2024年4月5日发(作者：昔初瑶)
GPU是什么 GPU英文全称Graphic Processing Unit中文翻译为“图形处理器”或“图形
处理单元”。GPU有时也称为视觉处理单元visual processing unit简称 VPU它是一个
专门应用于3D或2D图形渲染的微处理器。 GPU可广泛应用于GPU嵌入式系统、移
动电话、个人电脑 、工作站和游戏机。GPU在计算机图形处理方面表现优异其高度
并行的结构使它相较于一般的CUP处理器更善于处理一系列复杂的运算。在个人电
脑上图形处理器往往集成于显卡或者主板。NVIDIA公司于1999年首次定义了GPU
这一概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖并分担了部分原本是由CPU所担当的工
作尤其是在进行3D图形处理时功效更加明显。GPU所采用的内核技术有硬件座标转
换与光源、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。目前超过90的电脑台式机和笔记本电脑已集成图形处理器但
是集成GPU通常远不如专门的独立显卡GPU功能强大。那么GPU是如何诞生的呢它
的工作原理如何近年来GPU的发展有什么新技术本文将为您逐一进行解读。
NVIDIA 一款显卡上的GPU。 GPU工作原理 电脑显卡的处理器称为图形处理单元
GPU它对于显卡的功能就相当于CPU对于整台电脑但是GPU的设计初衷是为了处理
图形渲染所需要的复杂的数学和几何运算。一些高速的GPU往往包含比CPU更多的
晶体管而且GPU的运行会产生大量的热量因而它们一般都安装有必需的散热片或者
散热风扇。 Intel 一款显卡散热器下的GPU。 简单讲GPU就是能够从硬件上支持
TLTransform and Lighting多边形转换与光源处理的显示芯片因为TL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TL单元可以提供细致的3D物体和高级的光线特效只大多数PC中TL
的大部分运算是交由CPU处理的这也就是所谓的软件TL由于CPU的任务繁多除了
TL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。 数字模拟转换器DAC 数字模拟转换
器DAC英文全称为 Digital to Analog Converter电脑对声音这种信号不能直接处理先
把它转化成电脑能识别的数字信号就要用到声卡中的DAC数字/模拟转换它把声音
信号转换成数字信号要分两步进行采样和转换。即数模转换器一种将数字信号转换
成模拟信号的装置。DAC的位数越高信号失真就越小。图像也更清晰稳定。 D/A转
换器基本上由4个部分组成即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数
转换器中一般都要用到数模转换器模数转换器即A/D转换器简称ADC它是把连续的
模拟信号转变为离散的数字信号的器件 最常见的数模转换器是将并行二进制的数
字量转换为直流电压或直流电流它常用作过程控制计算机系统的输出通道与执行器
相连实现对生产过程的自动控制。数模转换器电路还用在利用反馈技术的模数转换
器设计中。数模转换包括并行数模转换和串行数模转换两种转换方式。 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。 除了它的运算处理能力GPU往往应用一些特殊程序来帮助它分析和利
用数据。ATI已被INTEL公司收购和NVIDIA是世界上生产GPU的最大厂商这两家公
司都开发了各自的GPU性能提升技术以提高图像处理能力它们大多采用以下技术 1.
全屏抗锯齿FSAA它使三维立体图像的边缘更加平滑 2. 各向异性过滤AF:使图像看
起来更加清晰 两家公司还运用了不同的技术来提高图像色彩、阴影、纹理和图案。
由于GPU创建图像的功能它需要一个配套设备来存储信息和已完成的图像随机存储
存取器RAM就是用于实现这一功能存储每一个像素包括它在屏幕中的颜色、位置等
等。随机存储存取器的一部分可以作为帧缓冲器用于临时存储已经完成的图像直到
它真正呈现出来。特别的是随机存储存取器在调整运转的情况下依然可以实现双向
传输系统在从中读取数据的同时也可以写入数据。随机存储存取器RAM直接与数字
模拟转换器DAC相连它将系统所提供的数字信号转换为显示器可以识别的模拟信
号。有些显卡拥有多重数模转换器可以用来增加其表现功能和实现多显示器输出。
既然已经知道了GPU的工作原理那GPU都有哪些类别呢不同类型的GPU有性能上有
什么差别下一节将会为您作出解读。 GPU的分类 1.独立显卡处理器 效能最高的一
类绘图处理器是通过PCI-Express、PCI或AGP等扩展槽界面与主板连接的而通常它
们可以相对容易地被取代或升级假设主板能支持升级。现在仍然有少数显卡采用带
宽有限的PCI插槽作连接但它们通常只会在主板没有提供PCI-Express和AGP插槽的
情况下才会使用。 在现今的定义里独立绘图处理器不一定需要是可以被移除的也不
一定要直接与主板连接。所谓的“专用”即是指独立显卡或称专用显卡内的RAM只会
被该卡专用而不是指显卡是否可从主板上独立移除。基于体积和重量的限制供笔记
本电脑使用的独立绘图处理器通常会通过非标准或独特的接口作连接。然而由于逻
辑接口相同这些端口仍会被视为PCI-Express或AGP即使它们在物理上是不可与其
他显卡互换的。 一些特别的技术如NVIDIA的SLI和ATI的CrossFire允许多个绘图处
理器共同处理一个单一的图像输出可令电脑的图像处理能力增加。 2.集成绘图处理
器 集成绘图处理器或称内置显示内核是设在主板上的绘图处理器运作时会借用电
脑内部分的系统存储器而没有自己独立的图形存储器。装设集成显示的个人电脑约
占总出货量的90相比起使用独立显卡的方案这种方案较为便宜但效能相对较低。从
前集成绘图处理器往往会被认为是不适合于运行3D游戏或精密的图形型运算。然而
今天的集成绘图显示方案如Intel GMA X3000Intel G965 芯片组、AMD的Radeon HD
4200AMD 785G 芯片组和NVIDIA的GeForce 8200NVIDIA nForce 730a 芯片组已有
能力处理对系统需求不是太高的3D图像。因为较旧的集成图形处理器组缺乏如硬件
TL等功能只有较新型号才会包含。 集成绘图处理器的效能较低其中一个原因是由
于内置显示内核的运算速度较低所致。同时图形处理器在运作时会消耗一定数量的
存储器但自己本身却没有独立的绘图存储器而要与CPU共同分享原本已经缓慢的系
统存储器。可是系统存储器的速度比独立绘图存储器来得慢如系统存储器的传送速
度可能是2 Gb/s至12.8 Gb/s左右独立绘图存储器则可能至少有10 Gb/s甚至超过100
GB/s以上取决于型号而定。这不单令集成绘图处理器的效能降低甚至减慢整台电脑
速度。 另外现时一些集成绘图主板往往在包含集成绘图处理器的同时提供额外的显
卡扩展槽以方便日后升级。 知道了GUP的主要工作原理和分类那么你知道GPU在近
些年来都有哪些产生重要影响的新技术吗有人提出GPU将可能在高性能计算方面超
越传统的CPU真的是这样吗要了解这些信息请阅读下一节。 GPU的最新技术 十几
年前 显卡还被称为“显示适配器”。显卡除了桌面显示外顶多也就做个2D加速。而
随着游戏产业的发展特别是3D游戏产业显示核心的发展也被带动了起来无论是显
卡的功能还是其重要性方面都得到了空前的提升。 1. TL解放了CPU TL 硬件级别
2024年4月5日发(作者：昔初瑶)
GPU是什么 GPU英文全称Graphic Processing Unit中文翻译为“图形处理器”或“图形
处理单元”。GPU有时也称为视觉处理单元visual processing unit简称 VPU它是一个
专门应用于3D或2D图形渲染的微处理器。 GPU可广泛应用于GPU嵌入式系统、移
动电话、个人电脑 、工作站和游戏机。GPU在计算机图形处理方面表现优异其高度
并行的结构使它相较于一般的CUP处理器更善于处理一系列复杂的运算。在个人电
脑上图形处理器往往集成于显卡或者主板。NVIDIA公司于1999年首次定义了GPU
这一概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖并分担了部分原本是由CPU所担当的工
作尤其是在进行3D图形处理时功效更加明显。GPU所采用的内核技术有硬件座标转
换与光源、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。目前超过90的电脑台式机和笔记本电脑已集成图形处理器但
是集成GPU通常远不如专门的独立显卡GPU功能强大。那么GPU是如何诞生的呢它
的工作原理如何近年来GPU的发展有什么新技术本文将为您逐一进行解读。
NVIDIA 一款显卡上的GPU。 GPU工作原理 电脑显卡的处理器称为图形处理单元
GPU它对于显卡的功能就相当于CPU对于整台电脑但是GPU的设计初衷是为了处理
图形渲染所需要的复杂的数学和几何运算。一些高速的GPU往往包含比CPU更多的
晶体管而且GPU的运行会产生大量的热量因而它们一般都安装有必需的散热片或者
散热风扇。 Intel 一款显卡散热器下的GPU。 简单讲GPU就是能够从硬件上支持
TLTransform and Lighting多边形转换与光源处理的显示芯片因为TL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TL单元可以提供细致的3D物体和高级的光线特效只大多数PC中TL
的大部分运算是交由CPU处理的这也就是所谓的软件TL由于CPU的任务繁多除了
TL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。 数字模拟转换器DAC 数字模拟转换
器DAC英文全称为 Digital to Analog Converter电脑对声音这种信号不能直接处理先
把它转化成电脑能识别的数字信号就要用到声卡中的DAC数字/模拟转换它把声音
信号转换成数字信号要分两步进行采样和转换。即数模转换器一种将数字信号转换
成模拟信号的装置。DAC的位数越高信号失真就越小。图像也更清晰稳定。 D/A转
换器基本上由4个部分组成即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数
转换器中一般都要用到数模转换器模数转换器即A/D转换器简称ADC它是把连续的
模拟信号转变为离散的数字信号的器件 最常见的数模转换器是将并行二进制的数
字量转换为直流电压或直流电流它常用作过程控制计算机系统的输出通道与执行器
相连实现对生产过程的自动控制。数模转换器电路还用在利用反馈技术的模数转换
器设计中。数模转换包括并行数模转换和串行数模转换两种转换方式。 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。 除了它的运算处理能力GPU往往应用一些特殊程序来帮助它分析和利
用数据。ATI已被INTEL公司收购和NVIDIA是世界上生产GPU的最大厂商这两家公
司都开发了各自的GPU性能提升技术以提高图像处理能力它们大多采用以下技术 1.
全屏抗锯齿FSAA它使三维立体图像的边缘更加平滑 2. 各向异性过滤AF:使图像看
起来更加清晰 两家公司还运用了不同的技术来提高图像色彩、阴影、纹理和图案。
由于GPU创建图像的功能它需要一个配套设备来存储信息和已完成的图像随机存储
存取器RAM就是用于实现这一功能存储每一个像素包括它在屏幕中的颜色、位置等
等。随机存储存取器的一部分可以作为帧缓冲器用于临时存储已经完成的图像直到
它真正呈现出来。特别的是随机存储存取器在调整运转的情况下依然可以实现双向
传输系统在从中读取数据的同时也可以写入数据。随机存储存取器RAM直接与数字
模拟转换器DAC相连它将系统所提供的数字信号转换为显示器可以识别的模拟信
号。有些显卡拥有多重数模转换器可以用来增加其表现功能和实现多显示器输出。
既然已经知道了GPU的工作原理那GPU都有哪些类别呢不同类型的GPU有性能上有
什么差别下一节将会为您作出解读。 GPU的分类 1.独立显卡处理器 效能最高的一
类绘图处理器是通过PCI-Express、PCI或AGP等扩展槽界面与主板连接的而通常它
们可以相对容易地被取代或升级假设主板能支持升级。现在仍然有少数显卡采用带
宽有限的PCI插槽作连接但它们通常只会在主板没有提供PCI-Express和AGP插槽的
情况下才会使用。 在现今的定义里独立绘图处理器不一定需要是可以被移除的也不
一定要直接与主板连接。所谓的“专用”即是指独立显卡或称专用显卡内的RAM只会
被该卡专用而不是指显卡是否可从主板上独立移除。基于体积和重量的限制供笔记
本电脑使用的独立绘图处理器通常会通过非标准或独特的接口作连接。然而由于逻
辑接口相同这些端口仍会被视为PCI-Express或AGP即使它们在物理上是不可与其
他显卡互换的。 一些特别的技术如NVIDIA的SLI和ATI的CrossFire允许多个绘图处
理器共同处理一个单一的图像输出可令电脑的图像处理能力增加。 2.集成绘图处理
器 集成绘图处理器或称内置显示内核是设在主板上的绘图处理器运作时会借用电
脑内部分的系统存储器而没有自己独立的图形存储器。装设集成显示的个人电脑约
占总出货量的90相比起使用独立显卡的方案这种方案较为便宜但效能相对较低。从
前集成绘图处理器往往会被认为是不适合于运行3D游戏或精密的图形型运算。然而
今天的集成绘图显示方案如Intel GMA X3000Intel G965 芯片组、AMD的Radeon HD
4200AMD 785G 芯片组和NVIDIA的GeForce 8200NVIDIA nForce 730a 芯片组已有
能力处理对系统需求不是太高的3D图像。因为较旧的集成图形处理器组缺乏如硬件
TL等功能只有较新型号才会包含。 集成绘图处理器的效能较低其中一个原因是由
于内置显示内核的运算速度较低所致。同时图形处理器在运作时会消耗一定数量的
存储器但自己本身却没有独立的绘图存储器而要与CPU共同分享原本已经缓慢的系
统存储器。可是系统存储器的速度比独立绘图存储器来得慢如系统存储器的传送速
度可能是2 Gb/s至12.8 Gb/s左右独立绘图存储器则可能至少有10 Gb/s甚至超过100
GB/s以上取决于型号而定。这不单令集成绘图处理器的效能降低甚至减慢整台电脑
速度。 另外现时一些集成绘图主板往往在包含集成绘图处理器的同时提供额外的显
卡扩展槽以方便日后升级。 知道了GUP的主要工作原理和分类那么你知道GPU在近
些年来都有哪些产生重要影响的新技术吗有人提出GPU将可能在高性能计算方面超
越传统的CPU真的是这样吗要了解这些信息请阅读下一节。 GPU的最新技术 十几
年前 显卡还被称为“显示适配器”。显卡除了桌面显示外顶多也就做个2D加速。而
随着游戏产业的发展特别是3D游戏产业显示核心的发展也被带动了起来无论是显
卡的功能还是其重要性方面都得到了空前的提升。 1. TL解放了CPU TL 硬件级别