« Fonctionnement d'un ordinateur/Les architectures à parallélisme de données » : différence entre les versions

[[File:NVIDIA GPU Accelerator Block Diagram.png|centre|vignette|upright=2.0|Ce schéma illustre l'architecture d'un GPU en utilisant la terminologie NVIDIA. Comme on le voit, la carte graphique contient plusieurs cœurs de processeur distincts. Chacun d'entre eux contient plusieurs unités de calcul généralistes, appelées processeurs de threads, qui s'occupent de calculs simples (en bleu). D'autres calculs plus complexes sont pris en charge par une unité de calcul spécialisée (en rouge). Ces cœurs sont alimentés en instructions par un processeur de commandes, ici appelé ''Thread Execution Control Unit'', qui répartit les différents shaders sur chaque cœur. Enfin, on voit que chaque cœur a accès à une mémoire locale dédiée, en plus d'une mémoire vidéo partagée entre tous les cœurs.]]

 

 

Une carte graphique contient de nombreux processeurs, qui eux-mêmes contiennent plusieurs unités de calcul. Savoir combien de cœurs contient une carte graphique est cependant très compliqué, car la terminologie utilisée par les fabricants de carte graphique est particulièrement confuse. Ce qui est appelé cœur ou processeur dans leur terminologie correspond parfois à une unité de calcul, sans doute histoire de gonfler les chiffres. Dans ce qui va suivre, nous allons utiliser le terme "processeur de shaders" pour désigner les processeurs d'une carte graphique. La raison tient dans la terminologie utilisée en rendu 3D. Les '''shaders''' sont des programmes utilisés en rendu 3D, pour calculer certaines scènes 3D, et notamment pour calculer les ombres (d'où leur nom de ''shader'', pour ''shade'' - ombre). Or, ces shaders sont justement exécutés par la carte graphique, sur les processeurs de shaders. Le terme shader a depuis été élargit et désigne aujourd'hui tout programme qui s’exécute sur une carte graphique.

 

Notons que ces processeurs sont utilisés pour les calculs graphiques, mais l'on peut aussi les utiliser pour du calcul scientifique ou toute autre application demandant beaucoup de calculs arithmétiques en parallèle. Depuis l'apparition des technologie CUDA et assimilées, les cartes graphiques ne sont plus limitées aux calculs 3D. Si les anciennes cartes graphiques étaient limitées au rendu 3D, elle avaient techniquement des processeurs capables de faire des calculs assez variés et pouvaient être adaptées à des applications très diverses. Mais l'accès au processeurs de shaders se faisait par l'intermédiaire d'un processeur de commande, qui ne comprenait que les commandes graphiques. On pouvait envoyer des scènes 3D à la carte 3D, la faire exécuter des commandes de rendu graphique codées avec un standard bien précis, mais rien d'autre. Mais de nos jours, le processeur de commande s'est complexifié et peut accepter des commande strès diverses, pas seulement des commandes graphiques, mais aussi des commandes de calcul ou des commandes pour exécuter n'importe quel code sur la carte graphique.

 

Il a existé des cartes graphiques AMD assez anciennes qui utilisaient des processeurs de type VLIW, mais ce n'est plus en odeur de sainteté de nos jours. Si on omet cette exception, les processeurs de shaders sont tous des processeurs SIMD ou des dérivés (la technique dites du SIMT est une sorte de SIMD amélioré). Notons que le jeu d'instruction SIMD utilisé pour coder les shaders a beaucoup évolué dans le temps. Les normes de Direct X et Open GL décrivent l'ensemble des opérations que la carte graphique doit pouvoir réaliser, et cet ensemble a évolué dans le temps. Les premières versions des shaders n'imposaient que quelques instructions très simples, 17 au total, toutes travaillant sur des nombres flottants. Il n'y avait même pas de branchements ou d'accès mémoire proprement dit. Mais avec le temps, l'ensemble s'est étoffé, chaque nouvelle version de Direct X ajoutant de nouvelles instructions aux précédentes. Les shaders actuels sont capables d'effectuer des calculs sur des nombres entiers, des branchements, des accès mémoire, disposent de modes d'adressages typiques des architectures SIMD et même des accès en scatter-gather des architectures vectorielles !