Úvod
Ke grafickému procesoru neodmyslitelně patří rastrový zobrazovací systém. Grafický procesor je důležitou součástí struktury grafického systému a propojuje počítač a zobrazovací terminál. Vazba.
Je třeba říci, že existuje grafický procesor (běžně známý jako grafická karta), pokud existuje zobrazovací systém, ale rané grafické karty obsahovaly pouze jednoduchou paměť a vyrovnávací paměti snímků, které ve skutečnosti hrály roli pouze při ukládání a přenosu dat. grafika. Všechny operace musí být řízeny CPU. To je dostačující pro text a některé jednoduché grafiky, ale když se zabýváte složitými scénami, zejména některými realistickými trojrozměrnými scénami, tento systém sám o sobě nemůže tento úkol splnit. Proto později vyvinuté grafické karty mají funkce zpracování grafiky. Nejenže ukládá grafiku, ale také provádí většinu grafických funkcí, což výrazně snižuje zátěž CPU a zlepšuje kapacitu zobrazení a rychlost zobrazení. S rozvojem elektronických technologií je technický obsah grafických karet stále vyšší a vyšší a funkce jsou stále silnější. Mnoho profesionálních grafických karet má silné možnosti 3D zpracování a tyto 3D grafické karty se postupně přesouvají směrem k osobním počítačům. Některé profesionální grafické karty mají dokonce více tranzistorů než současné CPU. Například v roce 2000 grafický čip RADEON představený společností ATI v Kanadě obsahoval 30 milionů tranzistorů a dosahoval rychlosti zaplnění 1,5 miliardy pixelů za sekundu.
Složení
Grafický procesor se skládá z následujících zařízení:
(1) Zobrazte jádro hlavního čipu grafické karty, běžně známé jako GPU, jejím hlavním úkolem je ovládání systému Vstupní obrazové informace se konstruují a vykreslují.
(2) Vyrovnávací paměť displeje se používá k ukládání grafických informací, které mají být zobrazeny, a mezilehlých dat grafických operací; velikost a rychlost vyrovnávací paměti displeje přímo ovlivňují výkon hlavního čipu.
(3) Převodník RAMD/A převádí binární číslo na analogový signál vhodný pro zobrazení.
Vývojové trendy a problémy
Problémy s výpočetním výkonem a výpočetním režimem
Základ současného GPU – tradiční algoritmus Z-bufferu nemůže splnit nové požadavky na aplikace. V grafických a video aplikacích v reálném čase jsou vyžadovány výkonnější univerzální výpočetní schopnosti, jako je podpora detekce kolizí a přibližné fyzické simulace; ve hrách musí být algoritmy zpracování grafiky kombinovány s negrafickými algoritmy, jako je umělá inteligence a správa scén. Současná architektura GPU nedokáže dobře vyřešit problémy s průhledností, vysoce kvalitním vyhlazováním, pohybovým rozmazáním, hloubkou ostrosti a mikropolygonovým barvením, které je potřeba vyřešit pro kvalitu obrazu na úrovni filmu. Nemůže dobře podporovat sledování paprsků v reálném čase, Reyes (vykresluje vše, co jste kdy viděli) a další složitější grafické algoritmy se také obtížně vypořádávají s globálním osvětlením, dynamickým zobrazením a zobrazením v reálném čase, stíny a odrazy, které jsou vyžadovány pro vysoce kvalitní real- časová 3D grafika. Je třeba prostudovat novou generaci architektury GPU, abychom tato omezení prolomili. S rychlým rozvojem technologie VLSI by nová generace GPU čipů měla mít výkonnější výpočetní výkon, který může výrazně zlepšit rozlišení grafiky, detaily scén (více trojúhelníků a detailů textur) a globální aproximaci. Vývojovým trendem systémů pro zpracování grafiky je fúze grafických a negrafických algoritmů a fúze existujících různých barvicích algoritmů. Nová generace čipů grafického systému vyžaduje jednotné a flexibilní datové struktury, nové programovací modely a více paralelních výpočetních režimů. Věříme, že vývojovým trendem je řešit problémy, jimž čelí současné čipy systémů pro zpracování grafiky, pomocí jednotného výpočetního modelu paralelismu na úrovni dat, paralelismu na úrovni operací a paralelismu na úrovni úloh založených na jednotné, pravidelné struktuře pole prvků paralelního zpracování. .
Problémy ve výrobním procesu
Integrované obvody se vyvinuly do nanotechnologie a neustále se blíží fyzikálním limitům. Objevil se problém tzv. červené zdi: Za prvé, zpoždění linky je stále větší než zpoždění brány. Tím důležitější. Dlouhodobý přenos má nejen problém zpoždění přenosu, ale také problém spotřeby energie. Za druhé, velikost prvku je tak malá, že výrobní vady čipu jsou nevyhnutelné, a technologie odolnosti proti chybám a vyhýbání se chybám by měly být studovány ze tří hledisek: tolerance defektů, tolerance chyb a tolerance chyb. Za třetí, svodový proud a spotřeba energie se staly velmi důležitými a měla by být přijata nezávislá technologie řízení spotřeby. Moderní čipy grafických procesorů dosáhly významného pokroku v překonání problému červené stěny: pomocí velkého množství pravidelných struktur pole SIMD; jeho distribuovaná paměť je blízko výpočetní jednotky, což snižuje dlouhodobé účinky; jeho hardwarové multithreading Pokrývá část dopadu zpoždění úložiště. S dalším vývojem procesu je však současná architektura GPU obtížně přizpůsobitelná budoucímu vývoji procesů a neexistuje žádná systémová struktura, která by se vypořádala s dlouhodobými problémy, odchylkami procesu a procesními defekty, zejména jak se přizpůsobit třem -rozměrný proces. Tloušťka hradla současného nejmodernějšího tranzistoru je již asi pět atomů. Při výrobě jeden atom chybějící způsobí 20% odchylku procesu. Proto se odchylka procesu stala problémem, který nelze při návrhu SoC ignorovat. Zejména nanoelektronické integrované obvody po roce 2018 mohou produkovat běžná nanozařízení prostřednictvím náhodného samoskládání. Proto musí systémová struktura nové generace systémového čipu používat pravidelnou strukturu a tolerovat odchylky procesu, s odolností proti chybám, vyhýbáním se chybám a schopnostmi reorganizace. Věříme, že použití sousední technologie mezi velkým počtem homogenních procesorových prvků pro přizpůsobení technologii nanoměřítku a budoucí trojrozměrné technologii, přijetí nové architektury a souvisejících strategií návrhu s nízkou spotřebou, odolností proti chybám a zabránění chybám pro budoucí systémy zpracování grafiky Čip má důležitý vědecký význam.
Hlavní dodavatelé
ATI
20. srpna 1985 byla založena ATI. V říjnu téhož roku ATI vyvinula první grafický čip využívající technologii ASIC. A grafické karty. V dubnu 1992 vydala ATI grafickou kartu Mach32 s integrovanou grafickou akcelerací. V dubnu 1998 byla ATI vybrána IDC jako lídr na trhu v průmyslu grafických čipů, ale v té době tento čip neměl označení GPU. Dlouhou dobu ATI označovala grafický procesor jako VPU. Teprve když AMD získala ATI, její grafický čip oficiálně přijal název GPU.
NVIDIA
NVIDIA first proposed the concept of GPU when it released the Geforce256 graphics processing chip in 1999. Since then, the core of NVIDIA graphics cards has been called GPU. GPU makes the graphics card reduce the dependence on the CPU, and perform part of the original CPU work, especially in 3D graphics processing. The core technologies used by the GPU include hardware T&L, cubic environment texture mapping and vertex blending, texture compression and bump mapping, dual texture four-pixel 256-bit rendering engine, etc., while the hardware T&L technology can be said to be GPU’s Sign.
Modelové příklady
AMD
Grafické produkty pro notebooky AMD jsou především řady Mobility Radeon, které mají určitý 3D výkon, a mezi jejich produkty patří především tři řady R9 (High-end), R7 (mid-end), R5 (low-end):
Mobility Radeon R9 M200 series of Mobility Radeon R9 M295X/M280/M275X//M265X; /p>
Mobility Radeon R9 M395X/M385X/M375X//M365X řady Mobility Radeon R9 M300;
Mobility Radeon R7 M200 řada Mobility Radeon R7 M270/M265f M260X/M260;
Mobility Radeon R7 řady M300 Mobility Radeon R7 M380/M370/M365/M360X/M340;
li>Mobility Radeon R5 M255/M230 pro řadu Mobility Radeon R5 M200;
Mobility Radeon R5 řady M300 Mobility Radeon R5 M335/M330/M320/ M315 a tak dále.
nVIDIA
Mezi grafické produkty nVIDIA pro notebooky patří především mobilní grafické karty GeForce řady 900M, mobilní grafické karty GeForce řady 800M a mobilní grafické karty GeForce řady 700M.
Mobilní grafické karty řady GeForce9800M zahrnují především GeForce GTX980M/ GTX970M/ GTX 960M/GTX950M/940M/930M/920M/910M atd.
Mobilní grafické karty řady GeForce 800M zahrnují především GeForce GTX880M/ GTX870M/ GTX860M/GTX850M/ 840M/830M/820M atd.
Mobilní grafické karty řady GeForce 700M zahrnují především GeForce GTX780M/ GTX770M/ GTX765M/GTX760M/GT755M/750M/GT745M/GT740M/GT730M/GT720M/ atd.