Entwicklungsperspektive der GPU-Industrie im Jahr 2020

Auf der Suche nach den Spuren der Entwicklung der Giganten der Welt

Funktion und Klassifizierung der GPU

GPU (Grafikprozessor, Grafikprozessor) wird auch als Display-Chip bezeichnet. Es wird hauptsächlich in PCs, Workstations, Spielehosts und Mobilgeräten (Smartphones, Tablet-Computer, VR-Geräte) zum Ausführen von Grafikvorgängen verwendet.

Die Struktur bestimmt, dass die GPU besser für paralleles Rechnen geeignet ist. Der Hauptunterschied zwischen GPU und CPU liegt in der On-Chip-Cache-Architektur und der Struktur der digitalen Logikoperationseinheit: Die Anzahl der GPU-Kerne (insbesondere der Alu-Recheneinheiten) ist weitaus höher als die der CPU, aber ihre Struktur ist einfacher von CPU, so heißt es Multi-Core-Struktur. Die Mehrkernstruktur ist sehr gut geeignet, um denselben Befehlsstrom parallel an den Mehrkern zu senden, wobei unterschiedliche Eingabedaten zur Ausführung verwendet werden, um die massiven und einfachen Operationen in der Grafikverarbeitung abzuschließen, wie z. B. die gleiche Koordinatentransformation für jede Scheitelpunkt und Berechnen des Farbwerts jedes Scheitelpunkts gemäß demselben Beleuchtungsmodell. Die GPU nutzt ihre Vorteile der Verarbeitung großer Datenmengen und gleicht den Mangel an langer Latenz aus, indem sie den gesamten Datendurchsatz verbessert.

Im Allgemeinen werden Verbraucher beim Kauf von Produkten der Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefonen oder Laptops wie Marke, Serie und Anzahl der CPU-Kerne der Leistung der CPU (Zentraleinheit) mehr Aufmerksamkeit schenken, während die GPU weniger Aufmerksamkeit erhält. Die GPU (Grafikverarbeitungseinheit) sowie der Grafikprozessor sind eine Art Mikroprozessor, der Bild- und Grafikvorgänge auf PCs, Workstations, Spielautomaten und einigen Mobilgeräten (wie Tablet-Computern, Smartphones usw.) ausführen kann. . Zu Beginn der Geburt des PCs gab es die Idee einer GPU, und die gesamte Grafikberechnung wurde von der CPU durchgeführt. Die Geschwindigkeit, mit der die CPU für die Grafikberechnung verwendet wird, ist jedoch langsam. Daher wurde eine spezielle Grafikbeschleunigerkarte entwickelt, die bei der Grafikberechnung hilft. Später schlug NVIDIA das Konzept der GPU vor, das die GPU in den Status einer separaten Recheneinheit beförderte.

Die CPU besteht im Allgemeinen aus einer logischen Bedieneinheit, einer Steuereinheit und einer Speichereinheit. Obwohl die CPU mehrere Kerne hat, beträgt die Gesamtzahl nicht mehr als zwei Ziffern, und jeder Kern verfügt über genügend Cache. Die CPU verfügt über genügend Anzahl- und logische Operationseinheiten sowie über viel Hardware, um die Verzweigungsbeurteilung und eine noch komplexere logische Beurteilung zu beschleunigen. Daher hat die CPU eine super logische Fähigkeit. Der Vorteil der GPU liegt im Mehrkern, die Anzahl der Kerne ist weitaus größer als die der CPU, die Hunderte erreichen kann, jeder Kern hat einen relativ kleinen Cache und die Anzahl der digitalen Logikoperationseinheiten ist klein und einfach. Daher ist die GPU für datenparalleles Rechnen besser geeignet als die CPU

Es gibt zwei Möglichkeiten, die GPU zu klassifizieren: Eine basiert auf der Beziehung zwischen GPU und CPU, die andere auf der Anwendungsklasse der GPU. Entsprechend der Beziehung zur CPU kann die GPU in unabhängige CPU und GPU unterteilt werden. Die unabhängige GPU wird normalerweise auf die Leiterplatte der Grafikkarte geschweißt und befindet sich unter dem Lüfter der Grafikkarte. Die unabhängige GPU verwendet einen dedizierten Anzeigespeicher, und die Videospeicherbandbreite bestimmt die Verbindungsgeschwindigkeit mit der GPU. Die integrierte GPU ist in der Regel in die CPU integriert. Die integrierte GPU und CPU teilen sich einen Lüfter und einen Cache. Die integrierte GPU ist gut kompatibel, da Design, Herstellung und Treiber der integrierten GPU vom CPU-Hersteller übernommen werden. Darüber hinaus ist aufgrund der Integration von CPU und GPU der Platz für die integrierte GPU gering. Die Leistung der integrierten GPU ist relativ unabhängig, und der Stromverbrauch und die Kosten der integrierten GPU sind aufgrund der Integration von CPU und CPU relativ unabhängig. Die unabhängige GPU verfügt über einen unabhängigen Videospeicher, einen größeren Speicherplatz und eine bessere Wärmeableitung, sodass die Leistung einer unabhängigen Grafikkarte besser ist. Es benötigt jedoch zusätzlichen Platz, um die komplexen und enormen Anforderungen an die Grafikverarbeitung zu erfüllen und effiziente Videokodierungsanwendungen bereitzustellen. Eine starke Leistung bedeutet jedoch einen höheren Energieverbrauch, unabhängige GPUs erfordern eine zusätzliche Stromversorgung und die Kosten sind höher.

Je nach Art des Anwendungsterminals kann es in PCGPU, Server-GPU und mobile GPU unterteilt werden. Pcgpu wird auf den PC angewendet. Je nach Produktpositionierung kann entweder eine integrierte GPU oder eine eigenständige GPU verwendet werden. Wenn es sich bei dem PC beispielsweise hauptsächlich um eine leichte Büro- und Textbearbeitung handelt, wird das allgemeine Produkt eine integrierte GPU verwenden. Wenn der PC hochauflösende Bilder produzieren, Videos bearbeiten, Spiele rendern usw. muss, verfügt das ausgewählte Produkt über eine unabhängige GPU. Die Server-GPU wird auf Server angewendet, die für die professionelle Visualisierung, Computerbeschleunigung, Deep Learning und andere Anwendungen verwendet werden können. Entsprechend der Entwicklung einer Reihe von Technologien wie Cloud Computing und künstlicher Intelligenz wird die Server-GPU hauptsächlich eine unabhängige GPU sein. Das mobile Endgerät wird immer dünner, und der interne Nettoraum des Terminals hat sich aufgrund der Zunahme mehrerer Funktionsmodule rapide verringert. Gleichzeitig konnte die integrierte GPU die Anforderungen erfüllen, soweit Video und Bild vom mobilen Endgerät verarbeitet werden müssen. Daher verwendet die mobile GPU im Allgemeinen eine integrierte GPU.