3D动画揭秘显卡的GPU是如何工作的

这是电脑的独立显卡,打开显卡,里面是一块PCB,电路板中央这个是显卡的GPUGPU和CPU究竟有什么区别呢?我们举个简单的例子,这里有100名小学生和一位数学博士,然后让100名小学生和数学博士做100道非常简单的算术题,100名小学生每人分配一道题,但是博士一人要做100道题。哪一种解题速度更快?当然是100名小学生会更快的解决问题。但是现在有一道非常复杂的数学问题,由于知识超纲,100名小学生根本无法解决,而数学博士就很快给出了答案。这个例子中,数学博士就相当于计算机的CPU,而这100名小学生组成的整体就相当于GPUCPU主要用于快速的处理复杂的运算,而GPU主要用于处理数据量巨大的简单运算,尤其对图形处理性能最佳,那GPU是怎么处理图形数据的呢?我们以3D游戏为例讲解,这是一个3D模型,是由点线。面组成,将点和点连接起来就成了线,填充这些线就成了面,其中最重要的就是顶点,将这些顶点连接在一起就形成的三维模型。顶点非常重要,里面包含了生成3D模型的坐标信息、图像信息以及深度信息等等。当我们操作游戏时,GPU就会开始处理图形数据。首先,3D模形的顶点数据会被输入到GPU,接着GPU读取描述3D图形外观的顶点数据,并根据顶点数据确定3D图形的形状及位置关系,建立起3D图形的骨架。而后进形光商化计算显示起。实际显示的图像是由像素组成的,我们需要将前面生成的图形通过一定的算法转换到相应的像素点上,接着进行纹理映射。前面的步骤只是生成了3D物体的轮廓,纹理映射就是将多边形的表面贴上相应的图片,从而生成真实的3D模型。生成的3D模型还需要调整模型的光影效果,最后利用3D模型。的深度信息,计算出3D模型的遮挡部分,最终由光栅化引擎完成像素的输出。一般来说,大型的3D游戏帧率都在60帧左右,也就是每秒显示60张图像。而现在显示器的分辨率大多为1920×1080,将水平和垂直像素数量相乘,显示器上显示大于200万个像素,所以计算机一秒钟需要计算一两千万个像素点。更要命的是,我们在打游戏的时候,3D模型都是移动的,它会改变位置,改变大小,还会旋转,这些都是GPU实时进行计算更新的。如此大的数据量,GPU是怎么处理的呢?其实GPU在进行图形处理时,顶点或预制像素并不是按顺序计算的,什么意思呢?比如这个计算,如果说想计算低的值,必须先计算出C的值,也就是第一步和第二步不能同时进行,而图像处理则是完全相互独立的并行计算。比如这张图形每一个像素都是。独立的,不需要按顺序计算,谁抢到资源谁计算,只要保证最终图片显示就可以了,所以去puu并行计算效率极高。这是用于处理图形的指令,如果你把它编译成GPU能理解的积极语言,就是这样的。这些指令由GPU上的算术逻辑单元处理。如果GPU有两个内核,则能同时计算两个指令,如果增加内核的数量,就可以一次计算更多的指令。也就是说,核心越多,一次计算的指令就越多。GPU究竟有多少核心呢?这是显卡里面的GPU,中间是GPU的芯片,芯片大约有118个晶体管,这些晶体管被组织成6个图形处理集群,共计28个流式多处理器,每个流式多处理器由128个核心组成,一共3584个核心。而有些更先进的显卡和新数超过1万个,这也让GPU在并行处理大量数据方面的效率高,比如最近爆火的GP,需要对AI模型进行海量数据的。而这种海量数据的计算恰恰就是GPU所擅长的,这也让显卡在人工智能的应用上大显身手。

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