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关于图形处理单元 GPU 你应该知道的一些事儿
电脑教程
2021-10-06 09:18:53
图形处理单元（或简称GPU）会负责处理从 PC 内部传送到所连接显示器的所有内容，无论你在玩游戏、编辑视频或只是盯着桌面的壁纸，所有显示器中显示的图像都是由 GPU 进行渲染的。本文系统极客将向大家介绍什么是 GPU、它是如何工作的，以及为什么要为游戏和图像密集型应用程序配置专用显卡。
对普通用户来说，实际上不需要独立显卡就可以向显示器「提供」内容。像笔记本电脑或平板用户，通常 CPU 芯片都会集成 GPU 内核，也就是大家熟称的「核显」，这样就可以为对显示要求不高的低功耗设备提供更好的性价比。
正因如此，部分笔记本电脑、平板电脑和某些 PC 用户来说，要想将其图形处理器升级到更高级别也很困难，甚至不太可能。这就会导致游戏（和视频编辑等）性能不佳，只能将图形质量设置降低才能工作。对此类用户而言，只有在主板支持和空闲空间足够的情况下，添加新显卡才能够把（游戏）显示体验提高到一个新的水平。
CPU vs GPU
既然 CPU 已经提供显示核心了，如果我们已有一颗强大 CPU，为什么还需要单独的 GPU 呢？简单地说，就是 GPU 的数字计算对依赖于它的游戏引擎和（像视频编辑这样的）密集型应用程序来说更为强劲，位于 GPU 板上的大量核心可以在单位时间点处理所有此类进程。
虽然 CPU 和 GPU 都是以硅为基础的微型处理器，不过从本质上来说，两者的部署角色却是完全不同的。CPU 是 PC 的大脑，用于处理各种复杂的任务，GPU 并不能有效地执行。而比特币工厂依赖于他们受信任的 GPU（被称为 GPGPU – 通用图形处理单元）来挖矿而不用 CPU。
CPU 和 GPU 就像人类的大脑和肌肉，前者能够处理大量不同类型的计算，而 GPU 的任务则是负责渲染图形和将所有可用核心聚焦于具体任务。当在单个任务上需要大量复杂图形和几何运算时，GPU 会投入相应工作。
GPU厂商
目前市场上占主导地位的两大 GPU 厂商是 AMD 和 Nvidia，AMD 的前身就是大名鼎鼎的 ATI，其 Radeon 品牌早在 1985 年就已发布，而 Nvidia 在 1999 年才发布了其首款 GPU 产品。AMD 于 2006 年对 ATI 进行了收购，目前在两个不同的领域同 Nvidia 和 Intel 进行竞争。实际上在选购 GPU 产品时 Nvidia 和 AMD 并没有太大区别，完全取决于用户的个人喜好。
继 Nvidia 发布的 GTX 10 系列推出一堆新产品后，AMD 也以提供更实惠的价格与其竞争，并预计在不久的将来就会推出自己的高端图形解决方案。通常情况下，此类科技厂商都会在高端产品上并行竞争和一较高下，此外 Intel 也在芯片中不断推进自己的图形解决方案，但用户通常还是会选择 A 卡或 N 卡。
GPU工作
GPU 目前已成为 PC 内部最强大的组件之一，其性能大部分都来自于 VRAM。由于独立显卡使用的显示内存独立于计算机内存，这些存储器模块允许快速存储和接收数据，而不必再通过 CPU 路由到主板上插的内存。
虽然显卡内存与计算机内存相似，但却完全不同，例如：支持 DDR4 内存的主板也可能会支持 GDDR5 RAM 的显卡。显卡上的 VRAM 用于在卡上快速存储和访问数据，以及为显示器缓冲渲染帧。其还有助于降低影响屏幕上近似数据的「锯齿状边缘」以实现抗锯齿，使图像看起来更平滑。
GPU散热
要利用好 GPU 的原始设计效能必需有大量供电，大量用电就意味着大量发热。显卡（或处理器）产生的热量是以热设计功耗（或简称 TDP）和瓦特为单位测量的。但商家对产品的标称并不是直接所需的功耗值，例如新的 GTX 1080 标称为 180W TDP 等级，但这并不意味着它需要 180W 的功率。
之所以提醒大家关心这个值是因为，具有较高 TDP 的 GPU 用到有限空气流动的紧凑空间中可能会导致散热问题。特别是对 GPU 超频的用户来说，需要有足够的冷却手段来处理增加的热量，才能让其稳定运行。
GPU术语
- 架构：GPU 基于的平台（或技术）。 一般由 GPU 厂商进行定义，如 AMD 的 Polaris 架构。
- 显存带宽：它决定了 GPU 如何有效地利用可用的 VRAM。显卡可以使用 GDDR5 内存，但如果没有有效地利用带宽仍然会有瓶颈。
- 纹理填充率：指 GPU 在单位时间内所能处理的纹理贴图的数量，单位是 MTexels/S，由内核时钟乘以可用纹理映射单元（TMU）确定。
- 内核/处理器：显卡上可用的并行内核（或处理器）数。
- 核心时钟：与 CPU 的时钟速率类似， 通常该值越高 GPU 则能够更快地工作。
- SLI/CrossFire：SLI 和 CrossFire 分别是 Nvidia 和 AMD 使用的技术，它们允许用户安装多块 GPU 卡并协同工作。
显卡解决图形问题和其他任务的众多核心都是专门设计的，强大的显卡和 GPU 可以为游戏提供更高的保真度和分辨率，虽然它比 CPU 更强大，但实际只能用于特定的应用程序。
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