Graphics processing unit (Norsk)

1970sEdit

Arcade-system brett har vært ved hjelp av spesialiserte grafikk kretser siden 1970-tallet. I begynnelsen av video spill og maskinvare, RAM-for-ramme-bufferen var dyrt, så video chips composited data sammen som displayet ble gjennomsøkt ut på skjermen.,

En spesialisert fat girspak krets ble brukt til å hjelpe CPU animere framebuffer grafikk for ulike 1970-tallet arcade spill fra Midtveis og Taito, for eksempel Pistol Kampen (1975), Sea Wolf (1976) og Space Invaders (1978). Den Namco Galaxian arcade system i 1979 brukt spesialisert grafikk maskinvare som støtter RGB-farge, multi-farget sprites og tilemap bakgrunn. Den Galaxian maskinvaren ble mye brukt under golden age of arcade-spill, av spill selskaper som Namco, Centuri, Gremlin, Irem, Konami, Midway, Nichibutsu, Sega og Taito.,

I hjemmemarkedet, Atari 2600 i 1977 brukte en video girspak kalt Tv-Interface Adapter. Atari 8-biters datamaskiner (1979) hadde ANTIC, en video prosessor som tolkes instruksjoner som beskriver en «vis liste»—måten scan linjer kart til bestemte punktgrafikk eller modiene og hvor minnet er lagret (slik at det ikke trenger å være en sammenhengende ramme buffer)., 6502 maskin kode subrutiner kunne bli utløst av scan linjer ved å sette en bit på et vis liste instruksjon. ANTIC også støttet jevn vertikal og horisontal rulling uavhengig av CPU.

1980sEdit

NEC µPD7220 var den første implementeringen av PC-grafikk prosessor skjerm som en eneste Stor Skala Integrasjon (LSI) integrert krets chip, slik at design av lav-kost, høy ytelse video grafikk-kort slik som de som er fra Nummer Ni Visuell Teknologi., Det ble den mest kjente GPU frem til midten av 1980-tallet. Det var det første fullt integrert VLSI (very large-scale integration) metal-oxide-semiconductor (NMOS) grafikk prosessor skjerm for Pc-er, støttet opp til 1024×1024 oppløsning, og la grunnlaget for den nye PC-grafikk markedet. Den ble brukt i en rekke grafikk kort, og ble lisensiert for kloner for eksempel Intel 82720, den første av Intel»s graphics processing enheter., Williams Elektronikk arcade spill Robotron 2084, Joust, Sinistar, og Bobler, alle utgitt i 1982, inneholder tilpassede blitter-chips for å operere på 16-farge punktgrafikk.

I 1984, Hitachi utgitt ARTC HD63484, den første store CMOS-grafikk prosessor for PC. Den ARTC var i stand til å vise opp til 4K-oppløsning når du er i svart-hvitt-modus, og den ble brukt i en rekke PC-grafikk kort og terminaler i løpet av slutten av 1980-tallet. I 1985, Commodore Amiga omtalt en tilpasset grafikk-brikke, med en blitter-enhet akselererende bitmap manipulasjon, linje tegn, og området fylle funksjoner., Inkludert er også en coprocessor med sin egen enkle instruksjoner sett, er i stand til å manipulere grafikk maskinvare registrerer i sync med video bredde (f.eks. for per-scanline palett brytere, sprite multiplexing, og maskinvare windowing), eller å kjøre blitter. I 1986, Texas Instruments utgitt TMS34010, det første fullt programmerbar grafikk prosessor. Det kan kjøre til generell kode, men det hadde en grafikk-orientert instruksjonssett. I løpet av 1990-1992, denne brikken ble grunnlaget for Texas Instruments Grafikk Arkitektur («TRE») Windows-akseleratorkort.,

I 1987, IBM 8514 grafikk system ble utgitt som en av de første skjermkort for IBM PC-kompatible kort til å implementere fast-funksjonen 2D primitives i elektronisk maskinvare. Skarpe»s X68000, utgitt i 1987, brukes en tilpasset grafikk-brikkesett med en 65,536 fargepalett og maskinvare for sprites, rulling, og flere playfields, slutt å tjene som en utvikling maskin for Capcom»s CP-System arcade styret., Fujitsu senere konkurrerte med FM Towns datamaskinen, utgitt i 1989 med støtte for full 16,777,216 color palette. I 1988 ble den første dedikerte mangekantet 3D-grafikk styrene ble innført i arkader med Namco System 21 Taito Air-Systemet.

IBM»s proprietære Video Graphics Array (VGA) vis-standarden ble innført i 1987, med en maksimal oppløsning på 640×480 piksler., I November 1988, NEC Hjemme Elektronikk kunngjorde etableringen av Video Electronics Standards Association (VESA) for å utvikle og fremme en Super VGA (SVGA) skjermen standard som en etterfølger til IBM ‘ s proprietære standard VGA-skjerm. Super VGA aktivert grafikk vise oppløsninger på opp til 800×600 piksler, en 36% økning.

1990sEdit

I 1991, S3 Graphics introdusert S3 86C911, som sin designere oppkalt etter den Porsche 911 som en indikasjon på ytelsen øke det lovet., Den 86C911 gytt en rekke etterfølgere: av 1995, alle de store PC-grafikk chip produsentene hadde lagt 2D anti-støtte til sine chips. På denne tiden, er fast-funksjonen Windows hurtigvalg hadde overgått dyre generell grafikk coprocessors i Windows-ytelse, og disse coprocessors falmet bort fra PC-markedet.

gjennom Hele 1990-tallet, 2D GUI akselerasjon fortsatte å utvikle seg. Som produksjon evner bedre, så gjorde grad av integrasjon av grafikk chips., Flere Apier (application programming interfaces) kom for en rekke oppgaver, som for eksempel Microsoft»s WinG grafikk bibliotek for Windows-3.x, og deres senere DirectDraw grensesnitt for maskinvareakselerasjon av 2D-spill i Windows 95 og senere.

I begynnelsen og midten av 1990-tallet, har real-time 3D-grafikk ble stadig mer vanlig i arcade -, pc-og konsoll-spill, noe som førte til en økende offentlig etterspørsel for maskinvare-akselerert 3D-grafikk., Tidlige eksempler på masse-markedet for 3D-grafikk maskinvare kan bli funnet i arcade-system brett som Sega Modell 1, Namco Systemet 22, og Sega Modell 2, og femte generasjons spillkonsoller som Saturn, PlayStation og Nintendo 64. Arcade systemer som Sega Modell 2 og Namco Magic Kanten Hornet Simulator i 1993 var i stand til maskinvare-T&L (forvandle, klipping, og belysning) år før de blir vist i forbruker-grafikkort. Noen systemer som brukes Dsp å akselerere transformasjoner., Fujitsu, som jobbet på Sega Modell 2 arcade-systemet, begynte arbeidet med å integrere T&L til en enkelt LSI-løsning for bruk i hjem datamaskiner i 1995; Fujitsu Pinolite, den første 3D-geometri-prosessor for personlige datamaskiner, utgitt i 1997. Den første maskinvare-T&L GPU på home video spillkonsoller var Nintendo 64″s Virkeligheten Coprocessor, utgitt i 1996., I 1997, Mitsubishi utgitt 3Dpro/2MP, en fullverdig GPU i stand til transformasjon og belysning, for arbeidsstasjoner og Windows NT skrivebord, ATi utnyttet det for deres FireGL 4000 grafikkort, utgitt i 1997.

begrepet «GPU» ble skapt av Sony i referanse til 32-bit Sony GPU (utviklet av Toshiba) i PlayStation video spillkonsoll, utgitt i 1994.

I PC world kjent mislyktes i første forsøk for lave kostnader 3D-grafikk chips var S3 ViRGE, ATI Rage, og Matrox Mystikk. Disse brikkene i hovedsak var i forrige generasjon, 2D aktiviteter med 3D-funksjoner boltet på., Mange ble til og med pin-kompatibel med tidligere generasjon chips for enkel implementering og minimal kostnad. I utgangspunktet, ytelse 3D-grafikk var bare mulig med diskret styrene dedikert til å akselerere 3D-funksjoner (og mangler 2D GUI anti-helt) som PowerVR og 3dfx Voodoo. Men, som industri-teknologien fortsetter å utvikle seg, video, 2D GUI akselerasjon og 3D-funksjonalitet var alt integrert i én brikke. Gjengivelse»s Verite brikkesett var blant de første til å gjøre dette godt nok til å være verd å merke., I 1997, Gjengivelse gikk et skritt videre ved å samarbeide med Hercules og Fujitsu på en «Thriller Conspiracy» – prosjektet som kombinerte en Fujitsu FXG-1 Pinolite geometri-prosessor med en Vérité V2200 kjernen for å skape et grafikkort med en full T&L motor år før Nvidia ‘ s GeForce 256. Dette kortet er utformet for å redusere belastningen som er plassert på system»s CPU, aldri gjort det til markedet.,

OpenGL dukket opp i det tidlige «90s som en profesjonell grafikk API, men opprinnelig led fra ytelsesproblemer som lot den Gli API for å gå inn i og bli en dominerende kraft på PC i slutten «på 90-tallet. Imidlertid, disse problemene ble raskt overvunnet, og den Glir API falt av veikant. Programvare implementeringer av OpenGL var vanlig i løpet av denne tiden, selv om påvirkning av OpenGL til slutt førte til utbredt maskinvare. Over tid, en paritet dukket opp mellom funksjoner som tilbys i maskinvare, og de tilbys i OpenGL., DirectX ble populært blant Windows-spill utviklere i løpet av slutten av 90-tallet. I motsetning til OpenGL, Microsoft insisterte på å gi streng en-til-en støtte for maskinvare. Tilnærmingen laget DirectX mindre populær som en frittstående grafikk API utgangspunktet, siden mange Gpu-er, forutsatt sine egne spesifikke funksjoner, som eksisterende OpenGL-programmer allerede var i stand til å dra nytte av, og etterlater DirectX ofte en generasjon bak. (Se: Sammenligning av OpenGL og Direct3D.,)

Over tid, Microsoft begynte å jobbe tettere med maskinvare utviklere, og begynte å målrette versjoner av DirectX for å sammenfalle med de som støtter grafikk maskinvare. Direct3D 5.0 ble den første versjonen av den gryende API for å få utbredt adopsjon i spillmarkedet, og det konkurrerte direkte med mange flere-maskinvare-spesifikke, ofte proprietære grafikk biblioteker, mens OpenGL har beholdt en sterk følgende. Direct3D-7.,0 introduserte støtte for maskinvare-akselerert transform og lighting (T&L) for Direct3D, mens OpenGL hadde denne muligheten allerede eksponert fra starten. 3D-akseleratorkort flyttet utover det å være bare enkelt rasterizers for å legge til en annen betydelig maskinvare scenen til 3D-rendering pipeline. Nvidia GeForce 256 (også kjent som NV10) var den første forbruker-nivå kort sluppet på markedet med maskinvare-akselerert T&L, mens profesjonelle 3D-kort allerede hadde denne evnen., Hardware transform og lighting, både allerede eksisterende funksjoner av OpenGL, kom til forbruker-nivå maskinvare i det «90s, og sette presedens for senere pixel shader og vertex shader-enheter som var langt mer fleksibel og programmerbare.

2000 til 2010Edit

Nvidia var første til å produsere en chip i stand til programmerbare skyggelegging; GeForce 3 (kode heter NV20). Hver piksel kan nå bli behandlet av en kort «program» som kan inkludere ekstra bilde teksturer som input, og hver geometriske vertex kan på samme måte bli behandlet av et kort program før det ble projisert på skjermen., Brukes i Xbox-konsollen, det konkurrerte med PlayStation 2, som brukes en tilpasset vektor enhet for maskinvare-akselerert vertex behandling; ofte referert til VU0/VU1. De tidligste inkarnasjoner av shader kjøring av motorer som brukes i Xbox ikke var generell og kunne ikke kjøre vilkårlig pixel-koden. Hjørner og punkter som ble behandlet av forskjellige enheter som hadde sine egne ressurser med pixel shaders å ha mye strengere begrensninger (det blir som de blir utført på et mye høyere frekvenser enn med noder)., Pixel skraverer motorer var faktisk mer beslektet med en svært lett å tilpasse funksjonen blokkere og didn»t virkelig «kjør» et program. Mange av disse forskjellene mellom vertex og pixel skraverer ble ikke behandlet før mye senere med Unified Shader Model.

Av oktober 2002, med innføringen av ATI Radeon 9700 (også kjent som R300), the world»s første Direct3D 9.0-akselerator, piksel-og verteksshadere kunne gjennomføre tilbakekobling og langvarig flytende punkt matematikk, og ble raskt bli så fleksibel som Cpuer, men størrelsesordener raskere for bilde-matrise operasjoner., Pixel skraverer er ofte brukt for bump mapping, som legger til tekstur, for å gjøre et objekt ser skinnende, kjedelig, tungt, eller enda en runde eller ekstrudert.

Med innføringen av Nvidia GeForce 8-serien, og deretter nye generisk stream processing unit Gpu ble en mer generalisert dataenheter., I dag, parallelt Gpuer har begynt å gjøre computational vei mot CPU, og en subfield av forskning, kalt GPU Computing eller GPGPU for Generell Databehandling på GPU, har funnet sin vei inn i felt så forskjellige som maskinlæring, oljeleting, vitenskapelige bildebehandling, lineær algebra, statistikk, 3D-rekonstruksjon og selv opsjoner priser besluttsomhet. GPGPU på den tiden var forløperen til det som nå kalles en beregne shader (f.eks., CUDA, OpenCL, DirectCompute) og faktisk utnyttet maskinvaren til en viss grad, ved å behandle data som sendes til algoritmer som tekstur kart og gjennomføring av algoritmer ved å tegne en trekant eller en quad med en passende pixel shader. Dette er åpenbart innebærer noen kostnader siden enheter som Scan Converter er involvert der de er»t virkelig trengte (eller er trekanten manipulasjoner selv et problem—bortsett fra å påberope pixel shader). Gjennom årene, er energiforbruket Gpu-er har økt, og for å klare det, flere teknikker har blitt foreslått.,

Nvidia»s CUDA-plattformen, som først ble introdusert i 2007, var den tidligste allment vedtatt programmering modell for GPU computing. Mer nylig OpenCL har blitt bredt støttet. OpenCL er en åpen standard definert av Khronos Group, som gir mulighet for utvikling av kode for både Gpu og Cpu-med fokus på portabilitet. OpenCL løsninger støttes av Intel, AMD, Nvidia, og ARM, og ifølge en fersk rapport fra Evan»s Data, OpenCL er GPGPU utvikling plattform som mest brukes av utviklere i både USA og Asia Pacific.,

2010 til presentEdit

I 2010, Nvidia begynte et samarbeid med Audi til å drive sine biler» oversikter. Disse Tegra Gpu-er var drift av biler» dashboard, som gir økt funksjonalitet til biler» navigasjon og underholdning systemer. Fremskritt i GPU-teknologi i biler har bidratt til å presse deg selv-kjører teknologi. AMD»s Radeon HD 6000-Serien kort som ble utgitt i 2010 og i 2011, AMD lanserte sine 6000M Serien diskret Gpu-er som skal brukes i mobile enheter. Kepler-linje for grafikk kort fra Nvidia kom ut i 2012 og ble brukt i Nvidia»s 600 og 700-serien kort., En funksjon i denne nye GPU microarchitecture inkludert GPU boost, en teknologi som justerer klokke-hastighet av et skjermkort for å øke eller senke det i henhold til sitt strømforbruk. Kepler-microarchitecture ble produsert på 28 nm prosessen.

PS4 og Xbox-En ble utgitt i 2013, de bruker begge Gpu-er basert på AMD»s Radeon HD 7850 og 7790. Nvidia»s Kepler linje Gpu ble etterfulgt av Maxwell linje, produsert på den samme prosessen., 28 nm chips av Nvidia ble produsert av TSMC, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, som var i produksjon ved hjelp av 28 nm prosessen på den tiden. I forhold til 40 nm-teknologi fra fortiden, denne nye produksjonsprosessen tillatt en 20 prosent økning i ytelse og trekke mindre strøm. Virtuell virkelighet hodetelefoner har veldig høye krav til systemet. VR headset produsenter anbefalt GTX 970 og R9 290X eller bedre på tidspunktet for løslatelsen. Pascal er neste generasjon av forbruker-grafikkort med Nvidia lansert i 2016., GeForce 10-serien av kortene er i denne generasjonen av grafikk-kort. De er laget med 16 nm produksjonsprosess som forbedrer ved forrige microarchitectures. Nvidia har lansert en ikke-forbruker-kortet under den nye Volta arkitektur, Titan V. Endringer fra Titan XP, Pascal»s high-end-kortet, er blant annet en økning i antall CUDA-kjerner, tillegg av tensoren kjerner, og HBM2., Tensoren kjerner er kjerner som er spesielt utformet for dyp læring, mens high-bandwidth minnet er på dør, stablet, lavere klokket minne som tilbyr et svært bredt minne buss som er nyttig for Titan V»s formål. For å understreke at Titan V er ikke et spill-kort, Nvidia fjernet «GeForce GTX» suffiks det legger til forbruker gaming kort.

På August 20, 2018, Nvidia lansert RTX 20-serien Gpu som legger ray-tracing kjerner til Gpu-er, å forbedre sin ytelse på lyseffekter. Polaris 11 og Polaris 10 Gpu-er fra AMD er fabrikkert av en 14-nanometer-prosessen., Løslatelsen resulterer i en vesentlig økning i ytelse per watt for AMD-skjermkort. AMD har også utgitt på Vega Gpu-serien for high end markedet som en konkurrent til Nvidia»s high end Pascal-kort, også med HBM2 som Titan V.

I 2019, AMD lanserte etterfølgeren til sin Graphics Core Next (GCN) microarchitecture/instruksjonssett. Kalt som RDNA, det første produktet lineup med den første generasjonen av RDNA var Radeon RX 5000 serie med skjermkort, som senere ble lansert i juli 7, 2019., Senere, annonserte selskapet at etterfølgeren til RDNA microarchitecture ville være en oppdatering. Kalt som RDNA 2, den nye microarchitecture var angivelig planlagt for utgivelse i Q4 2020.

AMD avduket Radeon RX 6000-serien, sin neste-generasjons RDNA 2-grafikkort med støtte for maskinvare-akselerert ray tracing på et online event på oktober 28, 2020. Lagoppstillingen i utgangspunktet består av RX 6800, RX 6800 XT og RX 6900 XT. RX 6800 6800 og XT lansert på November 18, 2020, med RX 6900 XT blir utgitt i desember 8, 2020., RX 6700 og RX 6700 XT varianter, som er basert på Navi-22 er forventet å starte i første halvdel av 2021.

PlayStation 5 og Xbox Serien X-og S-Serien ble lansert i 2020, og at de begge bruker Gpu-er basert på RDNA 2 microarchitecture med proprietær tilpasninger og ulike GPU-konfigurasjoner i hvert system»s gjennomføringen.

GPU companiesEdit

Mange selskaper har produsert Gpu under en rekke merkenavn. I 2009, Intel, Nvidia og AMD/ATI var markedsandelen ledere, med 49.4%, 27.8% og 20,6% markedsandel på hhv., Imidlertid, disse tallene inkluderer Intel»s integrerte grafikkløsninger som Gpu-er. Ikke telle dem, Nvidia og AMD kontrollere nesten 100% av markedet som i 2018. Deres respektive markedsandeler er 66% og 33%. I tillegg, S3 Graphics og Matrox produsere Gpu-er.Moderne smarttelefoner kan også bruke det meste Adreno Gpu-er fra Qualcomm, PowerVR Gpu-er fra Imagination Technologies, og Mali Gpu-er fra ARM.