Grafické zpracování jednotky

1970sEdit

Arkády systémové desky byly pomocí specializovaných grafických obvodů od roku 1970. Na začátku video hry, hardware, paměti RAM pro rám vyrovnávací paměti bylo drahé, tak video čipy složené dat dohromady jako displej byl snímán na monitoru.,

specializované barel shifter obvodu byl použit na pomoc CPU animovat framebufferu grafiky pro různé 1970 arkádové hry od Midway a Taito, jako Zbraň Fight (1975), Mořský Vlk (1976) a Space Invaders (1978). Systém Namco Galaxian arcade v roce 1979 používal specializovaný grafický hardware podporující barvu RGB, vícebarevné skřítky a pozadí tilemap. Ten Galaxian hardware byl široce používán během zlatého věku arkádových videoher, herní společnosti jako je Namco, Století, Gremlin, Irem, Konami, Midway, Nichibutsu, Sega a Taito.,

V domácí trh, Atari 2600 v roce 1977 použil video shifter tzv. Televizní Rozhraní Adaptéru. Atari 8-bitových počítačů (1979) měl ANTIC, video procesor, který interpretoval pokyny popisující „zobrazit seznam“—způsob, jak skenovat řádky mapě na konkrétní bitmapové nebo charakter režimy a kde je uložena paměť (takže tam nemusí být souvislý rám vyrovnávací paměti)., 6502 podprogramy strojového kódu by mohly být spuštěny na linkách skenování nastavením bitů na instrukci seznamu zobrazení. ANTIC také podporoval hladké vertikální a horizontální rolování nezávislé na CPU.

1980sEdit

NEC µPD7220 byl první provedení PC grafický displej procesor jako jednoho Velkého stupně Integrace (LSI), integrovaný obvod, čip, umožňující design low-cost, high-performance video grafické karty, jako jsou ty od Number Nine Visual Technology., To se stalo nejznámější GPU až do poloviny-1980. To byl první plně integrovaný VLSI (very large-scale integration) metal-oxide-semiconductor (NMOS) grafický displej procesor pro Pc, podporované až do rozlišení 1024×1024, a položil základy pro rozvíjející se PC grafika na trhu. To bylo používáno v řadě grafických karet, a byl licencován pro klony, jako je Intel 82720, první z grafických procesorových jednotek Intel., Williams Electronics arkádové hry Robotron 2084, Klání, Sinistar a Bubliny, všechny vydané v roce 1982, obsahují vlastní blitter čipy pro provoz na 16-barevné rastry.

v roce 1984 vydal Hitachi ARTC HD63484, první hlavní grafický procesor CMOS pro PC. Na ARTC byl schopný zobrazit až 4K rozlišení, když v monochromatickém režimu, a to se používá v mnoha PC, grafické karty a terminály během pozdní 1980. V roce 1985, Commodore Amiga představovala vlastní grafický čip, s blitter jednotka zrychluje bitmapové manipulace, nakreslit čáru a oblast vyplnit funkce., Součástí je také koprocesor s vlastní jednoduchou instrukční sadu, dokáže manipulovat grafický hardware registrů v synchronizaci s video světlo (např. pro za-scanline paleta spínače, sprite multiplexování a hardware windowing), nebo jízda na blitter. V roce 1986 vydala společnost Texas Instruments TMS34010, první plně programovatelný grafický procesor. Mohl by spustit univerzální kód, ale měl sadu instrukcí orientovanou na grafiku. Během let 1990-1992 se tento čip stal základem grafické architektury Texas Instruments Graphics Architecture („TIGA“) Windows accelerator cards.,

v roce 1987 byl grafický systém IBM 8514 vydán jako jedna z prvních grafických karet kompatibilních s IBM PC pro implementaci 2D primitiv s pevnou funkcí v elektronickém hardwaru. Ostré“s X68000, vydáno v roce 1987, používá vlastní grafický chipset s 65,536 barev a hardwarovou podporu pro sprity, scrolling, a více hřišť, nakonec slouží jako vývojové zařízení pro Capcom“s CP Systém arcade palubě., Fujitsu později soutěžil s FM Měst počítač, vydala v roce 1989 s podporou plných 16,777,216 barev. V roce 1988 byly v arkádách představeny první specializované 3D grafické desky s Namco System 21 a Taito Air System.

IBM“s proprietární Video Graphics Array (VGA) displej standard byl představen v roce 1987, s maximálním rozlišením 640×480 pixelů., V listopadu 1988, NEC Domácí Elektroniky oznámila vytvoření Video Electronics Standards Association (VESA) rozvíjet a podporovat Super VGA (SVGA) displej počítače standardní jako nástupce IBM“s proprietárním VGA displej jako standard. Super VGA umožnil rozlišení grafického displeje až 800×600 pixelů, což představuje nárůst o 36%.

1990sEdit

V roce 1991, S3 Graphics představila S3 86C911, který jeho tvůrci pojmenovali po Porsche 911 jako údaj o zvýšení výkonu to slíbil., 86c911 plodil řadu imitátorů: do roku 1995 všichni hlavní výrobci grafických čipů PC přidali podporu akcelerace 2D na své čipy. Do této doby, pevné-funkce Windows akcelerátory předčil drahé univerzální grafické koprocesory ve výkonu systému Windows, a tyto koprocesory vytratil z PC trhu.

v průběhu 90. let se akcelerace 2D GUI nadále vyvíjela. Jak se zlepšily výrobní kapacity, tak i úroveň integrace grafických čipů., Další aplikační programovací rozhraní (API) přišel pro celou řadu úkolů, jako je například Microsoft Wing graphics library pro Windows 3.X a jejich pozdější rozhraní DirectDraw pro hardwarovou akceleraci 2D her v systému Windows 95 a novějších.

V raném a střední-1990, real-time 3D grafika byla stále běžnější v podloubí, počítačových a konzolových her, což vedlo ke zvýšení poptávky veřejnosti po hardwarově akcelerované 3D grafiky., Brzy příklady masový trh 3D grafický hardware lze nalézt v podloubí systém desek, jako jsou Sega Model 1, Namco System 22, a Sega Model 2, a pátý-generace herních konzolí, jako jsou Saturn, PlayStation a Nintendo 64. Arcade systémy, jako jsou Sega Model 2 a Namco Magie Okraji Hornet Simulátor v roce 1993 byly schopné hardware T&L (transform, clipping a osvětlení) let, než se objeví ve spotřebitelských grafické karty. Některé systémy používaly DSP k urychlení transformací., Fujitsu, který pracoval na Sega Model 2 herní systém, začal pracovat na integraci T&L do jednoho LSI řešení pro použití v domácích počítačích, v roce 1995; Fujitsu Pinolite, první 3D geometrie procesor pro osobní počítače, vydáno v roce 1997. První hardware T&L GPU na domácích herních konzolách byl koprocesor Nintendo 64″s Reality, vydaný v roce 1996., V roce 1997, Mitsubishi vydala 3Dpro/2MP, plně vybavený GPU schopné transformace a osvětlení, pro pracovní stanice a plochy systému Windows NT; ATi ji využít pro jejich FireGL 4000 grafická karta, vydána v roce 1997.

termín“ GPU “ byl vytvořen společností Sony s odkazem na 32bitovou GPU Sony (navrženou společností Toshiba) v herní konzoli PlayStation, která byla vydána v roce 1994.

ve světě PC byly pozoruhodné neúspěšné první pokusy o levné 3D grafické čipy S3 ViRGE, ATI Rage a Matrox Mystique. Tyto čipy byly v podstatě 2D akcelerátory předchozí generace s 3D funkcemi přišroubovány., Mnoho z nich bylo dokonce kompatibilní s čipy starší generace pro snadnou implementaci a minimální náklady. Zpočátku, výkon 3D grafiky bylo možné pouze s diskrétní desky určené pro urychlení 3D funkce (a chybí 2D GUI akcelerace úplně) jako PowerVR a 3dfx Voodoo. Nicméně, jak výrobní technologie pokračovala v pokroku, video, akcelerace 2D GUI a funkce 3D byly integrovány do jednoho čipu. Rendition je Verite čipové sady byly mezi prvními, aby to dost dobře, aby byl hoden poznámky., V roce 1997, Ztvárnění šel o krok dále tím, že spolupracuje s Hercules a Fujitsu na „Thriller Spiknutí“ projektu, který v kombinaci Fujitsu FXG-1 Pinolite geometrie procesor s Vérité V2200 jádro vytvořit grafické karty s plnou T&L motorem let, než Nvidia“GeForce 256. Tato karta, navržen tak, aby snížit zatížení umístěné na CPU systému, nikdy dělal to na trh.,

OpenGL objevil na počátku „90. let, jako profesionální grafické API, ale původně trpěl problémy s výkonem, což umožnilo Glide API krok a stát se dominantní silou na PC v pozdní „90. let. Nicméně, tyto problémy byly rychle překonány a Glide API klesl na vedlejší koleji. Softwarové implementace OpenGL byly během této doby běžné, i když vliv OpenGL nakonec vedl k rozšířené hardwarové podpoře. Postupem času se objevila parita mezi funkcemi nabízenými v hardwaru a funkcemi nabízenými v OpenGL., DirectX se stala populární mezi Windows herní vývojáři během pozdních 90. let. Na rozdíl od OpenGL, Microsoft trval na tom, poskytující přísné one-to-one podporu hardwaru. Přístup učinil DirectX méně populární jako samostatná grafika API zpočátku, protože mnoho Gpu za předpokladu, že jejich vlastní specifické rysy, které stávající OpenGL aplikací již byly schopny využít, takže DirectX často jedna generace za sebou. (Viz: srovnání OpenGL a Direct3D.,)

v Průběhu času, Microsoft začal více spolupracovat s hardwarem, vývojáři, a začal cílovou verzí rozhraní DirectX, aby se shodují s těmi, podpůrné grafický hardware. Direct3D 5.0 byla první verze narůstající API získat široké přijetí v herním trhu, a to soutěžili přímo s mnoho více-hardware-specifické, často proprietární grafické knihovny, zatímco OpenGL udržuje silnou následující. Direct3D 7.,0 zavedena podpora pro hardwarově akcelerované transformace a osvětlení (T&L) pro Direct3D, zatímco OpenGL měl tuto schopnost již vystaven od svého vzniku. 3D akcelerátory se stěhoval dál být jen jednoduché rasterizers přidat další významný hardware fázi do 3D vykreslování potrubí. Nvidia GeForce 256 (také známý jako NV10) byl první spotřebitel-level karta vydána na trh s hardwarově akcelerované T&L, zatímco profesionální 3D karty už tuto možnost., Hardwarové transformace a osvětlení, a to jak již existující funkce OpenGL, přišel consumer-level hardware v „90. let a vytvořil precedens pro pozdější pixel shader a vertex shader jednotek, které byly daleko více flexibilní a programovatelné.

2000 až 2010edit

Nvidia nejprve vyrobila čip schopný programovatelného stínování; GeForce 3 (kód s názvem NV20). Každý pixel by nyní mohl být zpracován krátkým „programem“, který by mohl zahrnovat další obrazové textury jako vstupy, a každý geometrický vrchol by mohl být také zpracován krátkým programem dříve, než byl promítán na obrazovku., Používá se v konzole Xbox, konkuroval PlayStation 2, který používal vlastní vektorovou jednotku pro hardwarově zrychlené zpracování vrcholů; běžně označované jako VU0 / VU1. Nejčasnější inkarnace motorů shader execution používaných v Xboxu nebyly obecným účelem a nemohly provádět libovolný pixelový kód. Vrcholy a pixely byly zpracovány různými jednotkami, které měly své vlastní zdroje s pixelovými shadery, které měly mnohem přísnější omezení (protože jsou prováděny na mnohem vyšších frekvencích než u vrcholů)., Pixel stínování motory byly ve skutečnosti více podobný vysoce přizpůsobitelné funkce bloku a neměl opravdu „spustit“ program. Mnoho z těchto rozdílů mezi vrchol a pixel stínování nebyly řešeny až mnohem později s jednotným Shader modelu.

v říjnu 2002, se zavedením ATI Radeon 9700 (také známý jako R300), svět“s první Direct3D 9.0 accelerator, pixel a vertex shadery mohly provádět smyčkování a zdlouhavé plovoucí desetinnou čárkou math, a jsou rychle stává stejně flexibilní jako Cpu, ještě řádů rychlejší pro obraz-pole operace., Stínování pixelů se často používá pro bump mapping, který přidává textury, aby se objekt vypadat lesklé, matné, drsné, nebo dokonce i kulaté nebo extrudované.

se zavedením řady Nvidia GeForce 8 a poté se nové GPU generic Stream processing unit staly obecnějšími výpočetními zařízeními., Dnes, paralelní Gpu začaly dělat výpočetní nájezdy proti CPU, a podpole výzkumu, přezdívaná GPU Computing nebo pro GPGPU General Purpose Computing on GPU, si našlo cestu do tak rozmanitých oblastech, jako je strojové učení, ropný průzkum, vědecké zpracování obrazu, lineární algebry, statistiky, 3D rekonstrukci a dokonce i akciových opcí cenové určení. GPGPU v té době byl předchůdcem toho, co se nyní nazývá výpočetní shader (např., CUDA, OpenCL, DirectCompute) a vlastně zneužil hardware na míru zpracováním dat předán algoritmy jako textura mapy a provádění algoritmů tím, že kreslí trojúhelník nebo quad s odpovídající pixel shader. To samozřejmě s sebou nese některé režijní náklady, protože jednotky jako Diagnostického Měniče jsou zapojeny tam, kde nejsou“t opravdu potřeba (ani trojúhelník manipulace i starost—kromě vyvolat pixel shader). V průběhu let se zvýšila spotřeba energie GPU a pro její správu bylo navrženo několik technik.,

platforma CUDA společnosti Nvidia, poprvé představená v roce 2007, byla nejdříve široce přijatým programovacím modelem pro GPU computing. V poslední době se OpenCL stala široce podporovanou. OpenCL je otevřený standard definovaný skupinou Khronos, který umožňuje vývoj kódu pro GPU i procesory s důrazem na přenositelnost. OpenCL řešení jsou podporovány Intel, AMD, Nvidia a ARM, a podle nedávné zprávy Evan dat, OpenCL je vývojová platforma GPGPU nejrozšířenější vývojáři v USA i Asii a Tichomoří.,

2010 pro prezentaciedit

v roce 2010 začala Nvidia partnerství s Audi pro napájení svých vozů “ dashboardy. Tyto GPU Tegra poháněly palubní desku automobilů a nabízely zvýšenou funkčnost navigačním a zábavním systémům automobilů. Pokrok v technologii GPU v automobilech pomohl posunout technologii vlastního řízení. Karty řady AMD Radeon HD 6000 byly vydány v roce 2010 a v roce 2011 společnost AMD vydala své diskrétní GPU řady 6000m, které mají být použity v mobilních zařízeních. Řada grafických karet Kepler od společnosti Nvidia vyšla v roce 2012 a byla použita v kartách řady Nvidia 600 A 700., Funkce v této nové mikroarchitektuře GPU zahrnovala GPU boost, technologii, která upravuje rychlost hodin grafické karty tak, aby ji zvýšila nebo snížila podle jejího výkonu. Mikroarchitektura Kepler byla vyrobena v procesu 28 nm.

PS4 a Xbox One byly vydány v roce 2013, oba používají GPU založené na AMD Radeon HD 7850 a 7790. Nvidia Kepler řada GPU byl následován Maxwell linie, vyrobené na stejném procesu., Čipy 28 nm od společnosti Nvidia byly vyrobeny společností TSMC, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, která v té době vyráběla pomocí procesu 28 nm. Ve srovnání s technologií 40 nm z minulosti umožnil tento nový výrobní proces zvýšení výkonu o 20 procent při nižším výkonu. Náhlavní soupravy virtuální reality mají velmi vysoké systémové požadavky. Výrobci náhlavní soupravy VR doporučili GTX 970 a R9 290X nebo lepší v době jejich vydání. Pascal je další generace spotřebitelských grafických karet Nvidia vydaných v roce 2016., Řada karet GeForce 10 je pod touto generací grafických karet. Vyrábějí se pomocí výrobního procesu 16 nm, který se zlepšuje při předchozích mikroarchitekturách. Nvidia vydala jednu non-consumer kartu pod novou architekturou Volta, Titan V. změny z Titan XP, Pascal high-end karty, zahrnují zvýšení počtu CUDA jader, přidání tensor jader, a HBM2., Tenzor jader jsou jádra speciálně navržen pro hluboké učení, zatímco high-bandwidth paměti je on-die, zaplněný, nižší taktované paměti, které nabízí extrémně široké paměťové sběrnice, která je užitečná pro Titan V“účelu. Chcete-li zdůraznit, že Titan V není herní karta, Nvidia odstranila příponu „GeForce GTX“, kterou přidává ke spotřebitelským herním kartám.

Na 20. srpna 2018, Nvidia zahájila RTX 20 série Gpu, které přidávají ray-trasování jádra Gpu, zlepšuje jejich výkon na světelné efekty. Polaris 11 a Polaris 10 GPU od AMD jsou vyrobeny procesem 14 nanometrů., Jejich vydání má za následek podstatné zvýšení výkonu na watt grafických karet AMD. AMD má také vydala Vega Gpu řady pro high-end trh jako konkurent Nvidia“s high-end Pascal karty, také s HBM2, jako je Titan V.

V roce 2019, AMD vydala nástupce svého Graphics Core Next (GCN) mikroarchitektury/instrukční sadu. První produktovou řadou, která představovala první generaci rDNA, byla řada grafických karet Radeon RX 5000, která byla později spuštěna 7.července 2019., Později společnost oznámila, že nástupce mikroarchitektury RDNA bude obnovením. Nová mikroarchitektura, přezdívaná jako RDNA 2, byla údajně naplánována na vydání ve 4.čtvrtletí 2020.

AMD představila Radeon RX 6000 série, jeho next-gen RDNA 2 grafické karty s podporou hardwarové akcelerované ray tracing v online akci na 28. října roku 2020. Sestava se zpočátku skládá z RX 6800, RX 6800 XT a RX 6900 XT. RX 6800 a 6800 XT byl spuštěn 18. listopadu 2020, přičemž RX 6900 XT byl vydán 8.prosince 2020., Varianty RX 6700 a RX 6700 XT, které jsou založeny na Navi 22, by měly být spuštěny v první polovině roku 2021.

PlayStation 5 a Xbox Series X A Series s byly vydány v roce 2020, oba používají GPU založené na mikroarchitektuře RDNA 2 s proprietárními vylepšeními a různými konfiguracemi GPU v implementaci každého systému.

GPU companiesEdit

mnoho společností vyrobilo GPU pod řadou značek. V roce 2009, Intel, Nvidia a AMD/ATI byl podíl na trhu vůdce, s 49.4%, 27,8% a 20.6% podíl na trhu, respektive., Tato čísla však zahrnují integrovaná grafická řešení Intel jako GPU. Nepočítáme-li je, Nvidia a AMD od roku 2018 ovládají téměř 100% trhu. Jejich podíl na trhu je 66% a 33%. Kromě toho S3 Graphics a Matrox produkují GPU.Moderní smartphony také používají většinou Adreno GPU od Qualcomm, PowerVR GPU od Imagination Technologies a Mali GPU od ARM.