O que é uma GPU e como ela funciona?

A GPU é uma das partes mais importantes do nosso telefone ou tablet Android, seja um Moto G, um Galaxy Note 4 ou um Nexus 7 (2013), mas para muitos ainda é uma grande incógnita. Como em todos os artigos do Android for Beginners, nosso objetivo é esclarecer um aspecto fundamental, mas muitas vezes esquecido, do Android. Desta vez, vamos esclarecer uma parte obscura do hardware do nosso telefone: o que é uma GPU e como ela funciona?

O que é uma GPU?

GPU significa Unidade de Processamento Gráfico, então isso provavelmente já lhe dá uma indicação do que ele faz. É um processador dedicado exclusivamente a operações de processamento gráfico ou cálculos de “ponto flutuante”.

Uma das principais funções da GPU é aliviar a carga na CPU (Unidade Central de Processamento), especialmente ao executar aplicativos com uso intensivo de gráficos, como jogos de alta resolução ou aplicativos gráficos 3D.

Por exemplo, considere um jogo como um jogo de tiro em primeira pessoa. A GPU, neste caso, seria responsável por criar gráficos, texturas e cores dentro do jogo, enquanto a CPU, não precisando trabalhar os gráficos, pode utilizar seus recursos para inteligência artificial ou cálculos da mecânica do jogo.

A arquitetura de uma GPU não difere muito de uma CPU, porém, sua construção é muito mais otimizada para o cálculo eficiente de informações gráficas. Portanto, se você pedir à sua GPU para executar qualquer coisa além de tarefas gráficas, de repente ela se tornará um componente ineficaz e lento, em vez da ferramenta ajustada que é.

Tipos de GPU

Placas gráficas dedicadas fornecem maior potência. Eles são projetados especificamente para este trabalho e são integrados à placa-mãe através de uma porta separada. Esses tipos de GPU também possuem RAM separada para a CPU que só pode ser usada pela GPU. Você não encontra esses tipos de placas gráficas em dispositivos Android, mas sim em PCs e laptops.

Os gráficos integrados são mais familiares aos usuários do Android porque estão incluídos no que chamamos de System-on-a-Chip (SoC) como o Snapdragon 810, que inclui uma GPU Adreno 430 integrada. Desta vez, a memória utilizada é a memória do sistema e a GPU é integrada ao próprio processador.

Existem também GPUs híbridas que são uma mistura de ambos os tipos. Ou seja, eles possuem uma pequena quantidade de RAM dedicada, mas também utilizam a memória do sistema.

Como funciona uma GPU?

Ao contrário dos processadores centrais, com alguns núcleos rodando em alta velocidade, as GPUs possuem muitos núcleos de processamento rodando em baixas velocidades. Esses núcleos são basicamente voltados para duas funções distintas: o processamento de vértices e pixels.

O processamento de vértices gira essencialmente em torno da ideia de sistemas de coordenadas. A GPU lida com cálculos geométricos para reproduzir o espaço dimensional na tela. Isso resulta em coisas como dados espaciais e de profundidade em jogos e a possibilidade de rotação no espaço tridimensional.

O processamento de pixels das GPUs, ou de forma mais simples, os gráficos que vemos, é muito complexo e requer ainda mais poder de processamento do que o exigido pelos vértices. O processamento de pixels renderiza as várias camadas e aplica os efeitos necessários para criar texturas complexas para obter os gráficos mais realistas possíveis.

Depois de tratados esses dois processos, o resultado é transportado para uma leitura digital, neste caso, a tela do seu smartphone ou tablet. Os processos que descrevi aqui ocorrem continuamente, milhões de vezes por segundo, enquanto jogamos um jogo. (Agora você sabe por que seu telefone às vezes aquece.)

Claro, tudo é muito mais complicado do que isso, mas agora você deve ser capaz de fingir uma conversa em GPUs sem parecer muito ignorante. Ou talvez você esteja inspirado a sair e ler mais sobre o assunto?

Se você tiver alguma dúvida sobre GPUs, basta perguntar abaixo. Qual parte do seu smartphone você gostaria que fosse explicada a seguir?