Hardware acceleration (tăng tốc phần cứng) sử dụng phần cứng máy tính được thiết kế chuyên biệt (ví dụ: vi mạch silic) để thực hiện một tập hợp nhiệm vụ hẹp nhanh hơn so với CPU (bộ xử lý trung tâm) đa năng.
Điều đó có ý nghĩa gì đối với bạn với tư cách là người dùng? Bạn thường sẽ có tùy chọn bật hoặc tắt hardware acceleration trong các ứng dụng. Vậy hardware acceleration có ích đến đâu và nó làm gì?
Hardware Acceleration Là Gì (Phiên Bản Đơn Giản)
Dưới đây là giải thích đơn giản về hardware acceleration. Chuyển đến phần tiếp theo để xem xét chi tiết quy trình.
CPU trong máy tính của bạn có thể giải quyết hầu như mọi loại vấn đề toán học. Mạch CPU sử dụng nhiều thành phần hơn để xử lý nhiều loại nhiệm vụ. Chúng chiếm nhiều diện tích hơn, phát ra nhiều nhiệt lượng hơn và không được thiết kế tinh tế bằng mạch được xây dựng cho một công việc đơn lẻ.
Với hardware acceleration, một mạch tích hợp đặc biệt hoặc vi xử lý thực hiện một nhiệm vụ cụ thể hoặc một tập hợp nhỏ các công việc liên quan. Thiết kế mạch không bị lãng phí cho bất kỳ thứ gì khác, và điều này cung cấp lợi thế hiệu suất đáng kể.
Đôi khi phần cứng đó được tích hợp trực tiếp vào chính CPU. Hầu hết các CPU hiện đại đều có các khu vực nội bộ chuyên dụng giúp tăng tốc các loại toán học cụ thể được sử dụng cho các tác vụ như mã hóa video và mã hóa.
Tóm lại, hardware acceleration có nghĩa là giao một công việc cụ thể cho một phần cứng độc nhất, "chuyên một nghề nhưng làm cực giỏi".
Lợi Ích Của Hardware Acceleration Là Gì?
Hardware acceleration mang lại lợi ích như thế nào cho ứng dụng bạn đang sử dụng? Nó thường phụ thuộc vào loại phần cứng và loại tăng tốc, nhưng các lợi ích thông thường áp dụng cho hầu hết các tình huống.
- Hardware acceleration cải thiện hiệu suất lớn. Ứng dụng của bạn sẽ chạy mượt mà hơn hoặc hoàn thành nhiệm vụ trong thời gian ngắn hơn nhiều.
- Nó giải phóng CPU để làm những việc khác, dẫn đến cải thiện hiệu suất hệ thống. CPU có thể chuyển giao công việc cho phần cứng chuyên dụng và sau đó tiếp tục chạy, ví dụ: chơi game video đồng thời với phát video trực tuyến hoặc sử dụng ứng dụng như Discord.
- Hardware acceleration có thể quan trọng đối với thiết bị dùng pin. Đó là lý do smartphone hoặc máy tính bảng của bạn có thể phát video lâu như vậy mà không làm cạn pin. Một chip chuyên dụng nhỏ gần như luôn tiêu thụ ít năng lượng hơn một CPU lớn, phức tạp.
Có Những Hạn Chế Nào Của Hardware Acceleration?
Nói chung, hardware acceleration là thứ bạn muốn để bật, nhưng có một số trường hợp nó có thể trở thành nhược điểm.
- Hardware acceleration thường gây ra sự không ổn định. Dù chậm, CPU thường đáng tin cậy cao. Ví dụ, không có ý nghĩa gì khi hardware acceleration tăng tốc xuất video mà quá trình đó bị sập trước khi kết thúc.
- Hardware acceleration thiếu linh hoạt với các phát triển mới. Ví dụ, bạn có thể có hardware acceleration trong máy tính cho một phương pháp mã hóa video cụ thể, nhưng nếu có phương pháp tốt hơn xuất hiện, bạn sẽ phải mua phần cứng mới để hỗ trợ nó.
- Loại hardware acceleration mà hệ thống của bạn hỗ trợ có thể không mang lại kết quả tốt nhất. Vì vậy, nếu bạn ưu tiên chất lượng hơn tốc độ, tốt hơn là để CPU xử lý công việc trong một số trường hợp. Ví dụ, nếu bạn không có hỗ trợ phần cứng cho mã hóa HEVC nhưng muốn lợi thế chất lượng của nó so với codec H.264, bạn sẽ phải تعتمد vào mã hóa dựa trên CPU.
Tôi Có Thể Sử Dụng Hardware Acceleration Ở Đâu?
Có quá nhiều hình thức hardware acceleration để liệt kê tất cả ở đây, nhưng dưới đây là một vài loại phổ biến mà bạn sẽ gặp phải với tư cách là người dùng máy tính thông thường.
Tăng Tốc Phần Cứng Trình Duyệt Web
Trình duyệt web có thể là ứng dụng tiêu tốn CPU đáng ngạc nhiên. Các trang web hiện đại có các hiệu ứng đồ họa phức tạp và hình ảnh, âm thanh độ trung thực cao. Các ứng dụng web sử dụng đồ họa 3D được hưởng lợi từ tăng tốc GPU phần cứng.
Hardware acceleration thường được bật mặc định trong các ứng dụng này, và bạn chỉ nên tắt nó để khắc phục sự cố.
Tăng Tốc Mã Hóa Video
- Hầu hết các CPU hiện nay đều có tăng tốc cho tiêu chuẩn video H.264 phổ biến, và hỗ trợ cho H.265 cũng đang tăng.
- Các GPU Nvidia gần đây cũng có chip mã hóa chuyên biệt "NVENC" đảm nhận việc ghi hình hoặc phát trực tiếp cảnh game để không ảnh hưởng đến hiệu suất game.
- Các ứng dụng như Adobe Premiere Pro cung cấp tăng tốc GPU dựa trên phần cứng, do đó cải thiện hiệu suất khi chỉnh sửa và xuất dự án.
Tăng Tốc GPGPU (GPU Mục Đích Chung)
Bộ xử lý đồ họa bắt đầu cuộc đời như các bộ tăng tốc đồ họa 3D, nhưng GPU hiện đại có thể thực hiện một loạt các phép toán đơn giản rất nhanh. Những bộ xử lý này bao gồm hàng trăm hoặc hàng nghìn bộ xử lý nhỏ đơn giản đều hoạt động song song.
Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các loại xử lý dữ liệu nhất định cần được chạy qua một thuật toán. GPU được thiết kế theo cách này vì render đồ họa liên quan đến việc xử lý giá trị pixel song song. Vì vậy, GPU của bạn xác định hình ảnh của từng pixel trong hàng triệu pixel trên màn hình phải trông như thế nào cùng một lúc. Thực tế là deep learning (học sâu) và các ứng dụng khai thác dữ liệu cũng được hưởng lợi từ cách tiếp cận tính toán này.
Tăng Tốc Ray Tracing Và Machine Learning
Các nhà phát triển GPU hiện đã thêm các co-processor chuyên dụng thực hiện công việc thậm chí còn chuyên biệt hơn các lõi GPU.
- Thế hệ GPU Nvidia mới nhất có các thành phần đặc biệt tăng tốc toán học của ray tracing, một phương pháp vẽ đồ họa 3D bằng cách mô phỏng cách ánh lan truyền qua một cảnh.
- Các GPU này có một bộ xử lý bổ sung rất giỏi làm toán học "tensor" (ten-sơ). Những thứ này hữu ích trong các ứng dụng sử dụng machine learning mạng nơ-ron, đang ngày càng phổ biến trong các tác vụ tính toán hàng ngày.
Tăng Tốc Có Mọi Nơi
Hardware acceleration hiện có trong hầu như mọi thiết bị tính toán ngày nay và khi một số công việc tính toán trở nên phổ biến, các nhà khoa học máy tính sẽ tạo ra thêm các hệ thống chuyên biệt hơn để làm cho chúng hoạt động nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Vì vậy, hãy ngồi lại và tận hưởng tốc độ!