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GPU est l'acronyme du terme graphical processing unit, qui signifie en français « unité de traitement graphique ». On le désigne plus communément par processeurprocesseur graphique. Il s'agit d'une unité de calcul dédiée aux données graphiques d'un ordinateurordinateur qui travaille en parallèle avec le CPUCPU (central processing unit, le processeur central d'un ordinateur). Le GPU peut se trouver sur le même circuit intégré que le microprocesseurmicroprocesseur, sous forme de puce ou de circuit intégré sur la carte mèrecarte mère d'un ordinateur ou sur une carte graphique dédiée. Cette carte graphiquecarte graphique peut être interne ou externe à l'ordinateur.

Si le GPU est intégré à la carte mère, il doit partager la mémoire présente avec le processeur. Sur une carte graphique, il a sa propre mémoire et offre donc de bien meilleurs résultats.

Historiquement, on retrouve les premiers circuits graphiques spécialisés dès les années 1970 dans les bornes d'arcade, mais c'est surtout l'émergenceémergence des jeux vidéo 3D à la fin des années 1990 et l'utilisation d'ordinateurs pour des traitements graphiques qui ont rendu le GPU indispensable à tout ordinateur. La marque Nvidia sortit en 1999 le premier GPU grand public. Nvidia et AMD sont les principaux fabricants de processeurs graphiques.

 Le GPU désigne le processeur dédié au traitement des données graphiques. ici, un GPU embarqué sur une carte graphique. © Edmund Tse, Nvidia
 Le GPU désigne le processeur dédié au traitement des données graphiques. ici, un GPU embarqué sur une carte graphique. © Edmund Tse, Nvidia

À quoi sert un GPU ?

Le but d'un GPU est d'abord de gérer et d'optimiser tous les rendus graphiques. Avoir une unité de calcul réservée aux graphismes permet de libérer de la puissance pour le CPU. C'est notamment une pièce essentielle de tout PCPC dédié aux jeux vidéo. Aujourd'hui, sa puissance et sa flexibilité d'utilisation lui permettent d'avoir d'autres utilités. Certains logicielslogiciels spécifiques utilisent d'ailleurs la carte graphique en priorité. Le GPU est notamment utilisé pour :

  • l'animation 3D ;
  • les jeux vidéo (2D, 3D, VRVR) ;
  • le montage vidéo ;
  • la création d'effets visuels pour le cinéma ;
  • l'apprentissage automatique (machine learning) ;
  • l'intelligence artificielle ;
  • le minageminage de cryptomonnaiescryptomonnaies.

Comment fonctionne un GPU ?

Sur une carte graphique, le GPU est associé à une connexion à la carte mère pour les données et l'alimentation, une mémoire vidéo (appelée VRAM) pour contenir et stocker temporairement les images terminées et une connexion au moniteurmoniteur pour voir le résultat final. Lorsqu'il est intégré à la carte mère, il partage la RAM avec le processeur.

Un GPU fonctionne de manière similaire à un CPU. Toutefois, il est conçu spécifiquement pour effectuer les calculs complexes nécessaires au rendu graphique. Le GPU convertit les coordonnées polygonales des graphiques en bitmap, puis en signaux affichés sur les pixels de l'écran. C'est ce que l'on appelle le rendu. Il utilise ensuite la mémoire de la carte graphique ou de la carte mère pour conserver les informations et les images terminées. Il stocke des données sur chaque pixel, comme sa couleurcouleur et son emplacement sur l'écran. Une partie de la mémoire peut également servir de mémoire tampon, c'est-à-dire qu'elle conserve les images terminées jusqu'au moment de les afficher.

Certains, parmi les GPU les plus performants, possèdent plus de transistors que le CPU moyen. Comme un GPU produit beaucoup de chaleurchaleur, il est généralement placé sous un dissipateur thermique ou un ventilateur.