gpu英文全称graphic processing unit,中文翻译为“图形处理器”。gpu是相对于cpu的一个概念,由于在现代的计算机中(特别是家用系统,游戏的发烧友)图形的处理变得越来越重要,需要一个专门的图形的核心处理器。
gpu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)。现在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(transformandlighting,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。
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”,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)。现在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现在的产品都支持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。
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