GPU là gì? Cách hoạt động, lợi ích và cách chọn card đồ họa

GPU (Graphics Processing Unit, đơn vị xử lý đồ họa) là bộ xử lý chuyên làm việc song song: thay vì xử lý từng tác vụ nối tiếp như CPU, GPU chạy rất nhiều phép tính cùng lúc. Ở Việt Nam GPU thường được gọi là card đồ họa hay card màn hình. Bài này giải thích GPU hoạt động thế nào, khác CPU ở đâu, được dùng vào việc gì và nên chọn card nào theo nhu cầu.

GPU là gì?

Theo NVIDIA, GPU là một loại bộ tăng tốc (accelerator) và là loại được dùng phổ biến nhất. NVIDIA đưa ra thuật ngữ GPU cùng chip GeForce 256 năm 1999, chip đầu tiên chuyển các tác vụ dựng hình 3D quan trọng khỏi CPU. Ban đầu GPU chỉ phục vụ game và đồ họa, về sau nhu cầu tính toán và băng thông bộ nhớ khiến nó phát triển thành bộ xử lý đa luồng, nhiều nhân, mở ra hướng dùng GPU cho tính toán đa dụng.

GPU hoạt động như thế nào?

Điểm cốt lõi là song song. NVIDIA mô tả GPU dành phần lớn số transistor cho xử lý dữ liệu, còn CPU phải dành diện tích chip cho bộ nhớ đệm lớn và khối điều khiển. Luồng (thread) trên GPU rất nhẹ, GPU có thể chuyển từ luồng đang chờ sang luồng khác gần như không tốn thêm chi phí, nên cần hàng nghìn luồng chạy chồng lên nhau để phát huy sức mạnh. Cũng theo bài này, nhờ tính song song của tác vụ đồ họa mà hiệu năng đồ họa từng tăng khoảng 2,4 lần mỗi năm.

GPU onboard và card đồ họa rời

GPU có hai dạng thường gặp. GPU onboard (tích hợp) nằm sẵn trong CPU hoặc bo mạch, dùng chung bộ nhớ hệ thống, đủ cho xem phim, làm văn phòng và game nhẹ. Card đồ họa rời là bo mạch riêng có bộ nhớ VRAM của nó, dành cho game nặng, dựng hình, AI. Nếu bạn chưa biết máy mình đang dùng GPU nào, bài hướng dẫn kiểm tra cấu hình máy tính chỉ cách xem nhanh.

Những lợi ích mà GPU mang lại

NVIDIA nêu ba nhóm việc GPU tăng tốc rõ nhất: đồ họa (dựng hình 3D và ray tracing, vốn được GeForce RTX thế hệ Turing đưa vào năm 2018), trí tuệ nhân tạo (huấn luyện học sâu và suy luận) và tính toán khoa học như giải trình tự gen, tìm thuốc. Theo NVIDIA, tính toán tăng tốc còn tiêu thụ ít năng lượng hơn hệ thống chỉ dùng CPU cho cùng khối lượng việc, và với suy luận AI hiệu quả năng lượng của GPU cao hơn CPU khoảng 20 lần.

Đây là cách GPU được dùng cho học máy, nếu bạn quan tâm thì bài Machine Learning là gì và vì sao cần GPU đi sâu vào phần huấn luyện và suy luận.

Chọn GPU như thế nào?

Bạn nên xuất phát từ việc mình làm hằng ngày. Chơi game eSports ở Full HD thì một card tầm trung như RTX 5060 hoặc RTX 5060 Ti đã khá thoải mái, muốn chơi game nặng ở độ phân giải cao hơn thì xem RTX 5070, còn nhu cầu cao nhất có RTX 5090. Với dựng hình chuyên nghiệp và AI nặng, nhóm card máy trạm như RTX PRO 6000 Blackwell có dung lượng bộ nhớ lớn hơn nhiều. Nếu không muốn tự ghép, Agent Computer là lựa chọn cho người chạy tác tử AI. Thông số chi tiết từng card bạn nên đối chiếu trên trang sản phẩm và trang của NVIDIA.

Từ trái sang: Gainward GeForce RTX 5060 Ghost 8GB, Asus Dual GeForce RTX 5060 Ti 16GB GDDR7 OC Edition, NVIDIA RTX PRO 6000 Blackwell Max-Q Workstation Edition

Tương lai của GPU

NVIDIA mô tả xu hướng chung là mô hình lai: phần việc nặng được đẩy sang GPU, phần còn lại vẫn do CPU đảm nhiệm. Vì vậy khi chọn máy, bạn cần cân đối cả CPU, RAM, ổ SSD và card thay vì chỉ nhìn vào GPU. Phần lớn nhu cầu AI hiện nay cũng đang dựa trên cách tính toán này.

Câu hỏi thường gặp

GPU là gì?

GPU là bộ xử lý đồ họa chuyên xử lý song song. Ban đầu dùng cho game và đồ họa, nay còn dùng cho AI và tính toán khoa học.

GPU và card đồ họa có giống nhau không?

Gần như cùng một thứ ở cách gọi thông thường. Chính xác thì GPU là con chip, còn card đồ họa là bo mạch chứa GPU cùng VRAM và tản nhiệt.

GPU khác CPU thế nào?

CPU xử lý tác vụ theo kiểu tuần tự và điều phối hệ thống. GPU chạy song song nhiều phép tính cùng lúc nên hợp với đồ họa và AI.

Ai đã đưa ra thuật ngữ GPU?

Theo NVIDIA, hãng này giới thiệu thuật ngữ GPU cùng chip GeForce 256 năm 1999.

GPU onboard là gì?

Là GPU tích hợp sẵn trong CPU hoặc bo mạch, dùng chung bộ nhớ hệ thống. Đủ cho văn phòng, xem phim và game nhẹ.

Khi nào cần card đồ họa rời?

Khi chơi game nặng, dựng video, thiết kế 3D hoặc chạy mô hình AI. Card rời có VRAM riêng nên xử lý các tác vụ này tốt hơn.

VRAM là gì và quan trọng thế nào?

VRAM là bộ nhớ riêng của card. Dung lượng quyết định bạn nạp được texture, mô hình hay dữ liệu lớn đến đâu cùng lúc.

GPU dùng được cho việc gì ngoài chơi game?

Theo NVIDIA gồm dựng hình 3D, ray tracing, huấn luyện và suy luận AI, giải trình tự gen, tìm thuốc và nhiều bài toán khoa học khác.

Ray tracing là gì?

Là kỹ thuật dựng ánh sáng cho hình ảnh chân thực hơn. NVIDIA cho biết GeForce RTX thế hệ Turing đưa ray tracing vào năm 2018.

Chơi game Full HD nên chọn card nào?

Tầm RTX 5060 hoặc RTX 5060 Ti là lựa chọn phổ biến. Nếu bạn muốn chơi độ phân giải cao hơn thì xem RTX 5070 trở lên.

Học AI nên chọn card nào?

Ưu tiên card NVIDIA có VRAM lớn. Người mới có thể bắt đầu từ RTX 5000 Series, nhu cầu nặng hơn thì xem card máy trạm hoặc bộ PC chạy AI lắp sẵn.

GPU có tốn điện hơn CPU không?

Theo NVIDIA, với cùng khối lượng việc phù hợp, tính toán tăng tốc bằng GPU tiêu thụ ít năng lượng hơn hệ thống chỉ dùng CPU. Mức điện cụ thể còn tùy card, bạn nên xem công suất trên trang sản phẩm.