Chip đồ hoạ ngày một mạnh mẽ hơn mở ra một tiềm năng mới cho thị trường ứng dụng nhúng, như là tận dụng nhân GPU để xử lý hàng trăm tác vụ tính toán động chạy cùng lúc, hoặc cũng có thể sử dụng GPU cho các tác vụ thông thường khác ngoài đồ hoạ mà ta thường gọi là tính toán GPGPU (general-purpose graphics processing unit), hay xử lý song song...

Nhỏ hơn và nhanh hơn
Chip AMD 9511 (sản xuất năm 1979) được xem là "cộng tác viên" của bộ xử lý chính, có thể xử lý tính toán dấu chấm động 32-bit, do CPU điều khiển. Đây được xem là bộ xử lý dấu chấm động đầu tiên.

Bạn thử hình dung màn hình máy tính làm tươi với tần xuất khoảng 60 đến 80 lần mỗi giây thì GPU cần chuyển một hình ảnh 3 chiều và chiếu nó lên màn hình bề mặt 2 chiều. Việc chuyển dịch này cần được thực hiện mức độ từng điểm ảnh. Giả sử là màn hình độ phân giải 1280x1024, có hơn 1,3 triệu điểm ảnh, tương đương 104 triệu điểm ảnh mỗi giây. Để xử lý điểm ảnh càng nhanh càng tốt thì các chip đồ hoạ tiên tiến tận dụng một kiến trúc có đến hàng trăm nhân tính toán. Mỗi nhân tính toán ấy hoạt động độc lập, chịu trách nhiệm xử lý từng điểm ảnh một. Khi chạy song song thì những luồng công việc này xử lý hàng trăm điểm ảnh cùng lúc. Cũng với mô hình tương tự, kiến trúc tương tự, rất nhiều ứng dụng cũng sử dụng kiến trúc tính toán song song này để thực hiện các phép tính toán học trong thời gian rất nhanh.



Hệ thống ra-đa rất cần khả năng tính toán dấu chấm động cực lớn.

Nhiều ứng dụng nhúng có thể tận dụng năng lực xử lý song song, áp dụng cho các công thức tính toán dấu chấm động hoặc số nguyên. Một ví dụ cho khả năng này là hệ thống tín hiệu ra-đa. Hệ thống ra-đa cần xử lý tính toán dấu chấm động rất lớn để nhận diện mục tiêu, di chuyển của mục tiêu… Dữ liệu đầu vào của ra-đa lớn hơn nhiều so với dữ liệu mà hệ thống xử lý đầu ra, do vậy mà hệ thống ra-đa thường bị tình trạng thắt cổ chai, xử lý không kịp. Để cải thiện tốc độ, các nhà thiết kế ra-đa phải thêm nhiều bộ xử lý (hoặc nhân xử lý), hoặc tăng xung nhịp, và cả hai yếu tố này đều đi ngược lại với nhu cầu là những hệ thống ra-đa cần nhỏ hơn, nhẹ hơn,tốn ít điện hơn (theo tiêu chuẩn SWaP, viết tắt của Size, Weight and Power), và còn phải đáp ứng được các yêu cầu về yếu tố nhiệt lượng. Lấy các khả năng này và tích hợp chúng vào một con CPU đơn kiến trúc x86, với tên gọi là bộ xử lý tăng tốc APU (Accelerated Processing Unit), người ta có thể tăng tốc khả năng xử lý cho các ứng dụng mà các CPU thông thường trước đây không thể làm được. Để có được năng lực tính toán mới, hoặc là sử dụng một CPU cực mạnh, tốn nhiều điện; hoặc thêm vào một chip DSP hoặc chip FPGA vào hệ thống. Và những giải pháp mới hiện nay có thể giúp hệ thống đạt được năng lực tính toán đến 46 gigaflops trong một phép tính tính toán động trong khi điện năng tiêu thụ ít hơn 4,5w.

Tiềm năng của kiến trúc xử lý song song hiện nay của APU là rất thu hút các nhà thiết kế công nghiệp khi rất nhiều ứng dụng công nghiệp cần đến khả năng xử lý tính toán dấu chấm động mạnh mẽ trong các thị trường như hàng không, quân đội, các ngành công nghiệp và y khoa. Cũng đã có nhiều ứng dụng tận dụng rất tốt khả năng tính toán song song hiện nay và các nhà phát triển ứng dụng cũng đang mang khả năng tính toán này vào các ứng dụng nhỏ, ít điện năng của họ.

Nguồn: AMD