Processador gráfico (GPU)

O processador gráfico, ou GPU (Graphics Processing Unit), é o componente especializado em executar operações paralelas necessárias para gerar imagens, animações e quadros exibidos na tela.

Em smartphones, a GPU acelera interfaces, jogos e gráficos 2D ou 3D, evitando que a CPU precise assumir sozinha o processamento visual.

Ela normalmente fica integrada ao sistema em chip, o SoC, junto da CPU e de outros blocos responsáveis pelo funcionamento do aparelho.

Como a GPU produz as imagens

Uma cena gráfica contém numerosos elementos que podem receber cálculos semelhantes simultaneamente. Essa característica permite à GPU dividir o trabalho entre várias unidades de processamento.

Durante a renderização, pequenos programas chamados shaders determinam transformações geométricas e características visuais, como iluminação, cor, textura e transparência.

O processo pode envolver diferentes etapas:

• processamento dos vértices que formam os objetos;
• rasterização da geometria em fragmentos;
• aplicação de texturas e efeitos visuais;
• cálculo da aparência dos pixels;
• produção do quadro armazenado em um buffer de imagem.

Muitas GPUs móveis processam a imagem em pequenas regiões, chamadas tiles. Essa estratégia reduz acessos à memória principal, economizando largura de banda e energia.

Relação entre GPU, CPU, memória e software

A CPU executa o sistema, controla a lógica do aplicativo e prepara comandos. A GPU recebe os trabalhos gráficos e realiza grande parte da renderização.

Aplicativos acessam seus recursos por meio de drivers e APIs gráficas, como OpenGL ES e Vulkan. Essas APIs são interfaces de software, não componentes físicos da GPU.

Nos smartphones, CPU, GPU e outros blocos geralmente compartilham a memória RAM. Portanto, a GPU móvel não possui obrigatoriamente uma memória de vídeo dedicada.

GPU também não é sinônimo absoluto de placa de vídeo. Uma placa pode reunir processador gráfico, memória e circuitos próprios, enquanto celulares normalmente utilizam uma GPU integrada.

O que determina o desempenho gráfico

A GPU influencia a qualidade visual e a velocidade de produção dos quadros, mas seu desempenho real depende do conjunto da plataforma.

• arquitetura e configuração das unidades de processamento;
• frequência de operação e largura de banda da memória;
• resolução e complexidade da cena;
• drivers e otimização do aplicativo;
• consumo energético e temperatura do aparelho.

Renderizar mais pixels ou produzir mais quadros por segundo amplia o trabalho. Sob carga prolongada, o aquecimento pode reduzir frequências e limitar o desempenho sustentado.

Por isso, frequência, quantidade de núcleos ou nome comercial não avaliam isoladamente uma GPU, especialmente quando pertencem a arquiteturas diferentes.