Comparaison des unités de traitement vidéo (VPU), des GPU et des CPU

Plus que jamais, les utilisateurs s'abonnent à la diffusion de médias à la demande et s'intéressent à la vidéo en direct sur internet, plutôt qu'à la télévision. Cette évolution a fait naître le besoin d'une technologie hautement spécialisée pour prendre en charge les fonctionnalités de transcodage des médias et de diffusion en continu OTT, dont les performances sont critiques. 

Nous avons récemment lancé Accelerated Compute, notre nouvelle solution informatique qui donne accès à des circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC) dans le nuage, en commençant par les unités de traitement vidéo (VPU) Quadra de NETINT. Les VPU sont des matériels spécialisés conçus pour encoder et décoder les médias plus efficacement et avec une consommation d'énergie nettement inférieure à celle du transcodage GPU CPU ou le GPU.

Dans ce blog, vous apprendrez les concepts de conception matérielle de haut niveau qui font qu'une VPU fonctionne différemment de ses homologues CPU et GPU bien connus.

Termes clés du flux de travail de l'application média

• Encodage des médias : Le processus de conversion des flux ou des fichiers audio, vidéo et d'image d'un format à un autre, tout en compressant le fichier original afin de réduire sa taille et de maintenir la qualité.
• Décodage des médias : Le processus de conversion d'un fichier ou d'un flux multimédia dans son format de lecture.
• Transcodage des médias : Processus complet de conversion des médias en différents types de fichiers (y compris le codage et le décodage) combiné à des fonctions personnalisées telles que la réduction de la résolution, l'ajustement des débits binaires ou la modification des normes de codage pour prendre en charge l'évolution des conditions du réseau et des environnements de lecture.

Progrès en matière de matériel

Au fur et à mesure que la technologie évolue, les opérations qui soumettent le matériel sous-jacent à des contraintes spécifiques amènent les fabricants à utiliser de nouvelles combinaisons de matériaux pour ajouter de nouvelles fonctionnalités et de nouveaux niveaux de performance en fonction de ce que le matériel peut supporter. L'innovation, la conception et la production de matériel sont guidées par l'optimisation de la source d'énergie du matériel et des matières premières utilisées dans les circuits et les composants individuels.

Deux éléments principaux définissent généralement les progrès dans la conception et la technologie des unités de traitement :

• Un conditionnement plus dense des éléments de circuit sur chaque puce (ou un progrès dans l'utilisation de l'espace physique des puces).
• Développer les capacités inhérentes aux microprocesseurs mis en œuvre sur ces puces (ou faire progresser ce que les puces elles-mêmes peuvent faire en tant que matériel prêt à l'emploi).

Composants de l'architecture

Le diagramme ci-dessous illustre la quantité et le rapport des différents circuits et moteurs dans un CPU par rapport à un GPU par rapport à un VPU (à un niveau conceptuel). Les GPU sont conçus pour être densément remplis d'unités logiques arithmétiques ou ALU pour le traitement parallèle, ce qui rend les GPU plus efficaces pour les charges de travail telles que le rendu graphique et l'apprentissage automatique. En comparaison, les unités de traitement vidéo ou VPU sont des circuits à fonction fixe programmés pour effectuer des tâches spécifiques basées sur les médias, telles que le codage, le décodage, la mise à l'échelle et d'autres fonctions nécessaires pour les tâches de codage et de traitement vidéo.

• Contrôle : Circuit numérique synchrone (les événements sont exécutés dans un ordre précis) dédié à l'interprétation des instructions du processeur et à la gestion de l'exécution de ces instructions.
• Unité de logique arithmétique (ULA) : Circuit numérique combiné (les événements et la logique sont appliqués "au fur et à mesure") qui répond à l'entrée de données pour effectuer une logique complexe.
• Cache : Cache local pour un accès aux données à faible latence.
• Traitement vidéo à fonction fixe : Circuits dédiés à l'exécution de tâches spécifiques et prédéfinies avec une grande efficacité et une faible consommation d'énergie.
• Moteur AI : Un bloc de calcul spécialisé dédié aux tâches d'intelligence artificielle (IA) en maximisant le traitement des matrices et des vecteurs.

Pourquoi c'est important

Outre la puissance de traitement pure, les charges de travail de transcodage nécessitent un matériel spécialisé pour une efficacité maximale. D'après les commentaires des clients pendant notre période bêta, les utilisateurs ont constaté que les plans de Dedicated CPU ne dépassaient pas 2 à 4 flux simultanés, alors qu'ils atteignaient 30 flux simultanés sur les instances accélérées alimentées par VPU. Outre les économies globales, une densité plus élevée permet aux organisations médiatiques et aux partenaires techniques de réduire leur coût par flux.

L'accès aux VPU dans le nuage signifie également que vous pouvez les redimensionner en fonction de vos besoins ou ajouter la puissance de traitement dédiée que vous ne pouvez obtenir qu'avec les VPU lorsque votre application évolue ou pendant les périodes de pointe.

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