01GPU 到底是什么?

GPU 的英文全名是 Graphics Processing Unit, 中文通常叫图形处理器

它之所以和“画面”关系密切,是因为很多图形任务都需要在很短时间里完成 大量、相似、可以一起做的计算,而这正是 GPU 很擅长的事情。

处理很多图形数据

例如位置、颜色、光照等

同时处理很多像素

屏幕上有大量像素需要计算

快速重复计算

适合大量结构相似的工作

02为什么图形任务特别适合 GPU?

一张画面可能包含几百万个像素。 很多像素都要计算颜色,3D 游戏中还要处理大量顶点、光照、纹理和其他图形数据。

一张画面 由很多像素组成
许多计算单元 可以并行处理大量相似任务

03CPU 和 GPU 有什么不同?

CPU 和 GPU 都能做计算,但它们擅长的任务不同。 不能简单说“GPU 比 CPU 快”或“CPU 比 GPU 强”,要看具体任务。

CPU 芯片

CPU

  • 擅长复杂、灵活的控制
  • 适合很多不同种类的任务
  • 常常负责程序的整体流程
  • 单个处理核心通常功能更强

GPU

  • 擅长大量相似计算
  • 适合高并行度任务
  • 图形渲染就是典型场景
  • 拥有大量面向并行工作的计算资源

真实电脑里通常是合作: CPU 运行游戏逻辑、操作系统和其他程序, GPU 负责很多图形计算,双方还会交换数据。

04一帧画面是怎样做出来的?

游戏中的 3D 世界,并不是直接“装”在屏幕上的。 电脑会根据场景数据,一步步计算出最终应该显示的图像。

1

场景数据

物体的位置、形状、材质等

2

图形计算

计算位置、光照、纹理等

3

形成像素

决定屏幕上很多像素的颜色

4 显示器

显示画面

最终图像送到显示系统

05显存是做什么的?

很多独立显卡旁边会有专门的高速存储空间,通常叫 显存(VRAM)

图形数据

纹理、画面缓冲等

显存 VRAM

放 GPU 需要快速访问的数据

GPU

读取并处理这些数据

06GPU 真的只会“画画”吗?

不是。GPU 最早因图形处理而发展,但现在它也常被用于 科学计算、视频处理、人工智能等并行计算任务

图形和游戏

渲染 2D、3D 画面

视频处理

部分视频编解码和图像处理

科学计算

处理大量可并行的数值计算

人工智能

训练和运行很多神经网络模型

所以更准确的说法不是“显卡会画画”,而是: GPU 特别擅长大量并行计算,而图形任务正好非常需要这种能力。

你已经知道了什么

  • GPU 是图形处理器,图形渲染是它的重要用途之一。
  • GPU 擅长大量相似、可以同时进行的并行计算。
  • 图形任务里有大量顶点、像素、光照和纹理等计算,所以很适合 GPU。
  • CPU 和 GPU 不是谁“绝对更快”,而是擅长不同类型的任务。
  • 一帧画面可以理解为场景数据经过图形计算,最后变成屏幕上的像素。
  • 独立显卡通常有显存,集成 GPU 往往会共享系统内存。
  • GPU 除了图形,还能用于视频、科学计算和人工智能等任务。

下一个问题: 电脑内部已经会处理数据了,可键盘和鼠标又是怎样把我们的操作告诉电脑的? 下一篇:键盘和鼠标怎样告诉电脑我们的想法?