unidad de procesamiento gráfico

Las unidades de procesamiento gráfico dedicadas utilizan memoria RAM integrada , reservada exclusivamente para la GPU, en lugar de depender de la memoria principal del sistema. Esta RAM suele seleccionarse específicamente para la carga de trabajo en serie prevista de la tarjeta gráfica, como la GDDR SDRAM . Esto ofrece enormes ventajas en cuanto al rendimiento, pero también conlleva el inconveniente de que el sistema se sobrecalienta al agotarse la memoria dedicada, lo que empeora el rendimiento.

Tecnologías como Scalable Link Interface (SLI), NVLink y CrossFire permiten que varias GPU dibujen imágenes simultáneamente para una sola pantalla, aumentando la potencia de procesamiento disponible para gráficos. Sin embargo, estas tecnologías son cada vez menos comunes; la mayoría de los juegos no utilizan completamente varias GPU, ya que la mayoría de los usuarios no pueden permitírselas. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} Las múltiples GPU todavía se utilizan en supercomputadoras (como en Summit ); en estaciones de trabajo para acelerar el vídeo (procesando varios vídeos a la vez) ^{[ 8 ] [ 4 ] [ 9 ]} y la renderización 3D; ^{[ 10 ]} para efectos visuales (VFX); ^{[ 11 ]} cargas de trabajo de unidades de procesamiento gráfico de propósito general (GPGPU) y para simulaciones, ^{[ 12 ]} y en IA para acelerar el entrenamiento, como es el caso con la línea de estaciones de trabajo y servidores DGX de Nvidia.

Las unidades de procesamiento gráfico integradas (IGPU), también llamadas gráficos integrados , soluciones gráficas compartidas , procesadores gráficos integrados (IGP) o arquitecturas de memoria unificada (UMA), utilizan una porción de la RAM del sistema de una computadora en lugar de memoria gráfica dedicada. Los IGP pueden estar integrados en una placa base como parte de su chipset northbridge , ^{[ 13 ]} o en el mismo chip (circuito integrado) que la CPU, como la Unidad de Procesamiento Acelerado (AMD APU) o Intel HD Graphics . Las IGPU y las APU son menos costosas de implementar que el procesamiento gráfico dedicado, pero tienden a ser menos capaces. El procesamiento gráfico integrado se consideraba inadecuado para juegos 3D o programas con uso intensivo de gráficos, pero podía ejecutar programas menos intensivos como Adobe Flash. Ejemplos de tales IGP serían las ofertas de SiS y VIA alrededor de 2004. ^{[ 14 ]} Sin embargo, los procesadores gráficos integrados modernos, como las Unidades de Procesamiento Acelerado de AMD y la Tecnología Gráfica Intel, pueden incluso manejar juegos AAA con configuraciones más bajas.

Debido a que los cálculos de la GPU requieren mucha memoria, el procesamiento integrado puede competir con la CPU por la RAM del sistema, que es relativamente lenta, ya que tiene una memoria de vídeo dedicada mínima o nula. Las IGPU utilizan la memoria del sistema con un ancho de banda de hasta un máximo actual de 128 gigabytes por segundo, mientras que una tarjeta gráfica discreta puede tener un ancho de banda ^{[ 15 ]} de más de 1000 gigabytes por segundo entre su memoria de acceso aleatorio de vídeo (VRAM) y el núcleo de la GPU. Este ancho de banda del bus de memoria puede limitar el rendimiento de la IGPU, aunque la memoria multicanal puede mitigar esta deficiencia. ^{[ 16 ]}

En los sistemas con "Arquitectura de Memoria Unificada" (UMA), incluidos los procesadores AMD modernos con gráficos integrados, ^{[ 17 ]} los procesadores Intel modernos con gráficos integrados, ^{[ 18 ]} los procesadores Apple y las consolas modernas, los núcleos de la CPU y el bloque de la GPU comparten el mismo grupo de RAM y espacio de direcciones de memoria.

Es común utilizar una unidad de procesamiento gráfico de propósito general (GPGPU) como una forma modificada de procesador de flujo o procesador vectorial , ejecutando núcleos de cómputo . Esto convierte la enorme potencia computacional de la canalización de sombreado de un acelerador gráfico moderno en potencia de cómputo de propósito general. En ciertas aplicaciones que requieren operaciones vectoriales masivas, esto puede proporcionar un rendimiento varios órdenes de magnitud superior al de una CPU convencional. Los dos mayores diseñadores de GPU discretas, AMD y Nvidia , están explorando este enfoque con una variedad de aplicaciones. Nvidia y AMD colaboraron con la Universidad de Stanford para crear un cliente basado en GPU para el proyecto de computación distribuida Folding@home para cálculos de plegamiento de proteínas. En ciertas circunstancias, la GPU calcula cuarenta veces más rápido que las CPU utilizadas tradicionalmente por dichas aplicaciones. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Las computadoras de alto rendimiento basadas en GPU desempeñan un papel importante en el modelado a gran escala. Tres de las diez supercomputadoras más potentes del mundo aprovechan la aceleración por GPU. ^{[ 21 ]}

Desde 2005, ha habido interés en utilizar el rendimiento que ofrecen las GPU para la computación evolutiva en general, y para acelerar la evaluación de la aptitud en la programación genética en particular. La mayoría de los enfoques compilan programas lineales o de árbol en la PC anfitriona y transfieren el ejecutable a la GPU para su ejecución. Normalmente, solo se obtiene una ventaja de rendimiento al ejecutar simultáneamente el único programa activo en muchos problemas de ejemplo en paralelo, utilizando la arquitectura SIMD ( Single Instruction, Multiple Data ) de la GPU. ^{[ 22 ]}También se puede obtener una aceleración sustancial al no compilar los programas, sino transferirlos a la GPU para que se interpreten allí. ^{[ 23 ]}

Una GPU se puede conectar a un bus externo de un portátil. PCI Express es el único bus utilizado para este fin. El puerto puede ser, por ejemplo, un puerto ExpressCard o mPCIe (PCIe ×1, hasta 5 o 2,5 gigabits por segundo respectivamente), un puerto Thunderbolt 1, 2 o 3 (PCIe ×4, hasta 10, 20 o 40 gigabits por segundo respectivamente), un puerto USB4 con compatibilidad Thunderbolt o un puerto OCuLink . Estos puertos solo están disponibles en ciertos sistemas de portátiles. ^{[ 24 ]} Las carcasas eGPU incluyen su propia fuente de alimentación (PSU), ya que las GPU potentes pueden consumir cientos de vatios. ^{[ 25 ]}

El hardware gráfico 3D especializado se remonta a terminales gráficas como la Adage AGT-30 de 1967, que utilizaba procesadores matriciales analógicos . En 1969, Evans & Sutherland (E&S) presentó el Line Drawing System-1 (LDS-1), el primer sistema totalmente digital capaz de realizar multiplicaciones matriciales. Ese mismo año, se lanzó la terminal gráfica de bajo coste IMLAC PDS-1 , que posteriormente se utilizó como una de las primeras máquinas de juegos 3D, con títulos como Maze War.

En la década de 1970, el término "GPU" originalmente significaba unidad de procesamiento gráfico y describía una unidad de procesamiento programable que funcionaba independientemente de la CPU y que era responsable de la manipulación y salida de gráficos. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

En el ámbito del hardware profesional, en 1972 el sistema PLATO IV entró en funcionamiento en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign . Entre 1973 y 1978, se implementaron y popularizaron varios juegos 3D multijugador en red con estructura alámbrica gracias a los usuarios del sistema. También en 1972, el sistema E&S Continuous Tone 1 (CT1) "Watkins box" (compuesto por un E&S LDS-2 y un Shaded Picture System ) se entregó a la Universidad Case Western Reserve . Ofreció el primer sombreado Gouraud en tiempo real . En 1975, un esfuerzo conjunto entre Evans & Sutherland Computer Corporation y el departamento de gráficos por computadora de la Universidad de Utah dio como resultado el primer framebuffer de vídeo MOSFET , capaz de color y sombreado suave. El sistema E&S Continuous Tone 3 (CT3) se entregó en 1977 a Lufthansa para el entrenamiento de pilotos mediante simulación por computadora. Fue el primer sistema gráfico capaz de mapeo de texturas en tiempo real. Ikonas fabricó sistemas gráficos con gráficos de 8 y 24 bits y aceleración 3D a finales de los años 70. ^{[ 26 ]}

Las placas de los sistemas arcade han utilizado circuitos gráficos 2D especializados desde la década de 1970. En el hardware de videojuegos primitivo, la RAM para los búferes de fotogramas era costosa, por lo que los chips de vídeo combinaban los datos a medida que se mostraba la imagen en el monitor. ^{[ 27 ]}

Un circuito especializado de cambio de barril ayudó a la CPU a animar los gráficos del búfer de fotogramas para varios videojuegos arcade de la década de 1970 de Midway y Taito , como Gun Fight (1975), Sea Wolf (1976) y Space Invaders (1978). ^{[ 28 ]} El sistema arcade Namco Galaxian de 1979 utilizó hardware gráfico especializado que admitía color RGB , sprites multicolores y fondos de mapa de mosaicos . ^{[ 29 ]} El hardware Galaxian fue ampliamente utilizado durante la edad de oro de los videojuegos arcade por compañías de juegos como Namco , Centuri , Gremlin , Irem , Konami , Midway, Nichibutsu , Sega y Taito . ^{[ 30 ]}

El Atari 2600 de 1977 utilizaba un cambiador de vídeo llamado Television Interface Adaptor . ^{[ 31 ]} Los ordenadores Atari de 8 bits (1979) tenían ANTIC , un procesador de vídeo que interpretaba instrucciones que describían una " lista de visualización " —la forma en que las líneas de exploración se asignaban a modos de caracteres o de mapa de bits específicos y dónde se almacenaba la memoria (por lo que no era necesario un búfer de fotogramas contiguo). ^{[ 32 ]} Las subrutinas de código máquina 6502 podían activarse en las líneas de exploración estableciendo un bit en una instrucción de lista de visualización. ^{[ 33 ]} ANTIC también admitía un desplazamiento vertical y horizontal suave independientemente de la CPU. ^{[ 34 ]}

En la década de 1980 se produjeron avances significativos en el hardware de gráficos 3D profesionales. Quizás el más impactante fue el desarrollo en 1981 del Geometry Engine , un ASIC de procesador vectorial VLSI diseñado por Jim Clark y Marc Hannah en la Universidad de Stanford . Este procesador es el precursor de los núcleos tensoriales modernos y otros procesadores similares comercializados para gráficos e IA. El Geometry Engine se utilizó durante muchos años en las estaciones de trabajo de Silicon Graphics . El primer producto de Silicon Graphics, lanzado en noviembre de 1983, fue el IRIS 1000, un terminal con gráficos 3D acelerados por hardware basado en el Geometry Engine. ^{[ 26 ]} El Geometry Engine era capaz de realizar aproximadamente 6 millones de operaciones por segundo. ^{[ 35 ]}

El NEC μPD7220 de 1981 fue la primera implementación de un procesador de pantalla gráfica para computadora personal como un solo chip de circuito integrado de integración a gran escala (LSI) . Esto permitió el diseño de tarjetas gráficas de video de bajo costo y alto rendimiento como las de Number Nine Visual Technology . Se convirtió en la GPU más conocida hasta mediados de la década de 1980. ^{[ 36 ]} Fue el primer procesador de pantalla gráfica de metal-óxido-semiconductor ( NMOS ) de integración a muy gran escala ( VLSI ) totalmente integrado para PC, compatible con una resolución de hasta 1024×1024 , y sentó las bases para el mercado de gráficos para PC. Se utilizó en varias tarjetas gráficas y se licenció para clones como el Intel 82720, la primera de las unidades de procesamiento gráfico de Intel . ^{[ 37 ]} Los juegos arcade de Williams Electronics Robotron: 2084 , Joust , Sinistar y Bubbles , todos lanzados en 1982, contienen chips blitter personalizados para operar en mapas de bits de 16 colores. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

En 1984, Hitachi lanzó el ARTC HD63484, el primer procesador gráfico CMOS importante para ordenadores personales. El ARTC podía mostrar hasta una resolución de 4K en modo monocromo . Se utilizó en varias tarjetas gráficas y terminales a finales de la década de 1980. ^{[ 40 ]}

En 1985, se lanzó la Amiga con un chip gráfico personalizado llamado Agnus, que incluía un blitter para la manipulación de mapas de bits, el dibujo de líneas y el relleno de áreas. También incluía un coprocesador con su propio conjunto de instrucciones simple, capaz de manipular los registros del hardware gráfico en sincronía con el haz de vídeo (por ejemplo, para cambios de paleta por línea de exploración, multiplexación de sprites y ventanas de hardware), o de controlar el blitter.

También en 1985, IBM lanzó el Professional Graphics Controller , diseñado por Curtis Priem , quien más tarde sería cofundador de Nvidia. Se trataba de una tarjeta 3D rudimentaria con gráficos de 640 × 480 y 256 colores que utilizaba una CPU dedicada para dibujar gráficos independientemente del sistema principal. Fue utilizada como base para tarjetas de varios fabricantes (incluido Matrox ) y su señalización RGB analógica condujo directamente al estándar de vídeo VGA. ^{[ 26 ]} Posteriormente, en la década de los 80, Priem trabajó en la influyente tarjeta gráfica 2D acelerada Sun Microsystems GX (también conocida como cgsix). ^{[ 41 ]}

En 1986, Texas Instruments lanzó el TMS34010 , el primer procesador gráfico totalmente programable. ^{[ 42 ]} Podía ejecutar código de propósito general, pero también contaba con un conjunto de instrucciones orientado a gráficos. Entre 1990 y 1992, este chip se convirtió en la base de las tarjetas aceleradoras de Windows de la arquitectura gráfica de Texas Instruments ("TIGA") .

En 1987 se lanzó el sistema gráfico IBM 8514. Fue una de las primeras tarjetas de video para PC compatibles con IBM que implementó primitivas 2D de función fija en hardware electrónico . El X68000 de Sharp , lanzado en 1987, utilizaba un chipset gráfico personalizado ^{[ 43 ]} con una paleta de 65.536 colores y soporte de hardware para sprites, desplazamiento y múltiples campos de juego. ^{[ 44 ]} Sirvió como máquina de desarrollo para la placa arcade CP System de Capcom . El ordenador FM Towns de Fujitsu , lanzado en 1989, tenía soporte para una paleta de 16.777.216 colores. ^{[ 45 ]}

Para contextualizar, IBM también presentó su sistema de visualización Video Graphics Array (VGA) en 1987, con una resolución máxima de 640 × 480 píxeles. A diferencia del 8514/A, VGA no tenía funciones de aceleración por hardware. En noviembre de 1988, NEC Home Electronics anunció la creación de la Video Electronics Standards Association (VESA) para desarrollar y promover un estándar de visualización de computadora Super VGA (SVGA) como sucesor de VGA. Super VGA permitió resoluciones de visualización gráfica de hasta 800 × 600 píxeles , un aumento del 56 %. ^{[ 46 ]}

En 1988, SGI vendió gráficos para estaciones de trabajo IRIS con 10-12 motores de geometría e introdujo la tarjeta de expansión IrisVision para el bus MicroChannel de IBM ( RS/6000 ) basada también en el motor de geometría. ^{[ 26 ]}

También en 1988, se introdujeron las primeras tarjetas gráficas 3D poligonales dedicadas en máquinas recreativas con el Namco System 21 ^{[ 47 ]} y el Taito Air System. ^{[ 48 ]}

En la década de 1990 se produjeron avances considerables en el hardware de gráficos 3D para estaciones de trabajo profesionales de Sun Microsystems, SGI y otros. La introducción de OpenGL por parte de SGI en 1992 allanó el camino para las interfaces de programación 3D estándar e independientes del hardware. ^{[ 49 ] [ 50 ]} Sin embargo, a mediados y finales de los 90, el hardware profesional fue eclipsado gradualmente por productos de consumo que ofrecían un rendimiento similar o incluso mejor, especialmente en lo que respecta al mapeo de texturas, a un menor coste y en plataformas familiares para los usuarios finales. ^{[ 50 ] [ 51 ]}

En 1991, S3 Graphics presentó el S3 86C911 , que sus diseñadores nombraron en honor al Porsche 911 como indicación del aumento de rendimiento que prometía. ^{[ 52 ]} El 86C911 generó una variedad de imitadores: para 1995, todos los principales fabricantes de chips gráficos para PC habían agregado soporte de aceleración 2D a sus chips. ^{[ 53 ]} Los aceleradores de Windows de función fija superaron a los costosos coprocesadores gráficos de propósito general en rendimiento de Windows, y dichos coprocesadores desaparecieron del mercado de PC.

A principios y mediados de la década de 1990, los gráficos 3D en tiempo real se volvieron cada vez más comunes en los juegos de arcade, computadora y consola, lo que llevó a una creciente demanda pública de gráficos 3D acelerados por hardware. Los primeros ejemplos de hardware de gráficos 3D para el mercado masivo se pueden encontrar en placas de sistemas de arcade como Sega Model 1 , Namco System 22 y Sega Model 2 , y en las consolas de videojuegos de quinta generación como Saturn , PlayStation y Nintendo 64. Los sistemas de arcade como Sega Model 2 y Namco Magic Edge Hornet Simulator basado en SGI Onyx en 1993 eran capaces de T&L ( transformación, recorte e iluminación ) por hardware años antes de aparecer en las tarjetas gráficas de consumo. ^{[ 54 ] [ 55 ]} En 1994, Sony usó el término GPU (con el significado de unidad de procesamiento gráfico) en referencia a la GPU de Sony diseñada por Toshiba para la consola PlayStation. ^{[ 3 ]}

Otro ejemplo temprano es el chip Super FX , un chip gráfico en cartucho basado en RISC utilizado en algunos juegos de SNES , en particular Doom y Star Fox . Algunos sistemas usaban DSP para acelerar las transformaciones. Fujitsu , que trabajó en el sistema arcade Sega Model 2, ^{[ 56 ]} comenzó a trabajar en la integración de T&L en una única solución LSI para su uso en computadoras domésticas en 1995; ^{[ 57 ]} el Fujitsu Pinolite, el primer procesador de geometría 3D para computadoras personales, anunciado en 1997. ^{[ 58 ]} La primera GPU de hardware T&L en consolas de videojuegos domésticas fue el Reality Coprocessor de Nintendo 64 , lanzado en 1996. ^{[ 59 ]} En 1997, Mitsubishi lanzó el 3Dpro/2MP , una GPU capaz de transformación e iluminación, para estaciones de trabajo y escritorios Windows NT ; ^{[ 60 ]} ATi lo utilizó para su tarjeta gráfica FireGL 4000 , lanzada en 1997. ^{[ 61 ]}

El término "GPU" fue acuñado por Sony en referencia a la GPU de 32 bits de Sony (diseñada por Toshiba ) en la consola de videojuegos PlayStation , lanzada en 1994. ^{[ 62 ]}

En octubre de 2002, con la introducción de la ATI Radeon 9700 (también conocida como R300), el primer acelerador Direct3D 9.0 del mundo, los sombreadores de píxeles y vértices podían implementar bucles y operaciones matemáticas de punto flotante extensas , y rápidamente se volvieron tan flexibles como las CPU, pero órdenes de magnitud más rápidos para operaciones con matrices de imágenes. El sombreado de píxeles se usa a menudo para el mapeo de relieve , que agrega textura para hacer que un objeto parezca brillante, opaco, rugoso o incluso redondo o extruido. ^{[ 63 ]}

Con la introducción de la serie Nvidia GeForce 8 y las nuevas unidades genéricas de procesamiento de flujo, las GPU se convirtieron en dispositivos de computación más generalizados. Las GPU paralelas están ganando terreno computacional frente a la CPU, y un subcampo de investigación, denominado computación GPU o GPGPU (computación de propósito general en GPU) , ha encontrado aplicaciones en campos tan diversos como el aprendizaje automático , ^{[ 64 ]} la exploración petrolera , el procesamiento de imágenes científicas , el álgebra lineal , ^{[ 65 ]} la estadística , ^{[ 66 ]} la reconstrucción 3D y la valoración de opciones sobre acciones . Las GPGPU fueron las precursoras de lo que ahora se denomina sombreador de cómputo (por ejemplo, CUDA , OpenCL , DirectCompute ) y, de hecho, abusaron del hardware hasta cierto punto al tratar los datos pasados ​​a los algoritmos como mapas de texturas y ejecutar algoritmos dibujando un triángulo o un cuadrilátero con un sombreador de píxeles apropiado. Esto implica cierta sobrecarga, ya que se utilizan unidades como el convertidor de escaneo donde no son necesarias (ni siquiera son una preocupación las manipulaciones de triángulos, excepto para invocar el sombreador de píxeles).

La plataforma CUDA de Nvidia, presentada por primera vez en 2007, ^{[ 67 ]} fue el primer modelo de programación ampliamente adoptado para la computación con GPU. OpenCL es un estándar abierto definido por el Grupo Khronos que permite el desarrollo de código tanto para GPU como para CPU, con énfasis en la portabilidad. ^{[ 68 ]} Las soluciones OpenCL son compatibles con Intel, AMD, Nvidia y ARM, y según un informe de Evans Data de 2011 , OpenCL se había convertido en la segunda herramienta de computación de alto rendimiento (HPC) más popular. ^{[ 69 ]}

En 2010, Nvidia se asoció con Audi para potenciar los tableros de sus automóviles, utilizando la GPU Tegra para brindar mayor funcionalidad a los sistemas de navegación y entretenimiento de los automóviles. ^{[ 70 ]} Los avances en la tecnología de GPU en automóviles ayudaron a avanzar la tecnología de conducción autónoma . ^{[ 71 ]} Las tarjetas de la serie Radeon HD 6000 de AMD se lanzaron en 2010, y en 2011 AMD lanzó sus GPU discretas de la serie 6000M para dispositivos móviles. ^{[ 72 ]} La línea de tarjetas gráficas Kepler de Nvidia se lanzó en 2012 y se utilizó en las tarjetas de las series Nvidia 600 y 700. Una característica en esta microarquitectura de GPU incluía GPU boost, una tecnología que ajusta la velocidad de reloj de una tarjeta de video para aumentar o disminuir según su consumo de energía. ^{[ 73 ]} Kepler también introdujo la tecnología de aceleración de codificación de video NVENC .

La PS4 y la Xbox One se lanzaron en 2013; ambas usaban GPU basadas en las Radeon HD 7850 y 7790 de AMD . ^{[ 74 ]} La línea de GPU Kepler de Nvidia fue seguida por la línea Maxwell , fabricada en el mismo proceso. Los chips de 28 nm de Nvidia fueron fabricados por TSMC en Taiwán usando el proceso de 28 nm. En comparación con la tecnología de 40 nm del pasado, este proceso de fabricación permitió un aumento del 20 por ciento en el rendimiento mientras consumía menos energía. ^{[ 75 ] [ 76 ]} Los cascos de realidad virtual tienen altos requisitos de sistema; los fabricantes recomendaban la GTX 970 y la R9 290X o superior en el momento de su lanzamiento. ^{[ 77 ] [ 78 ]} Las tarjetas basadas en la microarquitectura Pascal se lanzaron en 2016. La serie de tarjetas GeForce 10 es de esta generación de tarjetas gráficas. Se fabrican utilizando el  proceso de fabricación de 16 nm, que mejora las microarquitecturas anteriores. ^{[ 79 ]}

En 2018, Nvidia lanzó las GPU de la serie RTX 20 que añadieron núcleos de trazado de rayos a las GPU, lo que permitió que el trazado de rayos en tiempo real tuviera un buen rendimiento en hardware de mercado masivo. ^{[ 80 ]} Las GPU Polaris 11 y Polaris 10 de AMD se fabrican mediante un proceso de 14 nm. Su lanzamiento resultó en un aumento sustancial en el rendimiento por vatio de las tarjetas de video AMD. ^{[ 81 ]} AMD también lanzó la serie de GPU Vega para el mercado de gama alta como competidor de las tarjetas Pascal de gama alta de Nvidia, que también cuentan con HBM2 como la Titan V.

En 2019, AMD lanzó el sucesor de su microarquitectura/conjunto de instrucciones Graphics Core Next (GCN). Denominado RDNA , el primer producto que lo incorporó fue la serie de tarjetas de video Radeon RX 5000. ^{[ 82 ]} La compañía anunció que el sucesor de la microarquitectura RDNA sería incremental (una "actualización"). AMD presentó la serie Radeon RX 6000 , sus tarjetas gráficas RDNA 2 con soporte para trazado de rayos acelerado por hardware. ^{[ 83 ]} La serie de productos, lanzada a finales de 2020, constaba de la RX 6800, la RX 6800 XT y la RX 6900 XT. ^{[ 84 ] [ 85 ]} La RX 6700 XT, que se basa en Navi 22, se lanzó a principios de 2021. ^{[ 86 ]}

La PlayStation 5 y las Xbox Series X y Series S se lanzaron en 2020; ambas utilizan GPU basadas en la microarquitectura RDNA 2 con mejoras incrementales y diferentes configuraciones de GPU en la implementación de cada sistema. ^{[ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]}

En la década de 2020, las GPU se han utilizado cada vez más para cálculos que implican problemas fácilmente paralelizados , como el entrenamiento de redes neuronales en conjuntos de datos enormes necesarios para los grandes modelos de lenguaje de inteligencia artificial . Los núcleos de procesamiento especializados en la mayoría de las GPU modernas, dedicados al aprendizaje profundo, proporcionan aumentos significativos en el rendimiento de FLOPS , utilizando la multiplicación y división de matrices de 4×4. Las primeras implementaciones, como la microarquitectura Volta de Nvidia , lanzada en 2017, ^{[ 90 ]} obtuvieron resultados de hasta 128 TFLOPS en algunas aplicaciones. ^{[ 91 ]}

Desde entonces, los núcleos de aceleración de IA se han convertido en una característica ampliamente adoptada en las microarquitecturas de consumo y estaciones de trabajo, comenzando con la microarquitectura Turing de Nvidia en 2018, ^{[ 80 ]} denominada núcleos Tensor. Originalmente utilizados para el supermuestreo de aprendizaje profundo (DLSS) para mejorar el rendimiento de los juegos y la calidad de la imagen, desde entonces se han utilizado en el software Broadcast de Nvidia para proporcionar muchos efectos impulsados ​​por IA, como el filtrado de voz y la eliminación de ruido de vídeo, y en otros programas como Blender para DLSS en la ventana gráfica.

AMD implementó originalmente sus núcleos "Matrix" equivalentes para consumidores en su arquitectura RDNA 3 ; sin embargo, los núcleos Matrix de RDNA 4 fueron los primeros en introducir la aceleración FP8, necesaria para ejecutar el conjunto completo de funciones FSR Redstone , como el escalado de aprendizaje automático y la generación de fotogramas. No obstante, modificaciones realizadas por la comunidad en Linux y Windows han permitido que las GPU RDNA 2, 3 y de la competencia ejecuten una versión menos potente de FSR 4 conocida como FSR 4 INT8. La PlayStation 5 Pro , lanzada en 2024, cuenta con núcleos de aprendizaje automático personalizados, centrados exclusivamente en la aceleración INT8, basados ​​en la tecnología RDNA 4 para PlayStation Spectral Super Resolution, con el fin de mejorar la velocidad de fotogramas y la calidad de imagen.

Intel ha implementado sus núcleos "XMX" equivalentes en todas sus GPU Arc , comenzando con la microarquitectura Alchemist . Esto se utiliza para XeSS (Xe Super Sampling), XeFG (Xe Frame Generation) y más.

El trazado de rayos también ha sido increíblemente frecuente en la década de 2020, con algunos juegos, como DOOM: The Dark Ages , que requieren una GPU con capacidad de trazado de rayos por hardware para siquiera comenzar ^{[ 92 ]} . Si bien esto conlleva un peor rendimiento y una menor accesibilidad general, id Software afirmó que esto ahorró varias horas de trabajo y redujo el tamaño del juego en más de 100 gigabytes debido a que el juego se construyó completamente en torno al trazado de rayos .

• Lista de unidades de procesamiento gráfico de AMD
• Lista de unidades de procesamiento gráfico de Nvidia
• Lista de unidades de procesamiento gráfico de Intel
• Lista de unidades de procesamiento gráfico discretas e integradas
• Intel GMA
• Larrabee
• Nvidia PureVideo : la tecnología de flujo de bits de Nvidia que se utiliza en sus chips gráficos para acelerar la decodificación de vídeo en la GPU de hardware con DXVA.
• SoC
• UVD (Unified Video Decoder) : la tecnología de flujo de bits de decodificación de vídeo de ATI para admitir la decodificación por hardware (GPU) con DXVA.

• clúster de GPU
• Mathematica : incluye soporte integrado para la ejecución en GPU con CUDA y OpenCL.
• Modelado molecular en GPU
• Deeplearning4j : aprendizaje profundo distribuido de código abierto para Java.

• Lista de epónimos de microarquitecturas de GPU de Nvidia