GPU

2015-11-05 14:35:56
阅读 9798
图形处理器(英语:Graphics Processing Unit,缩写:GPU),又称显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。

图形处理器


5001.jpg


图形处理器(英语:Graphics Processing Unit,缩写:GPU),又称显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。


用 途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动,并向显示器提供行扫描信号,控制显示器的正确显示,是连接显示器和个人电脑主板的重要元件,也是“人机对 话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分,承担输出显示图形的任务,对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。


中文名        图形处理器


外文名       Graphics Processing Unit


英语缩写    GPU


又    称       显示核心、视觉处理器、显示芯片


简介


显卡的处理器称为图形处理器(GPU),它是显卡的“心脏”,与CPU类似,只不过GPU是专为执行复杂的数学和几何计算而设计的,这些计算是图形渲染所必需的。某些最快速的GPU集成的晶体管数甚至超过了普通CPU。


时下的GPU多数拥有2D或3D图形加速功能。如果CPU想画一个二维图形,只需要发个指令给GPU,如“在坐标位 置(x, y)处画个长和宽为a×b大小的长方形”,GPU就可以迅速计算出该图形的所有像素,并在显示器上指定位置画出相应的图形,画完后就通知CPU “我画完了”,然后等待CPU发出下一条图形指令。


有了GPU,CPU就从图形处理的任务中解放出来,可以执行其他更多的系统任务,这样可以大大提高计算机的整体性能。


GPU会产生大量热量,所以它的上方通常安装有散热器或风扇。


详细内容


图形处理器又名显示处理器。图形处理器是显示卡的“心脏”,也就相当于CPU在电脑中的作用,它决定了该显卡的档次和大部分性能,同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖CPU的处理能力,称为“软加速”。3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内,也即所谓的“硬件加速”功能。显示芯片通常是显示卡上最大的芯片(也是引脚最多的)。时下市场上的显卡大多采用NVIDIA和AMD两家公司的图形处理芯片。


NVIDIA公司在1999年发布GeForce256图形处理芯片时首先提出GPU的概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖,并进行部分原本CPU的工作,尤其是在3D图形处理时。GPU所采用的核心技术有硬体T&L、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等,而硬体T&L技术可以说是GPU的标志。


GPU能够从硬件上支持T&L(Transform and Lighting,多边形转换与光源处理)的显示芯片, 因为T&L是3D渲染中的一个重要部分,其作用是计算多边形的3D位置和处理动态光线效果,也可以称为“几何处理”。一个好的T&L单 元,可以提供细致的3D物体和高级的光线特效;只不过大多数PC中,T&L的大部分运算是交由CPU处理的(这就也就是所谓的软件 T&L),由于CPU的任务繁多,除了T&L之外,还要做内存管理、输入响应等非3D图形处理工作,因此在实际运算的时候性能会大打折扣,常常出现显卡等待CPU数据的情况,其运算速度远跟不上今天复杂三维游戏的要求。即使CPU的工作频率超过1GHz或更高,对它的帮助也不大,由于这是PC本身设计造成的问题,与CPU的速度无太大关系。


500.jpg


主要作用


GPU是显示卡的“大脑”,GPU决定了该显卡的档次和大部分性能,同时GPU也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。2D显示芯片在处理3D图像与特效时主要依赖CPU的处理能力,称为软加速。3D显示芯片是把三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内,也就是所谓的“硬件加速”功能。显示芯片一般是显示卡上最大的芯片(也是引脚最多的)。时下市场上的显卡大多采用NVIDIA和 AMD-ATI 两家公司的图形处理芯片。


今天,GPU已经不再局限于3D图形处理了,GPU通用计算技术发展已经引起业界不少的关注,事实也证明在浮点运算、并行计算等部分计算方面,GPU可以提供数十倍乃至于上百倍于CPU的性能,如此强悍的“新星”难免会让CPU厂商老大英特尔为 未来而紧张, NVIDIA和英特尔也经常为CPU和GPU谁更重要而展开口水战。GPU通用计算方面的标准目前有 OPEN CL、CUDA、ATI STREAM。其中,OpenCL(全称Open Computing Language,开放运算语言)是第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准,也是一个统一的编程环境,便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码,而且广泛适用于多核心处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、Cell类型架构以及数字信号处理器(DSP)等其他并行处理器,在游戏、娱乐、科研、医疗等各种领域都有广阔的发展前景,AMD-ATI、NVIDIA时下的产品都支持OPEN CL。


1985年 8月20日 ATi公司成立,同年10月ATi使用ASIC技术开发出了第一款图形芯片和图形卡,1992 年 4月 ATi发布了 Mach32 图形卡集成了图形加速功能,1998年 4月 ATi被IDC评选为图形芯片工业的市场领导者,但那时候这种芯片还没有GPU的称号,很长的一段时间ATI都是把图形处理器称为VPU,直到AMD收购 ATI之后其图形芯片才正式采用GPU的名字。


NVIDIA公司在1999年发布GeForce 256图形处理芯片时 首先提出GPU的概念。从此NV显卡的芯就用这个新名字GPU来称呼。GPU使显卡削减了对CPU的依赖,并实行部分原本CPU的工作,更加是在3D图形 处理时。GPU所采用的核心技术有硬体T&L、立方环境材质贴图与顶点混合、纹理压缩及凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等,而硬体 T&L技术能够说是GPU的标志。


工作原理


简单说GPU就是能够从硬件上支持T&L(Transform and Lighting,多边形转换和光源处理)的显示芯片,由于T&L是3D渲染中 的一个重要部分,其作用是计算多边形的3D位置与处理动态光线效果,也能称为“几何处理”。一个好的T&L单元,能提供细致的3D物体和高级的光 线特效;只不过大多数PC中,T&L的大部分运算是交由CPU处理的(这就也就是所谓软件T&L),因为CPU的任务繁多,除了 T&L之外,还要做内存管理和输入响应等非3D图形处理工作,所以在实际运算的时候性能会大打折扣,一般出现显卡等待CPU数据的情况,GPU运算速度远跟不上时下复杂三维游戏的要求。即使CPU的工作频率超出1GHz或更高,对它的帮助也不大,因为这是PC本身设计造成的问题,与CPU的速度无太大关系。


GPU供应商


GPU有非常多的厂商都生产,和CPU一样,生产的厂商比较多,但大家熟悉的却只有那么两三个,以至于大家以为GPU只有那么两三个生产厂商。


intel


intel的GPU在时下完全是集成显卡,用于intel的主板和intel的笔记本。可能你想不到,要是只按发售数量计算,intel随着他主板发售的集成GPU占据了整个GPU市场的60%以上。


nVidia


现在最大的独立显卡生产销售商,他的显卡包括时下大家熟悉的Geforce系列,比如GTX580 GTX480 GTX470 GTX460 GTX295等,还有专业的Quadro系列等。


他也同样销售固化在主板上的集成显卡,这些显卡随着主板一起发售,但是由于AMD兼并ATI后自身主板芯片能力提高,NV主板如日中天的景象已经失去了半壁江山。


AMD(ATI)


世界上第二大的独立显卡生产销售商,他的前身就是ATI。他的显卡主要就是大家熟悉的HD系列,比如HD5870,HD5970,HD6970等。在专业领域有FireGL系列。


由于AMD兼并ATI后,其主板市场迅速扩大,已经夺取了NV在AMD处理器主板的半壁江山。就发售量和发售盈利方面,AMD显卡方面仍然略输于NV,不过两者不相伯仲,差距只是几个百分点。


Matrox


当年和NV,ATI一起争夺独立显卡市 场份额的一家公司,在曾经的一个时期Matrox的显卡和NV,ATI曾经在性能上比肩过。但由于后来其开发能力日渐衰退,在GF5时期,也就是ATI的 9000系列时期,Matrox由于性能上整整落后了GF5900和Raden9800一个世代而逐渐被淘汰,淡出了民用独立显卡市场。


但时下Matrox仍然在工程用专业显卡方面有自己的地位。这些显卡用于工程主图和多头输出仍然很强力。与NV和AMD的专业显卡不同,NV,ATI的专业显卡涉足的是3D领域,而Matrox得专业显卡涉足的是2D领域,也就是CAD。


但由于CUDA的日渐普及,DX10以上显卡将在所有支持CUDA的程序上表现出惊人的性能,也就是说当CUDA在各种运用软件普及的那天,Matrox也必将退出2D专业卡的市场。


sis和via


硒统和威盛时下是对孪生兄弟,但他们曾经也是分开的两家公司,并且都生产自己主板的集成显卡。但这可怜的两兄弟已经逐步在淡出主板市场了,也就必定将淡出GPU市场。


5003.jpg


GPU在数据中心中的重要作用


GPU在商用应用程序上的部署究竟能带来多少性能提升,这是很多人关心的问题,也许只是个昂贵的噱头,也许会变成数据处理的一个重要组成部分。


GPU大概从2003年开始,我们开始使用GPU来独立处理电脑3D游戏的数据,或者其他对图形要求比较高的程序。


GPU逐渐进入了我们视线,包括我们的家用电脑,笔记本,GPU都开始发挥它的作用。但现在,在数据中心的服务器上,你都可以发现GPU的身影了。


<<<<<<< .mine ======= >>>>>>> .r9337