Processeur graphique
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Cet article concerne les processeurs graphiques. Pour les autres significations de GPU, voir GPU.
Un processeur graphique (en anglais GPU pour Graphics Processing Unit) est un microprocesseur présent sur les cartes graphiques au sein d’un ordinateur ou d’une console de jeux vidéo. Une partie du travail habituellement exécutée par le processeur principal est ainsi déléguée au processeur graphique qui se charge des opérations d’affichage et de manipulation de données graphiques. Les processeurs des cartes graphiques modernes sont très performants grâce à une structure hautement parallèle (voir accélération matérielle) qui les rend plus efficaces pour une large palette de tâches graphiques comme le rendu 3D, en Direct3D, en OpenGL, la gestion de la mémoire vidéo, traitement du signal vidéo, décompression Mpeg, etc.
Peu d’entreprises travaillent sur la conception de tels processeurs : NVIDIA, ATI/AMD, Intel Corporation, le principal fabricant de processeurs graphiques, et S3 Graphics (de VIA Technologies) se partagent plus de 90 % de ce marché fortement disputé. Citons aussi Matrox, 3DLabs, et XGI. Des fabricants (Asus, MSI, PNY …) se chargent ensuite de proposer des cartes graphiques intégrant ces processeurs.
Sommaire |
[modifier] Fonctionnement
Il faut d’abord savoir ce que sont les vertex, c’est-à-dire les données élémentaires de la géométrie en trois dimensions, points entre lesquels seront tracées les arêtes d’un objet (les vertex sont les sommets des objets en trois dimensions). Le processeur construit les objets multidimensionnels. Si les objets sont en deux dimensions, ou qu’il s’agit de vidéos, les données sont directement envoyées à la fenêtre d’affichage.
Pour accélérer le calcul, le processeur calcule les vertex invisibles (cachés par d’autres vertex, par les faces d’un objet ou autre) et les supprime pour ne pas avoir à les gérer.
Le processeur graphique applique ensuite aux faces des objets les textures puisées sur le disque dur grâce au Pixel Pipeline. Le moteur graphique envoie ensuite au processeur des données sur l’éclairage des polygones, que celui-ci se charge de mettre en œuvre pour éclairer la scène. Ensuite, la puce graphique applique à l’image les divers filtres (anticrénelage ou filtrage anisotrope), et envoie le résultat à la fenêtre d’affichage, qui « aplatit » l’image pour l’afficher à l’écran.
[modifier] Types
Il existe différents types de processeurs graphiques :
[modifier] Carte graphique dédiée
Il s’agit du type de processeur graphique le plus puissant. Le processeur est généralement situé sur une carte interfacée avec la carte mère de l’ordinateur par un port PCI Express pour les machines récentes AGP ou PCI pour les machines plus anciennes ; quant aux ordinateurs portables, certains disposent d’une déclinaison spécifique du port PCI Express, le MXM ou Mobile PCI-Express Module). Ces cartes disposent de leur propre mémoire vive.
[modifier] Processeur graphique intégré (IGP)
Ces processeurs graphiques sont intégrés dans le northbridge sur la carte mère de l’ordinateur et utilisent sa mémoire vive ou plus rarement une faible quantité de mémoire dédiée. Ces processeurs graphiques sont moins performants que ceux des cartes graphiques dédiées, mais ils sont moins couteux, plus facile a intégrer et moins consommateurs en énergie. Les ordinateurs portables anciens et ou bas de gamme, et les ordinateurs bas de gamme, utilisent cette méthode afin de réduire les coûts.
Les IGP suffisent si le matériel n'est pas sollicité par les jeux modernes. Les cartes mères actuelles ont souvent un processeur graphique intégré et un (ou plusieurs) port permettant d’ajouter une carte graphique dédiée.
[modifier] Systèmes d'exploitation
Vista de Microsoft puise dans la puissance du processeur graphique afin d’avoir des effets 3D, ce système se nomme Aero. Il n’est pas nécessaire, il est possible de le désactiver, au fonctionnement de Windows Vista mais veut apporter de la convivialité à l’interface et de l’ergonomie (certaines versions de Vista sont dépourvues de l’interface Aero).
Il est à remarquer que les mesures de protection (DRM) de contenu commercial (films HD) de Vista exigent une telle puissance de calcul pour le chiffrage-déchiffrage de ces contenus que la puissance des cartes graphiques actuelles n’y suffit pas, et que le processeur principal doit donc être mis à contribution. Critique des DRM
Le système d’Apple utilise la puissance de la carte graphique afin de gérer l’affichage, 2D ou effets 3D.
Le système de SGI (Silicon Graphics, Inc.) fut le premier gestionnaire de fénètres à exploiter une API 3D, tout ce qui affiché dans 4Dwm est en OpenGL, la représentation est en 2D.
Sous les systèmes GNU/Linux, les modules XGL puis AIGLX pour Xorg rendent possible le dessin d’une fenêtre dans un environnement 3D. Ce qui permet aux projets Compiz et à son fork Beryl, fusionnés en Compiz Fusion de créer un bureau compositeur 3D en utilisant les fonctionnalités 3D des processeurs graphiques. Ces bureaux prennent souvent la forme d’un cube, dont les faces sont des bureaux virtuels.
De manière générale, Xorg utilise l’accélération graphique 2D ou 3D lorsque des pilotes sont disponibles pour le matériel. Mais si les pilotes libres tendent à soigner autant l’accélération 2D que 3D, les pilotes propriétaires ATI et nVidia se concentrent sur l’accélération 3D. L’utilisation d’un bureau compositeur permet donc d’améliorer la fluidité avec ces pilotes.
Ces bureaux compositeurs ne sont généralement que des gestionnaires de fenêtres, ils ne sont qu’une partie d’un environnement de bureau. Il faut donc les utiliser conjointement avec KDE, Gnome, XFCE ou tout environnements de bureaux qui permettent d’utiliser un autre gestionnaire de fenêtre.
