GPU即 Graphics Process Unit,譯為“圖形處理器”。GPU是顯示卡的核心部件,它決定了該顯卡的檔次和大部分性能,同時也是2D顯示卡和3D顯示卡的區(qū)別依據(jù)。今天的GPU不僅具備高質量和高性能圖形處理能力,還可用于通用計算。
代GPU(1999年以前):部分功能從CPU分離,實現(xiàn)硬件加速
GE(Geometry Engine)為代表,只能起到3D圖像處理的加速作用,不具有軟件編程特性
第二代GPU(1999年-2002年):進一步硬件加速和有限的編程性
1999年NVIDIA GeForce 256將T&L(Transform and Lighting)等功能從 CPU分離出來,實現(xiàn)了快速變換
2001年NVIDIA和ATI分別推出的GeForce3和Radeon 8500,圖形硬件的流水線被定義為流處理器,出現(xiàn)了頂點級可編程性,同時像素級也具有有限的編程性,但GPU的編程性比較有限
第三代GPU(2002年以后):方便的編程環(huán)境(如CUDA)
2002年ATI發(fā)布的Radeon 9700和2003年NVIDIA GeForce FX的推出
2006年NVIDIA與ATI分別為推出了CUDA(Computer Unified Device Architecture,統(tǒng)一計算架構)編程環(huán)境和CTM(Close To the Metal)編程環(huán)境
隨著GPU可編程性不斷增強,特別是CUDA 等編程環(huán)境的出現(xiàn),使GPU通用計算編程的復雜性大幅度降低。 由于可編程性、功能、性能不斷提升和完善,GPU已演化為一個新型可編程高性能并行計算資源。 全面開啟GPU面向通用計算的新時代已到來。
基于流處理器陣列的主流GPU結構
以NVIDIA的GeForce8800GTX和ATI的HD 2900為代表 GeForce 8800GTX包含了128個流處理器,HD 2900包含了 320個流處理器。這些流處理器可以支持浮點運算、分支處理、流水線、SIMD(Single Instruction Multiple Data,單指令流多數(shù)據(jù)流)等技術。
基于通用計算核心的GPU結構
Intel Larrabee核心是一組基于x86指令集的CPU核, CPU核拓展了x86指令集,并包含大量向量處理操作和若干專門的標量指令,同時還支持子例程以及缺頁中斷。
前者相對于后者具有更高的聚合計算性能,而后者則在可編程性上具有更大的優(yōu)勢。
GPU決定了該顯卡的檔次和大部分性能,同時也是2D顯示卡和3D顯示卡的區(qū)別依據(jù)。2D顯示芯片在處理3D圖像和特效時主要依賴GPU的處理能力,稱為“軟加速”。3D顯示芯片是將三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片內,也即所謂的“硬件加速”功能。顯示芯片通常是顯示卡上的芯片(也是引腳最多的)。
今天,GPU已經(jīng)不再局限于3D圖形處理了,GPU通用計算技術發(fā)展已經(jīng)引起業(yè)界不少的關注,事實也證明在浮點運算、并行計算等部分計算方面,GPU可以提供數(shù)十倍乃至于上百倍于CPU的性能,GPU使顯卡減少了對CPU的依賴,并進行部分原本CPU的工作,尤其是在3D圖形處理時。GPU所采用的核心技術有硬體T&L、立方環(huán)境材質貼圖和頂點混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等,而硬體T&L技術可以說是GPU的標志。
GPU有非常多的廠商都生產(chǎn),和CPU一樣,生產(chǎn)的廠商比較多,但主流的還是只有兩三個生產(chǎn)廠商。
intel
intel不但是世界上的CPU生產(chǎn)銷售商,也是世界的GPU生產(chǎn)銷售商。
intel的GPU在現(xiàn)在完全是集成顯卡,用于intel的主板和intel的筆記本。要是只按發(fā)售數(shù)量計算,intel隨著他主板發(fā)售的集成GPU占據(jù)了整個GPU市場的60%以上。
nVidia
現(xiàn)在的獨立顯卡生產(chǎn)銷售商,他的顯卡包括現(xiàn)在大家熟悉的G G eforce系列,比如GF9800GTX,GTX260,GF8600GT等,還有的Quadro系列等。
nVidia也同樣銷售固化在主板上的集成顯卡,這些顯卡隨著主板一起發(fā)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經(jīng)失去了半壁江山。
AMD(ATI)
世界上第二大的獨立顯卡生產(chǎn)銷售商,他的前身就是ATI。他的顯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,其主板市場迅速擴大,已經(jīng)奪取了NV在amd處理器主板的半壁江山。就發(fā)售量和發(fā)售盈利方面,AMD顯卡方面仍然略輸于nv,不過兩者不相伯仲,差距只是幾個百分點。
Matrox。
當年和nv,ati一起爭奪獨立顯卡市場份額的一家公司,在曾經(jīng)的一個時期Matrox的顯卡和nv,ati曾經(jīng)在性能上比肩過。但由于后來其開發(fā)能力日漸衰退,在GF5時期,也就是ati的9000系列時期,Matrox由于性能上整整落后了GF5900和Raden9800一個世代而逐漸被淘汰,淡出了民用獨立顯卡市場。
但現(xiàn)在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強力。與nv和amd的顯卡不同,nv,ati的顯卡涉足的是3D領域,而Matrox得顯卡涉足的是2D領域,也就是CAD。
但由于cuda的日漸普及,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,也就是說當cuda在各種運用軟件普及的那天,Matrox也必將退出2D卡的市場。
sis和via
硒統(tǒng)和威盛現(xiàn)在是對孿生兄弟,但他們曾經(jīng)也是分開的兩家公司,并且都生產(chǎn)自己主板的集成顯卡。
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