CPU vs GPU nel rendering

[jinjax]

CPU = central processing unit. In italiano comunemente chiamato processore e volgarmente procio, è considerato a tutti gli effetti il cervello dell’ intero pc. Seppur supportato da altri microprocessori tra cui ad esempio la GPU e i CHIPSET della scheda madre, è la CPU che si occupa della gestione del calcolo, lasciando spazio a Chipset e Gpu solo in determinate situazioni e solo per determinate funzioni. Nella fattispecie il Chipset ad esempio si occupa di gestire lo scambio dati tra CPU ed il resto dell’ hardware, più veloce è il Chipset maggiore sarà lo scambio della mole di dati.

GPU= Graphics Processing Unit invece è anch’ esso un microprocessore a tutti gli effetti, simile alla CPU ma con un sistema di calcolo che permette, seppure con frequenze minori, di raggiungere prestazioni che oggi vanno nell’ ordine anche di 100 volte la velocità di una CPU di alto livello. La GPU tuttavia si occupa della gestione di una mole di dati limitata all’ apparato grafico, sia in velocità che in precisione.



GPU versus CPU
Nel mondo dell’ informatica ormai esiste uno scontro perpetuo tra chi considera una CPU fondamentale piuttosto che una GPU ( scheda video ). La verità forse potrebbe trovarsi come in molti casi in ambedue le parti, dipende fondamentalmente dall’ uso del nostro pc. La CPU per quanto potente, è si pensata per il calcolo, ma si occupa per una buona percentuale dell’ ordinamento dei dati e la loro gestione in generale.
La GPU è un unità che pur non avendo le caratteristiche di frequenza di una CPU si occupa esclusivamente di calcolare i dati di grafica. A tutt’ oggi i molti test effettuati, dimostrano come la sostituzione di una cpuoffre dei miglioramenti moderati rispetto al cambio di una scheda video, anche se si sottolinea come una cpu di medio-bassa potenza influisce molto negativamente su una Scheda video di alta potenza. Questo è dovuto al fatto che mentre la GPU calcola i comportamenti di tutti pixel nel frame creando la cosiddetta texture, la CPU si occupa di calcolare ed ordinare tutte le coordinate dei pixel e delle texture. Se quindi si può calcolare in modo veloce una texture senza un adeguata cpu tale texture verrà posizionata molto più lentamente, così lentamente da rallentare anche la GPU, costretta ad "attendere" la CPU.
Quando quindi lavoriamo con applicativi grafici o più semplicemente giochiamo ad un videogame si instaura un lavoro di squadra, dove la GPU fa il lavoro di calcolo e la CPU il lavoro gestionale. La sostituzione della GPU con una CPU spostando quindi la mole di calcolo grafica tutta sulla CPU porta ad un inesorabile rallentamento abnorme, con punte che possono anche arrivare a 100 volte in meno.
I continui miglioramenti del sistema calcolo GPU con l’ introduzione del CUDA, non fa quindi che potenziare in maniera esponenziale le qualità della GPU contro una CPU che non può nulla, su tale campo perciò non c’è decisamente storia. Se il nostro obiettivo però, è quello di avere un pc gestionale, molto veloce, e magari che si comporti da server, la GPU diventa un elemento quasi inutile. La CPU infatti è maestra proprio nel riuscire a gestire una grande mole di dati ed ordinarla in tempi infinitamente piccoli, ( si parla di miliardesimi di secondo anche meno). E’ quindi ben comprensibile che se stiamo pensando di acquisire maggiore potenza sotto il profilo Grafico base o professionale o di qualsiasi altra natura grafica la GPU gioca un ruolo fondamentale, tuttavia le sue prestazioni sono legate ( frenate o accelerate) alla CPU che quindi va di certo sempre considerata. Come avevamo spiegato ad inizio post, la verità forse potrebbe trovarsi come in molti casi in ambo le parti; il nostro pc è un “sistema” e pertanto la sua efficienza dipende da tutti i componenti e non del singolo.

GPU ibride e GPU professionali
Nell’ ambito GPU le due case costruttrici NVIDIA ed AMD (ex ATI) propongono oltre alle normali GPU dette ibride una gamma di GPU professionali che sono impostate proprio per il lavoro grafico e quindi ottimizzate per programmi di CAD modellazione e rendering oltre che per funzionalità molto avanzate per ricerca medica e cinematografica. Le serie rispettivamente sono nvidia QUADRO e per le amd FIREGL. Sono due serie in costante competizione tra loro, anche se è giusto sottolineare che le FIREGL sono meno quotate ed hanno meno mercato. Il motivo è semplicemente dovuto al fatto che mentre Nvidia investe denaro e finanzia le case produttrici di programmi di render che quindi certificano e ottimizzano i loro software sulle piattaforme non succede altrettanto per le FIREGL che risultano in una sorta di cono d’ ombra commerciale.

TESTING SAPMLE su 3D Studio Max 2010 engine-render Vray 1.50 sp1a.

Per dare una piccola idea della differenza di velocità ma soprattutto della progressione con cui si raggiunge quanto meno un idea chiara dell’ immagine ecco alcuni render con le varie progressioni temporali,Il fatto che l’ immagine finale per la foto GPU non risulti del tutto limpida non è un limite da attribuire alla GPU bensì al programma con cui si è testata la GPU ( v-ray rt 1.50 sp1a ) che non è ancora un motore render ottimizzato per le GPU per immagini render finali ma bensì per immagini di anteprima, Tuttavia le nuove versioni di RT sono in grado di offrire risultati perfezionati!
Quello che va senza dubbio apprezzato è la velocità con cui la gpu riesce a trovare un compromesso tale da dare un immagine finale estremamente definita rispetto a quanto non faccia una CPU.
Tenendo presente che, il sistema del test è stato effettuato con un socket 775 – CPU QUADCORE Q9550 YORK 2,8 GhZ – GPU GF104 GIGABYTE GEFORCE 460GTX OC 1024MB – 4096 MB RAM DDR3 1333MHZ , ecco i risultati e le progressioni relative:

CPU QUADCORE INTEL Q9550 YORK 2,8 GhZ:

Dopo 15 sec :


Dopo 1m 18sec :


Dopo 6m 1sec :



GPU GF104 GIGABYTE GEFORCE 460GTX OC 1024MB:

Dopo 3,3 sec:


Dopo 10 sec:


Dopo 1m 49sec:



A voi i commenti!

[Danckan]

Ottimo thread, molto interessante. Si sapeva che le GPU in questo campo fossero preferibili, ma con il tuo esempio hai dato una chiara misura dell'enorme differenza che c'è. Edito il titolo e diventa thread ufficiale. Ancora complimenti.

[Dexter]

Ottimo articolo, preciserei solo una cosa che le GPU sono più potenti in ambito MultiThrearing mentre le CPU in ambito Single Thread, detto ciò secondo me attualmente le GPU (non solo con il motore di rendering da te utilizzato) danno risultati qualitativamente inferiori rispetto ad un CPU ma le cose cambieranno, secondo me cambierà proprio il modo in cui intendiamo una GPU sarà sempre più PPU un pò come era qualche tempo che c'era la divisione fra schede video 2D e 3D e anche come sono connesse alla CPU, è in fase di sviluppo (ovviamente non a breve) uno standard universale per i multi processori di cui ora non ricordo il nome.

[jinjax]

Ma sui risultati qualitativamente inferiori non ci spererei così tanto dovessi fare un render con una nvidia Quadro e Vray RT 2.0 avremmo ben altri risultati. A breve vedrò di postare un render con il nuovo RT molto più preciso con le Open CL!

[Dexter]

Ma sui risultati qualitativamente inferiori non ci spererei così tanto dovessi fare un render con una nvidia Quadro e Vray RT 2.0 avremmo ben altri risultati. A breve vedrò di postare un render con il nuovo RT molto più preciso con le Open CL!

Io spero nel contrario che le GPU diventino sempre più accurate e raggiugano la qualità delle CPU.

[jinjax]

eh ed io ho risposto che a breve posto un render con il nuovo Vray che è stato ottimizzato e vediamo se è meno imprecisa e poi ho precisato attenzione: forse le vga normali sono più imprecise ma avere una Quadro è decisamente un altro mondo: quelle sono VGA nate per un unico scopo: Precisione di calcolo xD