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GPU
阅读:47958时间:2010-12-23 09:52:18

  GPU即 Graphics Process Unit,译为“图形处理器”。GPU是显示卡的核心部件,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。今天的GPU不仅具备高质量和高性能图形处理能力,还可用于通用计算。

发展历程

  代GPU(1999年以前):部分功能从CPU分离,实现硬件加速

  GE(Geometry Engine)为代表,只能起到3D图像处理的加速作用,不具有软件编程特性

  第二代GPU(1999年-2002年):进一步硬件加速和有限的编程性

  1999年NVIDIA GeForce 256将T&L(Transform and Lighting)等功能从 CPU分离出来,实现了快速变换

  2001年NVIDIA和ATI分别推出的GeForce3和Radeon 8500,图形硬件的流水线被定义为流处理器,出现了顶点级可编程性,同时像素级也具有有限的编程性,但GPU的编程性比较有限

  第三代GPU(2002年以后):方便的编程环境(如CUDA)

  2002年ATI发布的Radeon 9700和2003年NVIDIA GeForce FX的推出

  2006年NVIDIA与ATI分别为推出了CUDA(Computer Unified Device Architecture,统一计算架构)编程环境和CTM(Close To the Metal)编程环境

  随着GPU可编程性不断增强,特别是CUDA 等编程环境的出现,使GPU通用计算编程的复杂性大幅度降低。 由于可编程性、功能、性能不断提升和完善,GPU已演化为一个新型可编程高性能并行计算资源。 全面开启GPU面向通用计算的新时代已到来。

现有的两种结构

  基于流处理器阵列的主流GPU结构

  以NVIDIA的GeForce8800GTX和ATI的HD 2900为代表 GeForce 8800GTX包含了128个流处理器,HD 2900包含了 320个流处理器。这些流处理器可以支持浮点运算、分支处理、流水线、SIMD(Single Instruction Multiple Data,单指令流多数据流)等技术。

  基于通用计算核心的GPU结构

  Intel Larrabee核心是一组基于x86指令集的CPU核, CPU核拓展了x86指令集,并包含大量向量处理操作和若干专门的标量指令,同时还支持子例程以及缺页中断。

  前者相对于后者具有更高的聚合计算性能,而后者则在可编程性上具有更大的优势。

作用介绍

  GPU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GPU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的芯片(也是引脚最多的)。

  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,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。

主要厂商

  GPU有非常多的厂商都生产,和CPU一样,生产的厂商比较多,但主流的还是只有两三个生产厂商。

  intel

  intel不但是世界上的CPU生产销售商,也是世界的GPU生产销售商。

  intel的GPU在现在完全是集成显卡,用于intel的主板和intel的笔记本。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

  现在的独立显卡生产销售商,他的显卡包括现在大家熟悉的G   G eforce系列,比如GF9800GTX,GTX260,GF8600GT等,还有的Quadro系列等。

  nVidia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HD3850,HD4650,HD4870等。

  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。

  但现在Matrox仍然在工程用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的显卡不同,nv,ati的显卡涉足的是3D领域,而Matrox得显卡涉足的是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卡的市场。

  sis和via

  硒统和威盛现在是对孪生兄弟,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。

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