Graphics processing unit (Dansk)

1970sEdit

Arcade system bestyrelser har været ved hjælp af specialiserede grafik kredsløb siden 1970’erne. I begyndelsen af video spil, hardware, RAM for rammen buffere var dyrt, så video-chips brugt data sammen som skærmen blev scannet ud på skærmen.,

En specialiseret tønde shifter kredsløb blev brugt til at hjælpe CPU animere framebuffer-grafik til forskellige 1970’erne arcade spil fra Midway og Taito, såsom Gun Fight (1975), Sea Wolf (1976) og Space Invaders (1978). Namco Gala .ian arcade system i 1979 brugte specialiseret grafikhard .are, der understøtter RGB-farve, flerfarvede sprites og tilemap-baggrunde. Den Galaxian hardware blev udbredt i løbet af den gyldne alder af arcade videospil, ved spil virksomheder som Namco, Centuri, Gremlin, Irem, Konami, Midway, Nichibutsu, Sega og Taito.,

I det indre marked, Atari 2600-i 1977 brugt en video shifter kaldet Tv-Interface Adapter. Atari 8-bit computere (1979) havde ANTIC, en videoprocessor, der fortolkede instruktioner, der beskriver en “displayliste”—den måde, scanningslinjerne kortlægger til specifikke bitmappede eller tegntilstande, og hvor hukommelsen er gemt (så der behøvede ikke at være en sammenhængende rammebuffer)., 6502 maskine kode subrutiner kunne udløses på scan linjer ved at sætte en smule på en skærm liste instruktion. ANTIC understøttede også glat lodret og vandret rulning uafhængigt af CPU ‘ en.

1980sEdit

NEC µPD7220 var den første gennemførelse af en PC grafik processor som en enkelt, Stor-Skala Integration (LSI), integrerede kredsløb chip, der muliggør design af low-cost, high-performance video-grafik kort som dem fra Nummer Ni Visuel Teknologi., Det blev den bedst kendte GPU op til midten af 1980’erne. Det var den første fuldt integrerede VLSI (very large-scale integration) metal-oxid-halvleder (NMOS) grafik processor til Pc ‘ er, der understøttes op til 1.024 x 1.024 beslutning, og lagde grundstenen til den nye PC grafik marked. Det blev brugt i en række grafikkort, og blev licenseret til kloner såsom Intel 82720, den første af Intel”s grafik behandlingsenheder., Williams Elektronik arcade spil Robotron 2084, Joust, Sinistar, og Bobler, alle udgivet i 1982, indeholder brugerdefinerede blitter chips for drift på 16-farve bitmaps.

i 1984 udgav Hitachi ARTC HD63484, den første store CMOS-grafikprocessor til PC. Den ARTC var i stand til at vise op til 4K-opløsning når du er i sort / hvid mode, og det blev brugt i en række PC-grafik kort og terminaler i slutningen af 1980’erne. I 1985, Commodore Amiga fremhævede en brugerdefineret grafik chip, med en blitter enhed fremskynde bitmap manipulation, line uafgjort, og området udfylde funktioner., Der er også inkluderet et coprocessor med sin egen simple instruktionssæt, der er i stand til at manipulere grafik hardware registre i sync med video-beam (fx for per-scanline palet skifter, sprite multiplexing, og hardware windows), eller køre blitter. I 1986 udgav te .as Instruments TMS34010, den første fuldt programmerbare grafikprocessor. Det kunne køre generelle formål kode, men det havde en grafik-orienteret instruktion sæt. I løbet af 1990-1992 blev denne chip grundlaget for te .as Instruments Graphics Architecture (“TIGA”) Windowsindo .s accelerator-kort.,

i 1987 blev IBM 8514-grafiksystemet frigivet som et af de første videokort til IBM PC-kompatible til at implementere 2D-primitiver med fast funktion i elektronisk hard .are. Skarpe”s X68000, udgivet i 1987, har brugt en brugerdefineret grafik chipset med en 65,536 color paletten og hardware støtte til sprites, rulning, og flere playfields, i sidste ende tjener som en udvikling maskine, for Capcom”s CP System arcade bestyrelsen., Fujitsu konkurrerede senere med fm to .ns computer, udgivet i 1989 med støtte til en fuld 16.777.216 farvepalet. I 1988 blev de første dedikerede polygonale 3D-grafikkort introduceret i arkader med Namco System 21 og Taito Air System.

IBM”s proprietære Video Graphics Array (VGA) display standard blev indført i 1987, med en maksimal opløsning på 640×480 pixels., I November 1988, NEC, Hjemme-Elektronik annoncerede oprettelsen af Video Electronics Standards Association (VESA) at udvikle og fremme en Super VGA (SVGA) computer skærm standard som en efterfølger til IBM”s proprietære standard VGA-skærm. Super VGA aktiverede grafikdisplayopløsninger op til 800 600 600 pi .els, en stigning på 36%.

1990sEdit

I 1991, S3 Graphics indført S3 86C911, som designerne opkaldt efter den Porsche 911, som en indikation af at øge effektiviteten på det lovede., 86C911 skabte en række efterlignere: i 1995 havde alle større PC-grafikchipproducenter tilføjet 2D-accelerationsstøtte til deres chips. På dette tidspunkt havde fixedindo .s-acceleratorer med fast funktion overgået dyre generelle grafiske coprocessorer i performanceindo .s-ydeevne, og disse coprocessorer falmede væk fra PC-markedet.

gennem 1990 ‘ erne fortsatte 2D GUI-accelerationen med at udvikle sig. Efterhånden som produktionskapaciteten blev forbedret, gjorde niveauet for integration af grafikchips det også., Yderligere application programming interfaces (API ‘er) ankom til en række opgaver, såsom Microsoft”s Winging graphics library til Windowsindo .s 3.Direc, og deres senere Directdra.interface til Hard .are acceleration af 2D-spil i Windowsindo .s 95 og nyere.

i de tidlige og midten af 1990 ‘ erne blev real – time 3D-grafik stadig mere almindelig i arkade -, computer-og konsolspil, hvilket førte til en stigende offentlig efterspørgsel efter hard .are-accelereret 3D-grafik., Tidlige eksempler på masse-marked 3D-grafik hardware kan findes i arcade system nævn såsom Sega Model 1, Namco System 22, og Sega Model 2, og den femte generation af video-spil konsoller som Saturn, PlayStation og Nintendo 64. Arcade-systemer såsom Sega Model 2 og Namco Magic Kant Hornet Simulator i 1993 var i stand til hardware T&L (transform, klipning, og belysning) år, før de vises i forbruger-grafikkort. Nogle systemer brugte DSP ‘ er til at accelerere transformationer., Fujitsu, som arbejdede på Sega Model 2 arcade system, begyndte at arbejde på at integrere T&L i en enkelt LSI løsning til brug i hjemmet computere i 1995, og den Fujitsu Pinolite, den første 3D-geometri-processor til personlige computere, udgivet i 1997. Den første hardware T&L GPU på home video game konsoller var Nintendo 64″s Virkeligheden Coprocessor, udgivet i 1996., I 1997, Mitsubishi udgivet den 3Dpro/2MP, en fuldt udstyret GPU i stand til transformation og belysning, til arbejdsstationer og Windows NT desktops; ATi brugt det til deres FireGL 4000 grafikkort, udgivet i 1997.

udtrykket “GPU” blev opfundet af Sony med henvisning til 32-bit Sony GPU (designet af Toshiba) i PlayStation videospilkonsol, udgivet i 1994.

i PC-verdenen var bemærkelsesværdige mislykkede første forsøg på billige 3D-grafikchips S3 ViRGE, ATI Rage og Matro.Mysti .ue. Disse chips var i det væsentlige tidligere generation 2D acceleratorer med 3D-funktioner boltet på., Mange var endda pin-kompatible med de tidligere generations chips for at lette implementeringen og minimale omkostninger. Oprindeligt var ydeevne 3D-grafik kun mulig med diskrete tavler dedikeret til at accelerere 3D-funktioner (og mangler 2D GUI-acceleration helt) såsom Po .ervr og 3DF.Voodoo. Men da produktionsteknologien fortsatte med at udvikle sig, blev video, 2D GUI acceleration og 3D-funktionalitet alle integreret i en chip. Rendition ” s Verite chipsæt var blandt de første til at gøre dette godt nok til at være værd at bemærke., I 1997, Overførsler gik et skridt videre ved at samarbejde med Hercules og Fujitsu på en “Thriller Sammensværgelse” – projekt, der kombinerede en Fujitsu FXG-1 Pinolite geometri processor med en Vérité V2200 centrale for at skabe en grafik-kort med en fuld T&L motor år, før Nvidia”s GeForce 256. Dette kort, designet til at reducere belastningen placeret på systemets”s CPU, aldrig gjort det til markedet.,

OpenGL dukkede op i begyndelsen “af 90’erne som en professionel grafik-API, men oprindeligt blev ramt af problemer med ydeevnen, at der kunne Glide API til at træde ind og blive en dominerende kraft på PC’ en i slutningen “af 90’erne. Men disse spørgsmål blev hurtigt overvundet, og den Glide API faldt af i svinget. Soft .areimplementeringer af OpenGL var almindelige i løbet af denne tid, skønt indflydelsen fra OpenGL til sidst førte til udbredt hard .are support. Over tid opstod der en paritet mellem funktioner, der tilbydes i Hard .are, og dem, der tilbydes i OpenGL., Direct. blev populær blandt developersindo .s-spiludviklere i slutningen af 90 ‘ erne.i modsætning til OpenGL insisterede Microsoft på at levere streng en-til-en-support af Hard .are. Fremgangsmåden gjorde Direct.mindre populær som en selvstændig grafik API oprindeligt, da mange GPU ‘ er leverede deres egne specifikke funktioner, som eksisterende OpenGL-applikationer allerede kunne drage fordel af, hvilket efterlod Direct. ofte en generation bag. (Se: Sammenligning af OpenGL og Direct3D.,)

over tid begyndte Microsoft at arbejde tættere sammen med hard .areudviklere og begyndte at målrette udgivelserne af Direct.for at falde sammen med dem fra den understøttende grafikhard .are. Direct3D 5,0 blev den første version af den spirende API til at få udbredt anvendelse i gaming markedet, og det konkurrerede direkte med mange flere-hardware-specifikke, ofte proprietære programmer, mens OpenGL-fastholdt en stærk følgende. Direct3D 7.,0 introduceret støtte til Hard .are-accelereret transformation og belysning (t&L) for Direct3D, mens OpenGL havde denne evne allerede udsat fra starten. 3D accelerator kort flyttet ud over at være blot simple rasteriizersers at tilføje en anden væsentlig hard .are fase til 3D rendering pipeline. Nvidia GeForce 256 (også kendt som NV10) var den første forbruger-niveau kort frigivet på markedet med hardware-accelereret T&L, mens professionel 3D-kort, som allerede havde denne evne., Hardware transform and lighting, både allerede eksisterende funktioner i OpenGL, kom til forbruger-niveau hardware i “90’erne og skabte præcedens for senere pixel shader-og vertex shader enheder, som var langt mere fleksible og programmerbare.

2000 til 2010Edit

Nvidia var først til at producere en chip i stand til programmerbar skygge; GeForce 3 (kodenavnet nv20). Hver pi .el kunne nu behandles af et kort “program”, der kunne indeholde yderligere billedteksturer som input, og hvert geometrisk toppunkt kunne ligeledes behandles af et kort program, før det blev projiceret på skærmen., Brugt i consolebo. – konsollen konkurrerede det med PlayStation 2, der brugte en brugerdefineret vektorenhed til Hard .are accelereret Verte .behandling; almindeligvis henvist til VU0/VU1. De tidligste inkarnationer af shader-eksekveringsmotorer, der blev brugt i .bo., var ikke generelle formål og kunne ikke udføre vilkårlig pi .elkode. Vertices og pixels blev behandlet af forskellige enheder, som havde deres egne ressourcer med pixel shaders, der har en meget strammere begrænsninger (da de er udført i meget højere frekvenser end med vertices)., Pi .el skygge motorer var faktisk mere beslægtet med en meget tilpasselig funktion blok og didn”t virkelig “køre” et program. Mange af disse forskelle mellem Verte.og Pi .elskygge blev først behandlet meget senere med Unified Shader-modellen.

i oktober 2002, med indførelsen af ATI Radeon 9700 (også kendt som R300), verdens første Direct3D 9.0 accelerator, pixel-og vertex-shaders kunne gennemføre looping og langvarige floating point math, og var hurtigt ved at blive så fleksible som Cpu ‘ er, men størrelsesordener hurtigere for billede-matrix operationer., Pi .el skygge bruges ofte til bump kortlægning, som tilføjer tekstur, at gøre et objekt ser skinnende, kedelig, ru, eller endda runde eller ekstruderet.

med indførelsen af NVIDIA GeForce 8-serien, og derefter nye generiske stream processing unit GPU ‘ er blev en mere generaliseret computerenheder., I dag, parallelt Gpu ‘er er begyndt at gøre beregningsmæssige indhug mod CPU, og et underfelt af forskning, døbt GPU Computing eller GPGPU for General Purpose Computing på GPU’ en, har fundet vej til så forskellige områder som machine learning, olieefterforskning, videnskabelige billedbehandling, lineær algebra, statistik, 3D-rekonstruktion og selv aktieoptioner priser bestemmelse. GPGPU på det tidspunkt var forløberen til det, der nu kaldes en compute shader (f (, CUDA, OpenCL, DirectCompute) og faktisk misbrugt hardware til en vis grad, ved at behandle data videregives til algoritmer, som texture maps og udføre algoritmer, ved at tegne en trekant, eller quad-med en passende pixel shader. Dette indebærer naturligvis nogle generalomkostninger, da enheder som Scanningskonverteren er involveret, hvor de ikke rigtig er nødvendige (og heller ikke trekantmanipulationer er endda en bekymring—undtagen at påberåbe pi .el shader). I årenes løb er energiforbruget af GPU ‘ er steget, og for at styre det er der foreslået flere teknikker.,

Nvidia”s CUDA platform, først indført i 2007, var den tidligste bredt vedtaget programmering model for GPU computing. For nylig OpenCL er blevet bredt understøttet. OpenCL er en åben standard defineret af Khronos-gruppen, som giver mulighed for udvikling af kode til både GPU ‘er og CPU’ er med vægt på bærbarhed. OpenCL løsninger, der er understøttet af Intel, AMD, Nvidia, og ARM, og ifølge en nylig rapport fra Evan”s Data, OpenCL er GPGPU udviklingsplatform mest brugt af udviklere i både USA og Asien / Stillehavsområdet.,

2010 for at præsenteredit

i 2010 indledte Nvidia et partnerskab med Audi for at drive deres biler” dashboards. Disse Tegra GPU ‘er var kraftoverførsel biler” dashboard, tilbyder øget funktionalitet til biler ” navigation og underholdning systemer. Fremskridt inden for GPU-teknologi i biler har hjulpet med at skubbe selvkørende teknologi. AMD “s Radeon HD 6000 Serie kort blev udgivet i 2010 og i 2011, AMD udgivet deres 6000M serie diskrete GPU’ er, der skal bruges i mobile enheder. Den Kepler linje af grafikkort fra Nvidia kom ud i 2012 og blev brugt i Nvidia”s 600 og 700 serie kort., En funktion i denne nye GPU-mikroarkitektur inkluderede GPU boost, En teknologi, der justerer clockhastigheden på et videokort for at øge eller formindske det i henhold til dets strømtræk. Kepler-mikroarkitekturen blev fremstillet på 28 nm-processen.

PS4 og PSBO.One blev udgivet i 2013, de begge bruger GPU ‘er baseret på AMD”s Radeon HD 7850 og 7790. Nvidia “s Kepler linje af GPU’ er blev efterfulgt af Ma..ell linje, fremstillet på samme proces., 28 nm chips fra Nvidia blev fremstillet af TSMC, Tai .an Semiconductor Manufacturing Company, der producerede ved hjælp af 28 nm-processen på det tidspunkt. Sammenlignet med 40 nm-teknologien fra fortiden muliggjorde denne nye fremstillingsproces et 20 procent boost i ydelsen, mens den fik mindre strøm. Virtual reality headset har meget høje systemkrav. VR-headsetproducenter anbefalede gt.970 og R9 290. eller bedre på tidspunktet for deres frigivelse. Pascal er den næste generation af forbrugergrafikkort af Nvidia udgivet i 2016., GeForce 10-serien af kort er under denne generation af grafikkort. De er lavet ved hjælp af 16 nm fremstillingsprocessen, som forbedrer tidligere mikroarkitekturer. Nvidia har udgivet en ikke-forbruger-kort i henhold til den nye Volta arkitektur, Titan V. Ændringer fra Titan XP, Pascal”s high-end kort, omfatter en stigning i antallet af CUDA-kerner, tilsætning af tensor kerner, og HBM2., Tensor kerner er kerner specielt designet til dyb læring, mens høj båndbredde hukommelse er On-die, stablet, lavere-clocket hukommelse, der tilbyder en ekstremt bred hukommelse bus, der er nyttigt for Titan V”s tilsigtede formål. For at understrege, at Titan V ikke er et spilkort, fjernede Nvidia “GeForce GT.” – suffikset, det tilføjer til forbrugernes spilkort.

den 20.August 2018 lancerede Nvidia GPU ‘erne i RT. 20-serien, der tilføjer strålesporingskerner til GPU’ er, hvilket forbedrer deres ydeevne på lyseffekter. Polaris 11 og Polaris 10 GPU ‘ er fra AMD fremstilles ved en 14-nanometer proces., Deres udgivelse resulterer i en betydelig stigning i ydelsen pr. AMD har også udgivet Vega Gpu-serie til high-end markedet som en konkurrent til Nvidia”s høje ende Pascal-kort, der også byder på HBM2 som Titan V.

I 2019, AMD har udgivet efterfølgeren til deres Graphics Core Next (GCN) mikroarkitektur/instruktionssæt. Døbt som RDNA, den første produktlinje med den første generation af RDNA var Radeon R.5000-serien af videokort, som senere blev lanceret den 7. juli 2019., Senere meddelte virksomheden, at efterfølgeren til RDNA-mikroarkitekturen ville være en opdatering. Døbt som RDNA 2, blev den nye mikroarkitektur angiveligt planlagt til udgivelse i 4.kvartal 2020. AMD afslørede Radeon r.6000-serien, dets næste gen rDNA 2-grafikkort med understøttelse af Hard .areaccelereret strålesporing ved en online begivenhed den 28. oktober 2020. Lineup består oprindeligt af R.6800, r. 6800 andt og R. 6900 .t. R.6800 og 6800 .t blev lanceret den 18. November 2020, hvor R. 6900 .t blev frigivet den 8. December 2020., R.6700 og R. 6700 variantst varianter, som er baseret på Navi 22 forventes at lancere i første halvdel af 2021.

PlayStation 5 og Xbox-Serien X og Serien blev udgivet i 2020, de begge bruger Gpu ‘er baseret på RDNA 2 mikroarkitektur med proprietære tweaks og forskellige GPU konfigurationer i hver system”s gennemførelse.

GPU companiesEdit

mange virksomheder har produceret GPU ‘ er under en række mærkenavne. I 2009, Intel, Nvidia og AMD/ATI var markedsandelen ledere, med 49.4%, 27.8% og 20,6% i markedsandel på hhv., Men disse numre omfatter Intel “s integrerede grafikløsninger som GPU’ er. Ikke tæller dem, NVIDIA og AMD kontrollerer næsten 100% af markedet fra 2018. Deres respektive markedsandele er 66% og 33%. Derudover producerer S3 Graphics og Matro.GPU ‘ er.Moderne smartphones også bruge det meste Adreno Gpu ‘er fra Qualcomm, PowerVR Gpu’ er fra Imagination Technologies og Mali Gpu ‘ er fra ARM.