Johdanto
Rasterinäyttöjärjestelmä on erottamaton grafiikkaprosessorista. Grafiikkaprosessori on tärkeä osa grafiikkajärjestelmän rakennetta ja yhdistää tietokoneen ja näyttöpäätteen. Side.
On sanottava, että näytönohjain (tunnetaan yleisesti näytönohjaimena) on olemassa, jos näyttöjärjestelmä on olemassa, mutta varhaiset näytönohjaimet sisälsivät vain yksinkertaisia muisti- ja kehyspuskureita, jotka itse asiassa osallistuivat vain näytön tallentamiseen ja siirtoon. grafiikka. Prosessorin on ohjattava kaikkia toimintoja. Tämä riittää tekstille ja yksinkertaiselle grafiikalle, mutta kun käsitellään monimutkaisia kohtauksia, erityisesti joitain realistisia kolmiulotteisia kohtauksia, tämä järjestelmä ei yksin pysty suorittamaan tehtävää. Siksi myöhemmin kehitetyissä näytönohjaimissa on grafiikankäsittelytoimintoja. Se ei vain tallenna grafiikkaa, vaan suorittaa myös useimmat grafiikkatoiminnot, mikä vähentää huomattavasti prosessorin kuormitusta ja parantaa näytön kapasiteettia ja näyttönopeutta. Elektronisen tekniikan kehittyessä näytönohjainkorttien tekninen sisältö kohoaa koko ajan ja toiminnot vahvistuvat. Monilla ammattimaisilla näytönohjaimilla on vahvat 3D-käsittelyominaisuudet, ja nämä 3D-näytönohjaimet ovat vähitellen siirtymässä kohti henkilökohtaisia tietokoneita. Joissakin ammattitason näytönohjaimissa on jopa enemmän transistoreita kuin nykyaikaisissa suorittimissa. Esimerkiksi vuonna 2000 ATI:n Kanadassa esittelemä RADEON-grafiikkasiru sisälsi 30 miljoonaa transistoria, joiden täyttöaste oli 1,5 miljardia pikseliä sekunnissa.
Sävellys
Grafiikkaprosessori koostuu seuraavista laitteista:
(1) Näytä pääsirun näytönohjain, joka tunnetaan yleisesti nimellä GPU, sen päätehtävänä on ohjata järjestelmää. Tulovideotiedot rakennetaan ja renderöidään.
(2) Näyttöpuskurimuistiin tallennetaan näytettävät grafiikkatiedot ja grafiikkatoimintojen välitiedot; näyttöpuskurin koko ja nopeus vaikuttavat suoraan pääsirun suorituskykyyn.
(3) RAMD/A-muunnin muuntaa binääriluvun näyttöön sopivaksi analogiseksi signaaliksi.
Kehityssuuntaukset ja ongelmat
Ongelmia laskentatehossa ja laskentatilassa
Perusta nykyinen GPU-perinteinen Z-puskuri-algoritmi ei voi täyttää uusia Sovellusvaatimuksia. Reaaliaikaisissa grafiikka- ja videosovelluksissa tarvitaan tehokkaampia yleiskäyttöisiä laskentaominaisuuksia, kuten tuki törmäysten havaitsemiseen ja likimääräiseen fyysiseen simulointiin; peleissä grafiikan käsittelyalgoritmit on yhdistettävä ei-graafisiin algoritmeihin, kuten tekoälyyn ja kohtausten hallintaan. Nykyinen GPU-arkkitehtuuri ei pysty ratkaisemaan läpinäkyvyyden, korkealaatuisen anti-aliasoinnin, liikkeen epäterävyyden, syväterävyyden ja mikropolygonin värjäyksen ongelmia, jotka on ratkaistava filmitason kuvanlaadun saavuttamiseksi. Se ei voi hyvin tukea reaaliaikaista säteenseurantaa, Reyes (Tekee kaiken, mitä olet koskaan nähnyt) ja muita monimutkaisempia grafiikkaalgoritmeja on myös vaikea käsitellä globaalin valaistuksen, dynaamisen ja reaaliaikaisen näytön, varjojen ja heijastusten kanssa, joita tarvitaan korkealaatuiseen reaaliaikaiseen aika 3D-grafiikka. On tutkittava uuden sukupolven GPU-arkkitehtuuria näiden rajoitusten rikkomiseksi. VLSI-tekniikan nopean kehityksen myötä uuden sukupolven GPU-sirujen laskentatehoa pitäisi olla tehokkaampi, mikä voi parantaa huomattavasti grafiikan resoluutiota, kohtauksen yksityiskohtia (enemmän kolmioita ja tekstuuriyksityiskohtia) ja globaalia approksimaatiota. Graafisten prosessointijärjestelmien kehitystrendi on grafiikan ja ei-graafisten algoritmien fuusio sekä olemassa olevien erilaisten väritysalgoritmien yhdistäminen. Uuden sukupolven grafiikkajärjestelmäsirut vaativat yhtenäisiä ja joustavia tietorakenteita, uusia ohjelmointimalleja ja useita rinnakkaisia laskentatiloja. Uskomme, että kehitystrendi on ratkaista nykyisten grafiikankäsittelyjärjestelmäsirujen ongelmat yhtenäisellä, yhtenäiseen, säännölliseen rinnakkaiskäsittelyelementtitaulukkorakenteeseen perustuvalla tietotason rinnakkaisuuden, operaatiotason rinnakkaisuuden ja tehtävätason rinnakkaisuuden laskentamallilla. .
Ongelmia valmistusprosessissa
Integroidut piirit ovat kehittyneet nanomittakaavan teknologiaksi ja lähestyvät jatkuvasti fyysisiä rajoja. Niin kutsuttu punaisen seinän ongelma on ilmaantunut: Ensinnäkin linjan viive on enemmän ja enemmän kuin portin viive. Mitä tärkeämpää. Pitkäaikaisessa lähetyksessä ei ole vain lähetysviiveen ongelma, vaan myös energiankulutuksen ongelma. Toiseksi piirteen koko on niin pieni, että sirun valmistusvirheet ovat väistämättömiä, ja vikasieto- ja vian välttämistekniikoita tulisi tutkia kolmesta näkökulmasta: vikasietoisuus, vikasietoisuus ja virhetoleranssi. Kolmanneksi vuotovirrasta ja virrankulutuksesta on tullut erittäin tärkeitä, ja riippumaton virranhallintatekniikka tulisi ottaa käyttöön. Nykyaikaiset grafiikkaprosessorisirut ovat edistyneet merkittävästi punaisen seinän ongelman voittamiseksi: käyttämällä suurta määrää tavallisia SIMD-taulukkorakenteita; sen hajautettu muisti on lähellä laskentayksikköä, mikä vähentää pitkäaikaisia vaikutuksia; sen laitteiston monisäikeisyys Kattaa osan tallennusviiveiden vaikutuksista. Prosessin jatkokehityksen myötä nykyistä GPU-arkkitehtuuria on kuitenkin vaikea mukauttaa tulevaan prosessikehitykseen, eikä siinä ole järjestelmärakennetta pitkäaikaisten ongelmien, prosessipoikkeamien ja prosessivirheiden käsittelemiseksi, varsinkin kuinka sopeutua kolmeen. -ulotteinen prosessi. Nykyisen huipputason transistorin hilan paksuus on jo noin viisi atomia. Valmistuksessa yksi atomi puuttuu aiheuttaa 20 % prosessipoikkeaman. Siksi prosessin poikkeamisesta on tullut ongelma, jota ei voida sivuuttaa SoC-suunnittelussa. Erityisesti nanoelektroniset integroidut piirit vuoden 2018 jälkeen voivat tuottaa tavallisia nanolaitteita satunnaisen itsekokoonpanon avulla. Siksi uuden sukupolven järjestelmäsirun järjestelmärakenteen on käytettävä säännöllistä rakennetta ja siedettävä prosessipoikkeamia sekä vikasietokyky, vian välttäminen ja uudelleenjärjestelykyky. Uskomme, että vierekkäisen teknologian käyttö suuren määrän homogeenisten prosessorielementtien välillä mukautuakseen nanomittakaavan teknologiaan ja tulevaisuuden kolmiulotteiseen teknologiaan, ottamalla käyttöön uutta arkkitehtuuria ja siihen liittyviä pienitehoisia, vikasietoisia ja vikoja välttäviä suunnittelustrategioita on tulevaisuuden grafiikan käsittelyjärjestelmiin Sirulla on tärkeä tieteellinen merkitys.
Tärkeimmät toimittajat
ATI
ATI perustettiin 20. elokuuta 1985. Saman vuoden lokakuussa ATI kehitti ensimmäisen ASIC-tekniikkaa käyttävän grafiikkasirun. Ja näytönohjaimet. Huhtikuussa 1992 ATI julkaisi Mach32-näytönohjaimen integroidulla näytönohjaimella. Huhtikuussa 1998 IDC valitsi ATI:n grafiikkasiruteollisuuden markkinajohtajaksi, mutta tuolloin tällä sirulla ei ollut GPU-titteliä. ATI kutsui näytönohjainta pitkään VPU:ksi. Vasta kun AMD osti ATI:n, sen grafiikkasiru hyväksyi virallisesti GPU-nimen.
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.
Malliesimerkkejä
AMD
AMD:n kannettavien tietokonegrafiikkatuotteet ovat pääasiassa Mobility Radeon -sarjoja, joissa on tietty 3D-suorituskyky, ja niiden tuotteita ovat pääasiassa R9 (High-end), R7 (mid-end), R5 (low-end) kolme sarjaa:
Mobility Radeon R9 M200 series of Mobility Radeon R9 M295X/M280/M275X//M265X; /p>
Mobility Radeon R9 M395X/M385X/M375X//M365X Mobility Radeon R9 M300 -sarjasta;
Mobility Radeon R7 M200 -sarja Mobility Radeon R7 M270/M265f M260X/M260;
Mobility Radeon R7 M300 -sarja Mobility Radeon R7 M380/M370/M365/M360X/M340;
li>Mobility Radeon R5 M255/M230 Mobility Radeon R5 M200 -sarjalle;
Mobility Radeon R5 M300 -sarja Mobility Radeon R5 M335/M330/M320/ M315 ja niin edelleen.
nVIDIA
nVIDIA-kannettavien tietokonegrafiikkatuotteita ovat pääasiassa GeForce 900M -sarjan mobiilinäytönohjaimet, GeForce 800M -sarjan mobiilinäytönohjaimet ja GeForce 700M -sarjan mobiilinäytönohjaimet.
GeForce9800M-sarjan mobiilinäytönohjaimet sisältävät pääasiassa GeForce GTX980M/ GTX970M/ GTX 960M/GTX950M/940M/930M/920M/910M jne.
GeForce 800M -sarjan mobiilinäytönohjaimet sisältävät pääasiassa GeForce GTX880M/ GTX870M/ GTX860M/GTX850M/ 840M/830M/820M jne.
GeForce 700M -sarjan mobiilinäytönohjaimet sisältävät pääasiassa GeForce GTX780M/ GTX770M/ GTX765M/GTX760M/GT755M/750M/GT745M/GT740M/GT730M/GT720M/ jne.