GPU (Graphics processing unit) je mikroprocesor optimalizovaný pre prácu s plávajúcou desatinnou čiarkou (floating point) a prednostne určený pre 2D a 3D renderovanie. Hlavnými atribútmi GPU sú frekvencia jadra (250 – 1100 MHz), počet pipeline (rozdelenie spracovanie jednej inštrukcie medzi rôzne časti procesora a tým aj dosiahnutie možnosti spracovávať viac inštrukcií naraz), vertex a fragment shadery prekladajúce 3D obraz charakterizovaný linkami, plochami a výplňami (vektorový obraz) do 2D obrazu reprezentovaného bodmi zobraziteľnými na 2D zobrazovacom zariadení. GPU obsahuje radič pamäte, unifikované shadery, TMU jednotky, ROP jednotky a ďalšie.
Unifikované shadery Shader je mikroprogram slúžiaci na riadenie jednotlivých častí grafického reťazca grafickej karty. Používa špecializované programovacie jazyky (shader jazyky – napr. GLSL pre OpenGL, Cg alebo HLSL pre DirectX). Tento program je potom preložený prekladačom do strojového kódu grafickej karty. Každá firma má svoju vlastnú architektúru shaderov. Sú programovateľné a vďaka tomu nemusí počítať iba zobrazovateľné dáta, ale aj vedecké výpočty, šifrovanie a iné. Shadery sa rozdeľujú na niekoľko základných typov podľa toho, pre ktorú jednotku grafického reťazca sú určené. V súčasnosti patria medzi najdôležitějšie vertex, pixel a geometry shader.
Radič pamätí – stará sa o komunikáciu medzi grafickou pamäťou a GPU.
TMU jednotka (Texture mapping unit) – mapuje textúry na objekty.
ROP jednotka (Render Output unit) – zabezpečuje výstup dát z grafickej karty.