Principe général[modifier | modifier le code]

Pendant longtemps, les calculs effectués par les ordinateurs grand public étaient entièrement pris en charge par le processeur central (CPU). Or ce processeur s'avérait insuffisant dans un certain nombre de domaines. On eut l'idée de créer des circuits plus efficaces que le processeur pour ces tâches afin de le décharger.

On parle d'accélération matérielle puisqu'elle est obtenue par le câblage matériel des calculs à effectuer, et non de manière logicielle, où un processeur généraliste suit un programme logiciel. Par abus de langage, on dit parfois que les calculs sont câblés matériellement.

L'accélération matérielle est souvent utilisée à travers des pilotes spécifiques, par exemple via Glide, OpenGL, Direct3D.

Les circuits intégrés accélérateurs peuvent être situés :

Les jeux vidéo en 3D temps réel ont largement contribué à l'augmentation de besoin de puissance de l'informatique grand public par des cartes spécialisées.

Types d'accélération[modifier | modifier le code]

Accélération mathématique[modifier | modifier le code]

Il s'agit d'accélérer le traitement des opérations en virgule flottante. C'est historiquement la première fonction à avoir été accélérée. Les unités de calcul en virgule flottante (Floating Point Unit ou FPU en anglais) étaient d'abord séparés du processeur, un emplacement leur étant dédié sur la carte mère. Par la suite, ils ont été intégrés au processeur, ce qui est le cas de tous les processeurs récents.

Accélération 3D[modifier | modifier le code]

C'est le type le plus courant et le plus populaire diffusé sous le nom de carte accélératrice 3D. Cette accélération matérielle est confiée à des cartes filles dédiées à la synthèse d'image 3D. Elles sont chargées des tâches suivantes :

Les cartes accélératrices 3D sont de plus en plus sollicités par les programmes, et leurs concepteurs poussent souvent la capacité de ces composants au point de nécessiter un système de refroidissement spécifique. La plupart des jeux 3D récents sont accélérés 3D, sauf Outcast, exception notable car basé sur une technologie ne permettant pas encore l'accélération (voxels).

Historiquement, c'est le premier système vendu en carte spécifique (cartes Voodoo, de 3dfx).

Accélération physique[modifier | modifier le code]

L'accélération physique simule les phénomènes physiques, surtout mécaniques, comme les déplacements et collisions entre solides, et la gravité. Les circuits réalisant ces fonctions sont des Physics Processing Unit ou PPU.

Accélération vidéo[modifier | modifier le code]

Ces cartes peuvent effectuer des tâches liées à la compression/décompression de flux vidéo comme MPEG ou Xvid. Ce type d'accélération peut se retrouver dans des cartes accélératrices 3D ou dans des cartes d'acquisition vidéo (Firewire).

Accélération audio[modifier | modifier le code]

Certaines cartes sonores sont capables d'effectuer des tâches de traitement de signal grâce à des processeurs de signal numérique (Digital Signal Processor ou DSP en anglais) intégrés. Ces traitements permettent notamment d'ajouter des effets comme des échos, de la réverbération. Les tout premiers ordinateurs personnel à avoir embarqué un DSP sont le NEXT, et L'INDIGO de Silicon Graphics sorti en 1990.

Accélération processeur[modifier | modifier le code]

Il s'agit d'une carte ajoutant un processeur qui se rajoute ou remplace le processeur original. Les ordinateurs Amiga ont beaucoup utilisé les cartes accélératrices apportant un processeur Motorola plus récent ou bien un processeur PowerPC

Futur[modifier | modifier le code]

Les PPU à peine sortis, on envisage déjà l'accélération

L'emploi des shaders 2.0 et suivants permet de considérer le processeur graphique (Graphical Processing Unit en anglais) comme un coprocesseur programmable multi-usages et massivement parallèle.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

  • OpenRT, une bibliothèque pour l'accélération matérielle du lancer de rayon.
  • OpenCL, une bibliothèque pour l'accélération matérielle des calculs par la carte graphique.
  • CUDA, une bibliothèque proprietaire de NVIDIA pour l'accélération matérielle des calculs par la carte graphique.

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • (en) polyworld un bench accéléré 3D de RayTracing Temps réel.
  • (en) caustic qui propose une carte accélératrice de lancer de rayon.