GPU 與CPU的作用協調,工作流程、GPU整合到CPU得好處


在不少人的心目中,顯卡最大的用途可能就只有兩點——玩游戲、看電影,除此之外,GPU并沒有其他的作用了。但是隨著微軟IE9的正式發布,不少人突然發現,微軟一直提到一個名詞:GPU硬件加速,從而也讓不少人開始關注GPU硬件加速。那么GPU硬件加速到底是什么?能干些什么呢?下面讓我們一起走進GPU硬件加速的世界去看看吧。 GPU硬件加速就是顯卡輔助CPU進行圖形運算
要說起GPU硬件加速,我們首先要說說GPU這個概念。GPU是1999年,NVIDIA公司在發布GeForce256時提出的,它可以減少對CPU的依賴,并且進行部分原本屬于CPU的工作,從而解放CPU(你也可以理解成搶奪CPU的工作)。也正是因為GPU的誕生,電腦中最重要的硬件開始從CPU一家獨大向著CPU和GPU并存的局面轉變。
下面我們來說說硬件加速,簡而言之,硬件加速就是利用硬件模塊來替代軟件算法以充分利用硬件所固有的快速特性。那么稍加變化就可以知道,GPU硬件加速就是指利用GPU強大的硬件圖形處理能力,來代替CPU原本使用的軟件模擬圖形處理算法,從而充分利用GPU的特長為系統服務。
小貼士:GPU硬件加速時系統如何運行呢?
現在我們有兩個處理器、CPU和GPU,它們之間通過系統總線交換數據。
第一步:CPU從文件系統里讀出原始數據,分離出圖形數據,然后放在系統內存中,這個時候GPU在發呆。
第二步:CPU準備把圖形數據交給GPU,這時系統總線上開始忙了,數據將從系統內存拷貝到GPU的顯存里
第三步:CPU要求GPU開始數據處理,現在換CPU發呆了,而GPU開始忙碌工作。當然CPU還是會定期詢問一下GPU忙得怎么樣了。
第四步:GPU開始用自己的工作間(GPU核心電路)處理數據,處理后的數據還是放在顯存里面,CPU還在繼續發呆。
第五步:圖形數據處理完成后,GPU告訴CPU,我忙完了,準備輸出或者已經輸出。于是CPU開始接手,讀出下一段數據,并告訴GPU可以歇會了,然后返回第一步。
GPU硬件加速可以讓你的系統變得更快
既然GPU硬件加速是利用GPU的特長為系統服務,那么好處是什么呢?這里用時下非常流行的騎游運動做個比方,正常情況下你在騎行的時候只有腿部在進行蹬踩運動(CPU正常運算),而當你遇到諸如順風、下坡、被人推行等情況時,速度就會加快,并且腿部感覺非常省力(GPU參與運算)。
那么換到電腦上會是什么情況呢?在以前的很多應用中,CPU是負責所有運算的,而GPU則只是負責最后的顯示工作,因此一旦出現處理復雜圖形數據的時候,很多使用性能較弱的CPU的電腦系統就開始緩慢無比,而使用性能較強的CPU的電腦系統也會看到CPU資源被大量的占用。
而在GPU開始參與運算之后,原本會消耗CPU大量寶貴資源的圖形數據處理部分就全部交給GPU這個專業人士進行處理了,從而降低了CPU的負擔,并且利用自身的特長,使得圖形數據處理的效率更快,從而提升系統性能。
既然GPU硬件加速有這樣的好處,那么我們就一起來看看它在日常生活中到底能為我們帶來什么好處吧。


GPU 放到CPU中的好處:? 就GPU而言,整合在CPU內可以加快數據傳輸和運算功能,提高GPU和CPU的通信效率, 不再和以往一樣被系統總線的速度所牽制,可以更好
?????????????????????????????????????????????? 的釋放GPU本身的性能。


GPU的工作原理:http://wenku.baidu.com/view/14840f6727d3240c8447eff1.html

??? ? GPU實際上一組圖形函數的集合,而這些函數由硬件實現。GPU
?? ? 從某種意義上來說就是為了在圖形處理過程中充當主角而出現的。
?? ? 一塊標準的GPU主要包括2D Engine、3D Engine、Video Processsing Engine、
?? ? FSAA Engine、顯存管理單元。
?? ?
?? ? 顯卡的顯存一部分存放的是GPU處理之前的數據,另外一部分是GPU處理之后的數據。

?

GPU之所以稱為圖形處理器,最主要的原因是因為它可以進行幾乎全部與計算機

? 圖形學有關的運算,而這些運算過去式CPU的專利。GPU的渲染速率每六個月就
? 翻一番。最大的作用就是進行各種繪制計算機圖形所需的運算。



內存滿足不了顯卡的需求,顯存應運而生:

??? 本是同根生的狀況一直持續到SDR和DDR交接的時代,其實最早用在顯卡上的DDR顆粒與用在內存上的DDR顆粒仍然是一樣的。后來由于GPU特殊的需要,
?? ?顯存顆粒與內存顆粒開始分道揚鑣,這其中包括了幾方面的因素:

??? 1. GPU需要比CPU更高的帶寬。GPU不像CPU那樣有大容量二三級緩存,GPU與顯存之間的數據交換遠比CPU頻繁,而且大多都是突發性的數據流,因此
?? ?GPU比CPU更加渴望得到更高的顯存帶寬支持。

??? 位寬×頻率=帶寬,因此提高帶寬的方法就是增加位寬和提高頻率,但GPU對于位寬和頻率的需求還有其它的因素。

??? 2.顯卡需要高位寬的顯存。顯卡PCB空間是有限的,在有限的空間內如何合理的安排顯存顆粒,無論高中低端顯卡都面臨這個問題。
?? ?從布線、成本、性能等多種角度來看,顯存都需要達到更高的位寬。

??? 最早的顯存是單顆16bit的芯片,后來升級到32bit,將來甚至還會有更高的規格出現。而內存則沒有那么多要求,多年來內存條都是64bit,
?? ?所以單顆內存顆粒沒必要設計成高位寬,只要提高容量就行了,所以位寬一直維持在4/8bit。

??? 3.顯卡能讓顯存達到更高的頻率。顯存顆粒與GPU配套使用時,一般都經過專門的設計和優化,而不像內存那樣有太多顧忌。GPU的顯存控制
?? ?器比CPU或北橋內存控制器性能優異,而且顯卡PCB可以隨意的進行優化,
?? ?因此顯存一般都能達到更高的頻率。而內存受到內存PCB、主板走線、北橋CPU諸多因素的限制很難沖擊高頻率

  由此算來,顯存與內存“分家”既是意料之外,又是情理之中的事情了。為了更好地滿足顯卡GPU的特殊要求,一些廠商(如三星等)推出了專門
為圖形系統設計的高速DDR顯存,稱為“Graphics Double Data Rate DRAM”,也就是我們現在常見的GDDR。


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