GPU简介
GPU(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ATI两家公司的图形处理芯片。
GPU的工作原理
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。
GPU的作用
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。
GPU的主流供应商
GPU的竞争远比CPU的竞争来得激烈。通用PC的CPU就只有英特尔和AMD两家大厂。而在GPU方面领先的是N记和A记两家厂商,但能生产中低端产品的还有英特尔、三星等好几家厂商。它们的产品虽然不如前两家,但在很多应用方面也能满足用户的需要,所以N记和A记只有拼命往前跑才不会死掉。
intel
可能谁都想不到intel不但是世界上最大的CPU生产销售商,也是世界最大的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。可能你想不到,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
现在最大的独立显卡生产销售商,他的显卡包括现在大家熟悉的Geforce系列,比如GTX580 GTX480 GTX470 GTX460 GTX295等,还有专业的Quadro系列等。他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HD5870,HD5970,HD6970,HD6990等。在专业领域有FireGL系列。
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仍然在工程用专业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的专业显卡不同,nv,ati的专业显卡涉足的是3D领域,而Matrox得专业显卡涉足的是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专业卡的市场。
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。但这可怜的两兄弟已经逐步在淡出主板市场了,也就必定将淡出GPU市场。 由于GPU的利益多,也许以后也会诞生出新的厂商。