La carte graphique, souvent appelée GPU (de l'anglais Graphics Processing Unit), est le composant spécialisé dans le traitement des images. Son rôle est de calculer tout ce qui doit être affiché sur l'écran : les fenêtres du système d'exploitation, les vidéos, les photographies, les animations, les jeux vidéo et les images en trois dimensions.

Lorsque le processeur exécute un programme, il envoie au GPU les informations nécessaires pour créer l'image. La carte graphique effectue alors tous les calculs géométriques, les effets de lumière, les textures, les couleurs et les ombres. Une fois ces calculs terminés, elle transmet l'image à l'écran, où elle est affichée sous forme de millions de pixels.

La carte graphique possède son propre processeur, optimisé pour réaliser un très grand nombre de calculs en parallèle. Alors que le processeur central (CPU) est conçu pour traiter rapidement des tâches variées, le GPU est capable d'effectuer simultanément des milliers d'opérations identiques, ce qui le rend particulièrement efficace pour le traitement des images.

Pour fonctionner rapidement, la carte graphique dispose également de sa propre mémoire vidéo, appelée VRAM. Cette mémoire stocke temporairement les textures, les modèles 3D, les images, les vidéos et les autres données graphiques. Comme elle est très rapide, le GPU peut y accéder sans solliciter en permanence la mémoire vive (RAM) de l'ordinateur.

Il existe deux grandes catégories de cartes graphiques. Les GPU intégrés sont directement incorporés au processeur ou à la carte mère. Ils consomment peu d'énergie et suffisent largement pour la bureautique, Internet, les vidéos ou les logiciels simples. Les cartes graphiques dédiées, installées sur un connecteur PCI Express, sont beaucoup plus puissantes. Elles possèdent leur propre mémoire vidéo et sont utilisées pour les jeux vidéo, la modélisation 3D, le montage vidéo, les effets spéciaux ou les calculs scientifiques.

Les performances d'une carte graphique dépendent de plusieurs éléments : le nombre de cœurs de calcul, la fréquence de fonctionnement, la quantité et la vitesse de la mémoire vidéo, ainsi que l'architecture du processeur graphique. Les modèles les plus performants réalisent plusieurs dizaines de milliers de milliards d'opérations par seconde.

Les cartes graphiques modernes ne servent plus uniquement à afficher des images. Grâce à leur très grande puissance de calcul parallèle, elles sont également utilisées pour entraîner des intelligences artificielles, simuler des phénomènes physiques, réaliser des prévisions météorologiques, effectuer des recherches médicales ou encore miner certaines cryptomonnaies.

Comme elles effectuent énormément de calculs, les cartes graphiques haut de gamme consomment beaucoup d'électricité et dégagent une importante quantité de chaleur. Elles sont donc équipées de radiateurs imposants, de plusieurs ventilateurs, voire d'un système de refroidissement liquide pour maintenir une température de fonctionnement correcte.

La carte graphique est ainsi devenue l'un des composants les plus puissants d'un ordinateur moderne. Bien qu'elle soit principalement connue pour les jeux vidéo, elle joue aujourd'hui un rôle essentiel dans de nombreux domaines scientifiques, industriels et artistiques.