什么是GPU？与CPU有什么区别？终于有人明白了

指南：了解GPU过去和属膜电阻器和碳膜电阻器正逐渐让位于片式电阻器。

GPU电路板具有用于为GPU供电的电源电路。其功能是调节来自主板的电流，以使GPU稳定工作。随着GPU变得越来越复杂，对GPU电源电路的要求也越来越高。

GPU电路板上还有一个用于VGA BIOS的闪存。它包含诸如GPU和驱动程序控制程序，产品标识等信息。可以通过特殊程序升级闪存以提高GPU性能，有时还可以使GPU改变其外观。

GPU电路板上有晶体振荡器和其他组件，可为GPU提供数字/模拟转换时钟频率。另外，随着GPU的频率越来越高，工作时发热量非常大，GPU电路板上会出现冷却风扇。

03生成计算机图形的原理

计算机的输出图像是模拟信号，并且计算机处理二进制数字信号。数据离开CPU后，经过以下四个步骤，它到达显示屏并成为图像。

最终处理的结果显示在显示屏上。显示性能由以上四个步骤确定。它与GPU的性能不同。 GPU的性能决定了中间的两个步骤。第一步是从CPU进入GPU，最后一步是通过GPU将数据发送到显示器。

近年来，人工智能中的深度学习算法已变得很流行，GPU制造商也变得很流行。实际上，深度学习理论早在1970年代和1980年代就已经存在，但它的兴起主要归因于GPU的出现。 Nvidia联合创始人兼首席执行官黄仁勋表示：“由于人工智能世界的爆炸式增长，人工智能计算机科学家发现了新的算法，这些算法使我们能够使用深度学习技术来获得无人能想到的结果。”

04显卡的诞生

在图形卡和GPU方面，人们想到了游戏和电影中精美的三维图形。实际上，早期的图形卡不仅无法处理3D图形，而且甚至无法处理2D图形。它仅具有显示功能。如今，GPU不仅可以处理复杂的三维图形，而且还可以用作通用计算的协处理器。

计算机图形处理器的开发从图形显示适配器开始，到图形，再到图形处理器或GPU，其功能不断得到增强。

从显示适配器到图形加速卡的过渡是图形卡历史上的重要转折点。从那时起，图形卡开始在计算机中承担部分计算任务，为将来与CPU对抗打下了基础。

计算机图形学是由麻省理工学院的Ivan Edward Sutherland于1962年提出的。这个Shannon学生是计算机图形学之父。在随后的20年中，计算机图形学得到了不断的发展，但是还没有生产出专用的图形处理芯片。

在图形卡出现之前，计算机中通常的图形输出工作是由CPU进行的。显卡的外观并不是为了加速计算机的图形输出，原始显卡是为了加速游戏机上的二维图形显示。该游戏是Atari于1977年推出的Atari2600。同期流行的计算机是Apple-II，Apple-II的图形输出由CPU承担。

图形处理需要具有强大的并行计算能力的计算机，并且对精度和计算强度的要求也很高，这对于早期的计算机来说是困难的。当时的图形卡仅将CPU计算生成的图形转换为可被显示设备识别以显示的信号。它没有计算能力，被称为图形适配器（VGA卡）。

▲图24-4滑稽芯片

Atari 2600具有一个8位的Antic芯片和一个CTIA芯片，用于在电视上进行音频输出（请参见图24-2）。Atari 2600的设计师Jay Miner），也是Amiga的设计师，Amiga是功能最强大的计算机。 1980年代的图形性能。 Atari 2600内部的Antic芯片是图形卡的祖先。

1981年，IBM推出了第一批二维加速卡，即5150个人计算机上安装的MDA（单色显示适配器）和CGA（彩形适配器）。

MDA仅支持黑色和绿色文本，并且图形内存为4KB，因此无法生成图形。 CGA是IBM个人计算机中最早的彩形卡，分辨率为640×200和4种颜色。因为CGA的分辨率太低，所以有一个EGA增强型图形适配器（增强型图形适配器）。

MDA，CGA和EGA的三个标准都与TTL数字信号一起输出。 IBM很快开发了基于ISA（工业标准建筑）的图形卡，该图形卡是最古老，最常用的VGA图形卡。

将图形卡与主板分离，直到出现VGA标准为止。 VGA（视频图形阵列）是显示图形阵列。其数字模式可以达到720×400色，绘图模式可以达到640×480×16色和320×200×256色。在此之前，图形卡可以同时显示256种颜色。

VGA标准使用模拟信号输出，其彩色显示能力大大增强。原则上，它可以显示多种颜色。因此，VGA已迅速成为显示设备的标准。

在这个时代，第一张真正的图形卡-Trident 8900/9000图形卡出现了。它是ISA / 16彩形卡和3D图形卡的真正创建者的代名词。它使图形卡首次独立于计算机。从那时起，它不再是集成芯片，为将来独立显卡的开发提供了可能性。

SVGA标准出现在VGA之后。它是VGA标准的派生产品，改进的SVGA图形适配器已经可以支持16位彩色。最早的SVGA图形卡是Cirrus Logic的GD5428 / 5429，它集成了1至2MB的视频内存并支持16位彩色。但是，GD5428 / 5429仍然使用VESA总线，因此卡体很长，成本也不低。

S3735（Tr64V）和Trident 9680是真正推广SVGA的产品。它们可以达到1024×768的分辨率，并在低分辨率下支持32位真彩色。

1984年，Silicon Graghics Inc.（SGI）推出了的高端图形工作站，其中配备了称为图形的专用图形硬件。它介绍了许多经典概念，例如顶点转换和纹理映射。在随后的十年中，Silicon Graphics开发了许多的图形工作站，但是它们价格昂贵并且无法进入个人计算机市场。

1984年，IBM推出了另外两种图形卡，分别是PGC（Graghics控制器）和EGA。这两种图形卡可以支持2D和3D图形加速，并用于计算机辅助设计。

1986年，德州仪器（TI）推出了第一款具有片上图形处理功能的微处理器TMS34010。该处理器需要特殊的图形编程语言。从1990年到1992年，它是Windows加速卡中德州仪器Graghics Architecture（TIGA）的基础。

1987年，国际准将（Commodore International）推出了Amiga 500计算机。该计算机具有功能强大的图像处理芯片。该芯片也是在杰伊·迈纳（Jay Miner）的倡导下添加的。该显卡为Amiga 500带来了704×576像素的图形显示功能。

除了显卡之外，Amiga 500的音频输出性能也非常出色。尽管Amega 500的图形卡不是计算机上使用的第一张图形卡，但它是第一张真正的二维加速卡。 Amiga 500计算机的诞生使人们意识到了计算机图形加速卡的含义（请参见图24-5）。

▲图24-5 Amega 500计算机中使用的图形卡

1988年，支持256色的第一代图形卡问世。它是ATI生产的ATI VGA Wonder图形卡。这是真正的第一代图形卡，而VGA一词在今天仍然是图形卡的代名词。

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