圖形處理器又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯�,是一種專門在�(gè)�電腦�工作�、游戲機(jī)和一些移�(dòng)�(shè)備(如平板電腦、智能手�(jī)等)上圖像運(yùn)算工作的微處理器�
用途是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需要的顯示信息�(jìn)行轉(zhuǎn)換驅(qū)�(dòng),并�顯示�提供行掃描信�(hào),控制顯示器的正確顯�,是連接顯示器和�(gè)�電腦主板的重要元�,也是“人�(jī)�(duì)話”的重要�(shè)備之一�顯卡作為電腦主機(jī)里的一�(gè)重要組成部分,承�(dān)輸出顯示圖形的任�(wù),對(duì)于從事圖形設(shè)�(jì)的人�(lái)�(shuō)顯卡非常重要�
顯卡的處理器稱為圖形處理器(GPU),它是顯卡的“心臟�,與CPU類似,只不過GPU是專為執(zhí)行復(fù)雜的�(shù)�(xué)和幾何計(jì)算而設(shè)�(jì)�,這些�(jì)算是圖形渲染所必需的。某些最快速的GPU集成的晶體管�(shù)甚至超過了普通CPU�
�(shí)下的GPU多數(shù)擁有2D�3D圖形加速功�。如果CPU想畫一�(gè)二維圖形,只需要發(fā)�(gè)指令給GPU,如“在坐標(biāo)位置(x,y)處畫�(gè)�(zhǎng)和寬為a×b大小的長(zhǎng)方形�,GPU就可以迅速計(jì)算出該圖形的所有像�,并在顯示器上指定位置畫出相�(yīng)的圖�,畫完后就通知CPU“我畫完了�,然后等待CPU�(fā)出下一條圖形指��
有了GPU,CPU就從圖形處理的任�(wù)中解放出�(lái),可以執(zhí)行其他更多的系統(tǒng)任務(wù),這樣可以大大提高�(jì)算機(jī)的整體性能�
GPU�(huì)�(chǎn)生大量熱量,所以它的上方通常安裝有散熱器或風(fēng)��
GPU是顯示卡的“大腦”,GPU決定了該顯卡的檔次和大部分性能,同�(shí)GPU也是2D顯示卡和3D顯示卡的區(qū)別依�(jù)�2D顯示芯片在處�3D圖像與特效時(shí)主要依賴CPU的處理能力,稱為軟加��3D顯示芯片是把三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片�(nèi),也就是所謂的“硬件加速”功�。顯示芯片一般是顯示卡上的芯片(也是引腳最多的)。時(shí)下市�(chǎng)上的顯卡大多采用NVIDIA和AMD-ATI兩家公司的圖形處理芯��
GPU已經(jīng)不再局限于3D圖形處理�,GPU通用�(jì)算技�(shù)�(fā)展已�(jīng)引起�(yè)界不少的�(guān)注,事實(shí)也證明在浮點(diǎn)�(yùn)�、并行計(jì)算等部分�(jì)算方面,GPU可以提供�(shù)十倍乃至于上百倍于CPU的性能,如此強(qiáng)悍的“新星”難免會(huì)讓CPU廠商老大英特爾為未來(lái)而緊張,NVIDIA和英特爾也經(jīng)常為CPU和GPU�(shuí)更重要而展開口水戰(zhàn)。GPU通用�(jì)算方面的�(biāo)�(zhǔn)目前有OpenCL、CUDA、ATISTREAM。其�,OpenCL(全稱OpenComputingLanguage,開放運(yùn)算語(yǔ)言)是�(gè)面向異構(gòu)系統(tǒng)通用目的并行編程的開放式、免�(fèi)�(biāo)�(zhǔn),也是一�(gè)�(tǒng)一的編程環(huán)境,便于軟件開發(fā)人員為高性能�(jì)算服�(wù)�、桌面計(jì)算系�(tǒng)、手持設(shè)備編寫高效輕便的代碼,而且廣泛適用于多核心處理�(CPU)、圖形處理器(GPU)、Cell類型架構(gòu)以及�(shù)字信�(hào)處理�(DSP)等其他并行處理器,在游戲、娛�、科研、醫(yī)療等各種�(lǐng)域都有廣闊的�(fā)展前�,AMD-ATI、NVIDIA�(shí)下的�(chǎn)品都支持OPENCL�
1985�8�20日ATi公司成立,同�10月ATi使用ASIC技�(shù)開發(fā)出了款圖形芯片和圖形��1992�4月ATi�(fā)布了Mach32圖形卡集成了圖形加速功��1998�4月ATi被IDC�(píng)選為圖形芯片工業(yè)的市�(chǎng),但那時(shí)候這種芯片還沒有GPU的稱�(hào),很�(zhǎng)的一段時(shí)間ATI都是把圖形處理器稱為VPU,直到AMD收購(gòu)ATI之后其圖形芯片才正式采用GPU的名字�
NVIDIA公司�1999年發(fā)布GeForce256圖形處理芯片�(shí)首先提出GPU的概�。從此NV顯卡的芯就用這�(gè)新名字GPU�(lái)稱呼。GPU使顯卡削減了�(duì)CPU的依�,并�(shí)行部分原本CPU的工�,更加是�3D圖形處理�(shí)。GPU所采用的核心技�(shù)有硬體T&L、立方環(huán)境材�(zhì)貼圖與頂�(diǎn)混合、紋理壓縮及凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等,而硬體T&L技�(shù)能夠�(shuō)是GPU的標(biāo)��
�(jiǎn)單說(shuō)GPU就是能夠從硬件上支持T&L(Transform and Lighting,多邊形�(zhuǎn)換和光源處理)的顯示芯片,由于T&L�3D渲染中的一�(gè)重要部分,其作用是計(jì)算多邊形�3D位置與處理動(dòng)�(tài)光線效果,也能稱為“幾何處理”。一�(gè)好的T&L單元,能提供�(xì)致的3D物體和的光線特效;只不過大多�(shù)PC中,T&L的大部分�(yùn)算是交由CPU處理�(這就也就是所謂軟件T&L),因?yàn)镃PU的任�(wù)繁多,除了T&L之外,還要做�(nèi)存管理和輸入響應(yīng)等非3D圖形處理工作,所以在�(shí)際運(yùn)算的�(shí)候性能�(huì)大打折扣,一般出�(xiàn)顯卡等待CPU�(shù)�(jù)的情況,CPU�(yùn)算速度�(yuǎn)跟不上時(shí)下復(fù)雜三維游戲的要求。即使CPU的工作頻率超�1GHz或更�,對(duì)它的幫助也不�,因?yàn)檫@是PC本身�(shè)�(jì)造成的問題,與CPU的速度�(wú)太大�(guān)��
GPU在幾�(gè)主要方面有別于DSP(DigitalSignalProcessing,簡(jiǎn)稱DSP,數(shù)字信�(hào)處理)架構(gòu)。其所有計(jì)算均使用浮點(diǎn)算法,而且此刻還沒有位或整�(shù)�(yùn)算指�。此外,由于GPU專為圖像處理�(shè)�(jì),因此存�(chǔ)系統(tǒng)�(shí)際上是一�(gè)二維的分段存�(chǔ)空間,包括一�(gè)區(qū)段號(hào)(從中讀取圖像)和二維地址(圖像中的X、Y坐標(biāo)�。此外,沒有任何間接寫指�。輸出寫地址由光柵處理器確定,而且不能由程序改�。這對(duì)于自然分布在存儲(chǔ)器之中的算法而言是極大的挑戰(zhàn)。一�(diǎn),不同碎片的處理過程間不允許通信。實(shí)際上,碎片處理器是一�(gè)SIMD�(shù)�(jù)并行�(zhí)行單�,在所有碎片中�(dú)立執(zhí)行代碼�
盡管有上述約�,但是GPU還是可以有效地執(zhí)行多種運(yùn)算,從線性代�(shù)和信�(hào)處理到數(shù)值仿�。雖然概念簡(jiǎn)單,但新用戶在使用GPU�(jì)算時(shí)還是�(huì)感到迷惑,因?yàn)镚PU需要專有的圖形知識(shí)。這種情況�,一些軟件工具可以提供幫�。兩種描影語(yǔ)言CG和HLSL能夠讓用戶編寫類似C的代碼,隨后編譯成碎片程序匯編語(yǔ)言。Brook是專為GPU�(jì)算設(shè)�(jì),且不需要圖形知�(shí)的語(yǔ)言。因此對(duì)次使用GPU�(jìn)行開�(fā)的工作人員而言,它可以算是一�(gè)很好的起�(diǎn)。Brook是C�(yǔ)言的延�,整合了可以直接映射到GPU的簡(jiǎn)單數(shù)�(jù)并行編程�(gòu)�。經(jīng)GPU存儲(chǔ)和操作的�(shù)�(jù)被形象地比喻成“流”(stream),類似于標(biāo)�(zhǔn)C中的�(shù)�。核心(Kernel)是在流上操作的函數(shù)。在一系列輸入流上�(diào)用一�(gè)核心函數(shù)意味著在流元素上�(shí)施了隱含的循�(huán),即�(duì)每一�(gè)流元素調(diào)用核心體。Brook還提供了約簡(jiǎn)�(jī)制,例如�(duì)一�(gè)流中所有的元素�(jìn)行和、值或乘積�(jì)算。Brook還完全隱藏了圖形API的所有細(xì)節(jié),并把GPU中類似二維存�(chǔ)器系�(tǒng)這樣許多用戶不熟悉的部分�(jìn)行了虛擬化處�。用Brook編寫的應(yīng)用程序包括線性代�(shù)子程序、快速傅立葉�(zhuǎn)�、光線追蹤和圖像處理。利用ATI的X800XT和Nvidia的GeForce6800Ultra型GPU,在相同高速緩�、SSE匯編�(yōu)化Pentium4�(zhí)行條件下,許多此類應(yīng)用的速度提升高達(dá)7倍之��
�(duì)GPU�(jì)算感興趣的用戶努力將算法映射到圖形基本元�。類似Brook這樣的編程語(yǔ)言的問世使編程新手也能夠很容易就掌握GPU的性能�(yōu)�(shì)。訪問GPU�(jì)算功能的便利性也使得GPU的演變將繼續(xù)下去,不僅僅作為繪制引擎,而是�(huì)成為�(gè)人電腦的主要�(jì)算引擎�
�(shuō)起處理器�(shí)別工具CPU-Z,其知名度和必備度無(wú)需贅言。硬件網(wǎng)站時(shí)下又給我們提供了一�(gè)類似的工�,用于顯卡識(shí)別的“GPU-Z�。這是TechPowerUp�(fā)布的顯卡�(shí)別工��
322 GPU有非常多的廠商都生產(chǎn),和CPU一�,生�(chǎn)的廠商比較多,但大家熟悉的卻只有INA,以至于大家以為GPU只有三大廠商�
英特�
英特爾的GPU基本為集成顯卡芯�,用于英特爾的主板和英特爾的CPU??赡苣阆氩坏剑侵话词�?chǎng)占有率計(jì)�,英特爾隨著他主板及CPU�(fā)售的集成GPU占據(jù)了整�(gè)GPU市場(chǎng)�60%以上�
他的GPU主要有:一款獨(dú)立顯卡芯片Intel740(i740�。ExtremeGraphics系列、GMA系列(集成于芯片組中�?,F(xiàn)在的HDGraphics系列、Iris?Graphics系列、Iris?ProGraphics系列等(集成于CPU中)�
NVIDIA
NVIDIA是現(xiàn)在的�(dú)立顯卡芯片生�(chǎn)銷售��
他的GPU包括大家熟悉的Geforce系列,包括GTX、GTS、GT�。工作站的Quadro系列,超�(jí)�(jì)算的Tesla系列,多顯示器商用的NVS系列,移�(dòng)�(shè)備的Tegra系列�
以前也銷售集成在主板上的集成顯卡芯片,這些隨著主板芯片組一起發(fā)�,但是由于AMD收購(gòu)ATI后自身主板芯片組GPU能力提高,NVIDIA芯片組如日中天的景象已經(jīng)消失了�
曾經(jīng)為游戲機(jī)Xbox、PS3供應(yīng)GPU�
AMD(ATI)
AMD是世界上第二大的�(dú)立顯卡芯片生�(chǎn)銷售�,他的前身就是ATI�2006年AMD�54億美元收�(gòu)ATI�
他的GPU主要是大家熟悉的Radeon系列,包括以前的X、HD系列,近幾年的R9、R7、R5、R3,現(xiàn)在的RX系列�。工作站的FireGL系列,超�(jí)�(jì)算的FireStream系列,多顯示器商用的FireMV系列,現(xiàn)在前三者已合并為FirePro系列[9]�
早期ATI還生�(chǎn)過Wonder系列、Mach系列、Rage系列芯片�
除了�(dú)立顯卡之外AMD還擁有集成顯卡芯�,集成于芯片�、APU中�
由于AMD收購(gòu)ATI后,其主板市�(chǎng)迅速擴(kuò)�,已�(jīng)奪取了NVIDIA在AMD處理器主板芯片組的半壁江��
就現(xiàn)在的�(fā)售量和發(fā)售盈利方�,AMD的GPU市場(chǎng)占有率方面仍然略輸于NVIDIA�
AMD也是游戲�(jī)Xbox360、Wii、WiiU、PS4、XboxOne的GPU供應(yīng)商�
3dfx
3dfx是一家于1994年成立的生產(chǎn)3DGPU及顯卡的公司�
曾經(jīng)生產(chǎn)了Voodoo系列顯卡,并且研�(fā)了SLI技�(shù)�
由于�(jīng)�(yíng)不善等問題于2002年被NVIDIA收購(gòu)�
Matrox
Matrox�(dāng)年和NVIDIA,ATI一起爭(zhēng)奪獨(dú)立顯卡芯片市�(chǎng)份額的一家公司,在曾�(jīng)的一�(gè)�(shí)期Matrox的顯卡和NVIDIA,ATI曾經(jīng)在性能上比肩過。但由于后來(lái)其開�(fā)能力日漸衰退,在GF5�(shí)�,也就是ATI�9000系列�(shí)�,Matrox由于性能上整整落后了GF5900和Raden9800一�(gè)世代而逐漸被淘�,淡出了民用�(dú)立顯卡市�(chǎng)�
但時(shí)下Matrox仍然在工程用顯卡方面有自己的地位。這些顯卡用于工程主圖和多頭輸出仍然很�(qiáng)力。與NVIDIA和AMD的顯卡不�,NVIDIA,ATI的顯卡涉足的�3D�(lǐng)�,而Matrox得顯卡涉足的�2D�(lǐng)�,也就是CAD�
但由于OpenCL、CUDA的日漸普�,DX10以上顯卡將在所有支持CUDA的程序上表現(xiàn)出驚人的性能,也就是�(shuō)�(dāng)CUDA在各種運(yùn)用軟件普及的那天,Matrox也必將退�2D卡的市場(chǎng)�
SiS和VIA
矽統(tǒng)和威盛時(shí)下是�(duì)孿生兄弟,但他�?cè)�?jīng)也是分開的兩家公司,并且都生�(chǎn)自己主板的集成顯卡芯�。但這可憐的兩兄弟已�(jīng)逐步在淡出主板市�(chǎng)�,也就必定將淡出GPU市場(chǎng)�
�(dú)立顯�
顯卡是通過PCI-Express、PCI或AGP等擴(kuò)展槽界面與主板連接的,而通常它們可以相�(duì)容易地被取代或升�(jí)(假�(shè)主板能支持升�(jí)�?,F(xiàn)�,仍然有少數(shù)顯卡采用帶寬有限的PCI插槽作連接,但它們通常只會(huì)在主板沒有提供PCI-Express和AGP插槽的情況下才會(huì)使用�
在現(xiàn)今的定義里,�(dú)立繪圖處理器不一定需�,是可以被移除的,也不一定要直接與主板連接。所謂的“專用”即是指�(dú)立顯卡(或稱專用顯卡)內(nèi)的RAM只會(huì)被該卡專�,而不是指顯卡是否可從主板上獨(dú)立移�?;隗w積和重量的限制,供筆記本電腦使用的獨(dú)立繪圖處理器通常�(huì)通過非標(biāo)�(zhǔn)或獨(dú)特的接口作連接。然而,由于邏輯接口相同,這些端口仍會(huì)被視為PCI-Express或AGP,即使它�?cè)谖锢砩鲜遣豢膳c其他顯卡互換��
一些特別的技�(shù),如NVIDIA的SLI和ATI的CrossFire允許多�(gè)繪圖處理器共同處理一�(gè)單一的視頻輸出,可令電腦的圖像處理能力增��
集成繪圖處理�
集成繪圖處理器(或稱�(nèi)置顯示核心)是設(shè)在主板或CPU上的繪圖處理�,運(yùn)作時(shí)�(huì)借用電腦�(nèi)部分的系�(tǒng)存儲(chǔ)��2007年裝�(shè)集成顯示的�(gè)人電腦約占總出貨量的90%,相比起使用�(dú)立顯卡的方案,這種方案可能較為便宜,但性能也許相對(duì)較低。從�,集成繪圖處理器往往�(huì)被認(rèn)為是不適合于�(yùn)�3D游戲或精密的圖形型運(yùn)算。然�,如IntelGMAX3000(IntelG965芯片組)、AMD的RadeonHD4290(AMD890GX芯片組)和NVIDIA的GeForce8200(NVIDIAnForce730a芯片組)已有能力處理�(duì)系統(tǒng)需求不是太高的3D圖像。當(dāng)�(shí)較舊的集成圖形處理器組缺乏如硬件T&L等功�,只有較新型�(hào)才會(huì)包含�
影響集成繪圖處理器的性能,其中一�(gè)原因是由于內(nèi)置顯示核心的�(yùn)算速度。同�(shí),圖形處理器在運(yùn)作時(shí)�(huì)消耗一定數(shù)量的存儲(chǔ)�。系�(tǒng)存儲(chǔ)器的速度比獨(dú)立繪圖存�(chǔ)器來(lái)得慢,系�(tǒng)存儲(chǔ)器的�(fā)送速度可能�10GB/s�20GB/s左右,獨(dú)立繪圖存�(chǔ)器則至少�50GB/s,甚至超�150GB/s,取決于型號(hào)而定�
不過�2009年開�,圖形處理器已經(jīng)從主板移去處理器�,如Intel的Westmere架構(gòu)至目前的KabyLake架構(gòu)。不過版并沒有集成圖形處理器。集成至處理器的好處是由于繪圖及處理器芯片工藝為相同(Westmere除外,CPU�32nm而GPU�45nm),可以減低熱功�。隨著內(nèi)顯技�(shù)的成�,目前的�(nèi)顯已�(jīng)足夠�(yīng)付基�3D的需�,不過仍然依賴主板本身的存儲(chǔ)��
�(gè)問題
GPU的競(jìng)�(zhēng)�(yuǎn)比CPU的競(jìng)�(zhēng)�(lái)得激�。通用PC的CPU就只有英特爾和AMD兩家大廠。而在GPU方面的是N記和A記兩家廠�,但能生�(chǎn)中低端產(chǎn)品的還有英特爾、S3等好幾家廠商。它們的�(chǎn)品雖然不如前兩家,但在很多應(yīng)用方面也能滿足用戶的需�,所以N記和A記只有拼命往前跑才不�(huì)死掉。CPU廠商沒有采用GPU的先�(jìn)工藝是因?yàn)镃PU廠商都有自己投資的生�(chǎn)�,不可能一下把原來(lái)的生�(chǎn)線都淘汰了上新的生產(chǎn)線,那樣做可能連當(dāng)初投入的資金都難以收�。而GPU廠商由于種種原因,一般都是自己設(shè)�(jì)由別人代工的,比如找�(tái)積電代工。代工廠商為了能接到�(yè)�(wù),只有不停升�(jí)自己的生�(chǎn)�(shè)�,這樣才能生存下來(lái)。所以造成以上原因�
第二�(gè)問題
就如你所�(shuō)的一�,CPU除了處理游戲的AI,情節(jié)等方面的�(shù)�(jù)�,對(duì)于有些圖像方面也是由它完成的。當(dāng)微軟每次�(fā)布新的DX�(shí),并不是每款GPU都能支持DX新的特性,所以有些圖像方面的任務(wù)還得由CPU�(lái)完成。還有有些特性比如重力特性以前是由CPU�(lái)完成,時(shí)下有些GPU也能支持�,這些任務(wù)就由GPU�(lái)完成��
第三�(gè)問題
GPU相當(dāng)于專用于圖像處理的CPU,正�?yàn)樗鼘?,所以它?qiáng),在處理圖像�(shí)它的工作效率�(yuǎn)高于CPU,但是CPU是通用的數(shù)�(jù)處理�,在處理�(shù)值計(jì)算時(shí)是它的強(qiáng)�(xiàng),它能完成的任務(wù)是GPU�(wú)法代替的,所以不能用GPU�(lái)代替CPU�
另外
�(shí)下AMD收購(gòu)了A記顯卡芯片的�(shè)�(jì)廠商,AMD看到今后CPU和GPU只有走一條融合的道路才能在競(jìng)�(zhēng)中占得先�(jī)。CPU和GPU如何配合默契才能地提高工作效率是AMD�(shí)下考慮的問題,也是英特爾的問題�
第四�(gè)問題
微軟�(fā)布windows7其中一�(gè)顯著特性就是聯(lián)合GPU和CPU的強(qiáng)大實(shí)力,提升GPU在硬件使用的�(jià)�,在Windows7中,CPU與GPU組成了協(xié)同處理環(huán)�。CPU�(yùn)算非常復(fù)雜的序列代碼,而GPU則運(yùn)行大�(guī)模并行應(yīng)用程�。微軟利用DirectXCompute將GPU作為操作系統(tǒng)的核心組成部分之一。DirectXCompute。它讓開�(fā)人員能夠利用GPU的大�(guī)模并行計(jì)算能力,�(chuàng)造出引人入勝的消�(fèi)�(jí)和級(jí)�(jì)算應(yīng)用程�。簡(jiǎn)單的�(shuō),DirectXCompute就是微軟開發(fā)的GPU通用�(jì)算接�,欲�(tǒng)一GPU通用�(jì)算標(biāo)�(zhǔn)。也就是�(shuō)windows7以后GPU的硬件地位將僅次于CPU,發(fā)揮出更大的效��
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�160650�(gè)