Inilah Fungsi GPU Pada Komputer
Graphic Processing Unit disingkat GPU adalah salah satu hardware vital dalam komputer laptop dan desktop. Tanpa komponen hardware ini, komputer tidak akan dapat digunakan dengan nyaman atau bahkan tidak akan berfungsi dengan normal. Umumnya, GPU tersedia dalam produk kartu grafis atau VGA card.
Apa fungsi GPU? Sesuai namanya, GPU pada komputer memiliki fungsi utama yaitu memproses data-data visual untuk ditampilkan dalam layar monitor. Adanya komponen GUI (Graphical User Interface) atau tampilan visual grafis pada sistem operasi maupun software aplikasi, penggunaan GPU menjadi suatu kewajiban.
Perangkat GPU yang umum digunakan tersedia dalam dua bentuk. Pertama, perangkat GPU diskrit (dedicated) yang berada pada VGA card atau kartu grafis. Kedua, ada GPU yang terintegrasi dalam processor komputer (CPU) yang biasa disebut IGP (Integrated Graphic Processor)/VGA Onboard.
Daftar isi
Bagian-bagian GPU & VGA card
Sebenarnya, GPU dan CPU (Central Processing Unit) memiliki konsep hardware yang serupa. GPU mempunyai arsitektur core yang jauh lebih sederhana namun jumlahnya bisa mencapai ratusan bahkan ribuan. Sedangkan arsitektur core pada CPU lebih kompleks namun jumlahnya tidak begitu banyak.
Dalam hardware/chip GPU, terdapat beberapa bagian/komponen utama yang saling bekerja sama agar bisa berfungsi seperti seharusnya. Diantaranya yaitu
- Display controller : bagian yang berfungsi menghubungkan dengan perangkat output tampilan semisal jenis jenis monitor komputer sekaligus mengatur fungsi port konektornya.
- Bus Interface controller: bagian yang menyambungkan jalur komunikasi dengan CPU atau motherboard. Umumnya, GPU VGA card menggunakan interface PCI Express. Sedangkan GPU terintegrasi (IGP) biasanya menggunakan interface khusus karena terhubung langsung chip dalam processor.
- Memory Controller : bagian yang menghubungkan dan mengatur VRAM (Video RAM) atau memori untuk operasi tampilan grafis.
- Graphic Compute Array/Graphic engine : bagian utama GPU yang bekerja dengan melakukan pemrosesan semua data visual grafis sebelum ditampilkan pada layar monitor. Pada bagian inilah yang memuat core GPU
- Komponen tambahan dalam GPU yang memiliki fungsi khusus
- Video processor untuk melakukan akselerasi proses video encoding dan decoding
- RT core untuk melakukan akselerasi proses operasi ray-tracing
- Tensor core untuk melakukan akselerasi proses kalkulasi neural network dan artificial intelligence
Komponen-komponen tersebut umumnya bisa ditemukan pada chip GPU diskrit dalam produk kartu grafis atau VGA card. Unit VGA card pada komputer desktop berbentuk board ekspansi yang memiliki komponennya sendiri sehingga bisa beroperasi secara mandiri.
Beberapa komponen VGA card yang bisa kalian pahami sebagai berikut
- Chip GPU
- Serangkaian chip VRAM (Video RAM) yang umumnya menggunakan tipe GDDR dengan kapasitas tertentu. Fungsi utamanya tentu sebagai wadah penyimpanan sementara data-data visual yang akan diproses oleh GPU. Selengkapnya, baca artikel apa itu GDDR?.
- VRM (Voltage Regulator Module)/Power Managemen Unit : komponen yang mengatur penggunaan daya yang dibutuhkan untuk operasi GPU dan kartu grafis. Pada produk VGA card kelas menengah keatas, umumnya disertai dengan port power tambahan.
- Heatsink atau heatspreader adalah logam bersirip untuk menghantarkan panas yang dihasilkan oleh chip GPU dan VRAM. Heatsink bertujuan melindungi dari overheat yang dapat merusak fisik chip tersebut. Saat ini, semua produk VGA card pasti menggunakan heatsink.
- Konektor PCI Express untuk dipasang pada slot PCI Express dalam motherboard yang biasanya menggunakan konfigurasi x8 atau x16.
- Port display output menyediakan konektor kabel penghubung dengan perangkat monitor seperti HDMI, VGA, DVI, atau DisplayPort.
- VGA-BIOS/Video BIOS : komponen yang melakukan inisialisasi fungsi komponen dalam perangkat VGA card setelah dinyalakan
VGA card pada laptop mungkin lebih tepat jika menggunakan istilah GPU diskrit atau dedicated GPU. Komponennya tidak jauh berbeda dengan produk kartu grafis pada PC desktop. Hanya saja, bentuk VGA laptop terintegrasi langsung dalam motherboard laptop.
Fungsi GPU Pada Komputer (laptop & PC desktop)
Sama seperti fungsi VGA card pada komputer, GPU punya fungsi utama yaitu untuk melakukan pengolahan data (khususnya visual grafis) untuk ditampilkan pada perangkat display. Data akan tampak dalam sebuah tampilan informasi visual yang lebih mudah untuk dipahami.
Pertanyaannya, apakah fungsi GPU dalam komputer hanya untuk menampilkan hasil data yang sudah diproses ? Jawabannya tidak dan bahkan bisa lebih dari hal tersebut. Seiring dengan perkembangan teknologi, fungsi GPU menjadi lebih luas dan tidak terbatas hanya membuat tampilan saja. Berikut ini beberapa fungsi GPU pada komputer modern.
Akselerasi pemrosesan video
Pada perangkay GPU modern, umumnya sudah dibekali dengan komponen hardware khusus. Salah satunya yaitu video encoder-decoder. Hardware ini dirancang khusus untuk melakukan akselerasi atau percepatan proses operasi encoding dan decoding video secara lebih optimal. Jadi, salah satu fungsi gpu pada komputer yaitu akselerasi pemrosesan video.
Pekerjaan multimedia seperti pemrosesan video atau video editing akan sangat terbantu dengan adanya perangkat GPU yang memiliki akselerasi video encoder-decoder. Bahkan, proses encoding dan decoding video melalui hardware ini diklaim lebih efisien daripada menggunakan metode pemrosesan konvensional (lewat CPU).
Saat ini, hampir semua GPU yang beredar di pasaran telah memiliki akselerasi hardware untuk video processing. Semisal diantaranya
- Quick Sync Video pada IGP Intel
- NVDEC/NVENC/Pure Video pada GPU Nvidia
- Unified Video Decoder (UVD)/Video Coding Engine (VCE)/Video Core Next (VCN) pada GPU AMD.
Akselerasi komputasi grafis
Untuk yang belum tahu, GPU sendiri sebenarnya adalah salah satu hardware accelerator khususnya dalam pengolahan visual grafis. Hardware accelerator adalah komponen yang dirancang khusus dan digunakan untuk mengakselerasi atau mempercepat operasi fungsi-fungsi tertentu.
Sesuai dengan fungsi utamanya, perangkat GPU mempu melakukan kalkulasi operasi grafis seperti grafis 2D atau 3D. Termasuk di dalamnya pemetaan tekstur, rendering, animasi, dan kalkuasi geometrik. Fungsi operasi ini membuat GPU sangat diperlukan dalam pekerjaan dengan level visualisasi tinggi.
Percepatan komputasi grafis dengan GPU dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Seperti misalnya video game, desain grafis, kesenian digital, CAD (Computer Aided Design), simulasi, dan fotografi.
Sebetulnya, komputasi grafis juga bisa dilakukan oleh CPU. Hanya saja, prosesnya tidak seefisien atau seoptimal seperti jika dilakukan oleh GPU.
Operasi ray-tracing
Perangkat GPU terbaru dilengkapi dengan akselerasi fungsi operasi ray-tracing. Ray-tracing merupakan salah satu teknik dalam komputasi grafis untuk permodelan cahaya guna menciptakan gambar yang lebih realistik.
Salah satu produk GPU dengan akselerasi operasi ray-tracing yaitu seri Nvidia Geforce RTX. Produk ini memiliki komponen yang dinamakan RT core yang mampu menghasilkan efek refleksi, refraksi dan bayangan. Semua operasi ray-tracing yang dilakukan berjalan secara real-time. Selengkapnya, coba baca perbedaan GTX dan RTX.
General purpose computing
Pada penjalasan di atas, core pada GPU hanya mampu melakukan operasi kalkulasi yang lebih sederhana jika dibadingkan dengan core pada CPU. Namun, core GPU bisa mencapai ratusan dan bahkan ribuan jumlahnya. Oleh karena itu, GPU dioptimalkan dengan metode parallel processing.
Cara kerja GPU modern yaitu dengan operasi pemrosesan sederhana dalam jumlah yang banyak dan dilakukan secara simultan (parallel). Dari sini, hadir sebuah fungsi baru pada GPU yaitu General Purpose Computing atau pemrosesan data-data umum yang masih berkaitan dengan kalkulasi visual grafis.
Sederhananya, General Purpose Computing merupakan fungsi GPU pada komputer yang mengolah data dalam ukuran besar dengan performa yang lebih optimal. Data dipecah dalam ukuran yang lebih kecil, kemudian diproses oleh banyak core secara bersamaan.
Beberapa contoh penggunaan fungsi General Computing pada GPU modern
- Simulasi fisika
- Image segmentation
- Machine learning
- Digital image processing
- Komputasi ilmiah
- Digital signal processing
- Neural networks
- Kriptografi termasuk cryptocurrency mining
- dll
GPU Stream processing
Seperti yang sudah diketahui, GPU memang dirancang khusus untuk operasi grafis. Agar bisa lebih dimanfaatkan terutama untuk General Computing, hadir sebuah fungsi yang dinamakan Stream Processing. Apa itu ?
Stream processing adalah konsep pemrograman yang bertujuan untuk membuka pemrosesan parallel untuk aliran data dan algoritma khusus guna mendapatkan operasi yang lebih optimal. Fungsi GPU pada komputer ini akan memungkinkan eksekusi data yang lebih cepat, mudah, dan efisien.
Untuk bisa mengaplikasikan stream processing pada GPU, dibutuhkan platform pemrograman tertentu. Salah satu yang paling populer adalah platform Nvidia CUDA. Platform ini berupa software API (Application Program Interface) untuk keperluan General Purpose Computing.
Platform Nvidia CUDA menyediakan akses pada instruksi GPU dan elemen komputasi parallel. CUDA juga dirancang khusus dengan bahasa pemrograman yang umum digunakan, seperti C, C++, dan Fortran. Sayangnya, CUDA hanya tersedia untuk GPU dari Nvidia saja.
Selain Nvidia CUDA, ada juga platform serupa lainnya seperti OpenCL. Platform OpenCL dapat diimplementasikan pada banyak vendor GPU seperti AMD, Intel, Nvidia, ARM, dll.
Itulah penjelasan mengenai fungsi GPU pada komputer dan bagian-bagiannya. Semoga bermanfaat...
