GPU

时间:2021-12-22 05:35:38

GPU主要是进行计算机图形这种大运算量的图形处理器,包括顶点设置、光影、像素操作。
对CPU发出的数据和指令,进行着色,材质填充,渲染。

在没有GPU的系统中,3D游戏中物体移动时的坐标转换与光源处理,这些工作都是CPU配合特定软件进行的。

GPU的特点:
1. 类似于CPU,都是用来计算,而CPU一般擅长于串行处理。
2. GPU的cache命中率不高,通过多线程技术来提高处理速度。
3. GPU中无论是顶点数据还是像素数据都是互不相关的,因此可以并行独立的计算。
4. 顶点着色器流水线使用MIMD方式控制 (比较有效率的执行分支程序)
5. 像素着色器流水线使用SIMD结构 (运行条件语句造成很低的资源利用率,但优点是需要硬件少)

同CPU比较的优点,可以支持并行处理,超长流水线,SIMD,MIMD指令,浮点计算能力。

GPU一般包括:2D engine, 3D engine, Video Processing Engine, FSAA Engine, 显存管理单元。

GPU的图形(处理)流水线完成以下工作:
1. 顶点处理; 根据图形的顶点数据确定3D图形的形状及位置关系,建立3D图形的骨架。由(Vertex Shader硬件),顶点着色器完成。
2. 光栅化计算: 把一个矢量图形转换为一系列像素点的过程称为光栅化。
3. 纹理贴图:完成多边形表面的贴图。 Texture mapping unit实现。
4. 像素处理: 对像素的计算和处理,确定每个像素的最终属性。 Pixel Shader 像素着色器完成。
5. 由ROP(光栅化引擎)最终完成像素输出,1帧渲染完毕后,被送到显存帧缓冲区。

两种控制结构:
SIMD:在单指令多数据流的结构中,单一控制部件向每条流水线分派指令,同样的指令被所有处理部件同时执行。
MIMD:每条流水线都能够独立于其他流水线执行不同的程序。