GPU

图形处理器

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。

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。

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。