Unitatea de procesare grafică

1970sEdit

Arcade sistem de panouri au fost utilizați de specialitate grafică a circuitelor din 1970. La începutul lunii jocuri video hardware-ul, RAM-cadru tampoane fost scumpe, așa că cipuri video compozită date împreună ca display fost scanate de pe monitor.,un circuit specializat de schimbător de butoaie a fost folosit pentru a ajuta CPU-ul să animeze Grafica framebuffer pentru diverse jocuri arcade din anii 1970 de la Midway și Taito, cum ar fi Gun Fight (1975), Sea Wolf (1976) și Space Invaders (1978). Sistemul Namco Galaxian arcade din 1979 a folosit hardware grafic specializat care suportă culori RGB, sprite multicolore și fundaluri tilemap. Hardware-ul Galaxian a fost utilizat pe scară largă în timpul epocii de aur a jocurilor video arcade, de către companii de jocuri precum Namco, Centuri, Gremlin, Irem, Konami, Midway, Nichibutsu, Sega și Taito.,

În piața de acasă, Atari 2600, în 1977, a folosit un video schimbator numit Televiziune Interfață Adaptor. Calculatoarele Atari pe 8 biți (1979) au avut ANTIC, un procesor video care a interpretat instrucțiuni care descriu o „listă de afișare”-modul în care liniile de scanare se mapează la anumite moduri de bitmap sau de caractere și unde este stocată memoria (deci nu trebuie să existe un tampon de cadru contiguu)., 6502 subrutine cod mașină ar putea fi declanșate pe liniile de scanare prin setarea unui pic pe o instrucțiune listă de afișare. ANTIC sprijinit, de asemenea, defilare verticală și orizontală netedă independent de CPU.

1980sEdit

NEC µPD7220 a fost prima implementare a unui PC grafica procesor de afișare ca un singur Integrare pe Scara larga (LSI) circuit integrat cip, care să permită proiectarea de low-cost, de înaltă performanță grafică video, carduri, cum ar fi cele de la Numărul Nouă Tehnologie Vizuală., A devenit cel mai cunoscut GPU până la mijlocul anilor 1980. a fost primul procesor complet integrat VLSI (very large-scale integration) metal-oxide-semiconductor (NMOS) pentru PC-uri, suportat până la rezoluția 1024×1024 și a pus bazele pieței grafice PC emergente. Acesta a fost utilizat într-un număr de plăci grafice, și a fost licențiat pentru clone, cum ar fi Intel 82720, primul de unități de procesare grafică Intel”s., Williams Electronics arcade jocuri Robotron 2084, turnir, Sinistar, și Bubbles, toate lansate în 1982, conțin chips-uri personalizate blitter pentru operarea pe 16 bitmap-uri de culoare.în 1984, Hitachi a lansat ARTC HD63484, primul procesor grafic CMOS major pentru PC. ARTC a fost capabil să afișeze până la 4K rezoluție atunci când în modul monocrom, și a fost utilizat într-un număr de plăci grafice PC și terminale în timpul sfârșitul anilor 1980. în 1985, Commodore Amiga prezentat un cip grafic personalizat, cu o unitate blitter accelerarea manipulare bitmap, trage linie, și zona umple funcții., De asemenea, este inclus un coprocesor cu propriul set de instrucțiuni simplu, capabil să manipuleze registrele hardware grafice sincronizate cu fasciculul video (de exemplu, pentru comutatoarele paletei per-scanline, multiplexarea sprite și fereastra hardware) sau să conducă blitterul. În 1986, Texas Instruments a lansat TMS34010, primul procesor grafic complet programabil. Ar putea rula cod de uz general, dar a avut un set de instrucțiuni orientate spre grafică. În perioada 1990-1992, acest cip a devenit baza arhitecturii grafice Texas Instruments („TIGA”) carduri Windows accelerator.,

în 1987, sistemul grafic IBM 8514 a fost lansat ca una dintre primele plăci video pentru IBM PC compatibles pentru a implementa primitive 2D cu funcții fixe în hardware-ul electronic. Sharp”s X68000, lansat în 1987, a folosit un custom graphics chipset cu 65.536 de culori paleta si suport hardware pentru sprite, defilare, și mai multe playfields, în cele din urmă servind ca o mașină dezvoltare pentru Capcom”s CP Sistem de arcade bord., Fujitsu a concurat mai târziu cu FM Towns computer, lansat în 1989 cu suport pentru o paletă completă de culori 16,777,216. În 1988, primele plăci grafice 3D poligonale dedicate au fost introduse în arcade cu Namco System 21 și Taito Air System.

IBM”s de proprietate Video Graphics Array (VGA) de afișare standard a fost introdus în 1987, cu o rezolutie maxima de 640×480 pixeli., În noiembrie 1988, NEC Home Electronics a anunțat crearea Video Electronics Standards Association (VESA) pentru a dezvolta și promova un standard de afișare a computerului Super VGA (SVGA) ca succesor al standardului de afișare VGA al IBM. Super VGA activat rezoluții grafice de afișare de până la 800×600 pixeli, o creștere de 36%.

1990sEdit

În 1991, S3 Grafică a introdus S3 86C911, care designeri numit după Porsche 911 ca un indicator de creștere de performanță a promis., 86c911 a dat naștere unei serii de imitatori: până în 1995, toți producătorii majori de cipuri grafice pentru PC au adăugat suport de accelerare 2D cipurilor lor. Până în acest moment, acceleratoarele Windows cu funcții fixe au depășit coprocesoarele grafice scumpe de uz general în performanța Windows, iar aceste coprocesoare au dispărut de pe piața PC-urilor.

de-a lungul anilor 1990, accelerația 2D GUI a continuat să evolueze. Pe măsură ce capacitățile de fabricație s-au îmbunătățit, la fel și nivelul de integrare a cipurilor grafice., Interfețele suplimentare de programare a aplicațiilor (API) au sosit pentru o varietate de sarcini, cum ar fi biblioteca grafică Wing Microsoft Pentru Windows 3.x, și interfața lor ulterioară DirectDraw pentru accelerarea hardware a jocurilor 2D în Windows 95 și versiuni ulterioare.la începutul și mijlocul anilor 1990, grafica 3D în timp real devenea din ce în ce mai frecventă în jocurile arcade, pe calculator și pe consolă, ceea ce a dus la o cerere publică din ce în ce mai mare de grafică 3D accelerată hardware., Exemple timpurii ale hardware-ului grafic 3D de pe piața de masă pot fi găsite în plăcile de sistem arcade, cum ar fi Sega Model 1, Namco System 22 și Sega Model 2, și consolele de jocuri video de a cincea generație, cum ar fi Saturn, PlayStation și Nintendo 64. Arcade sisteme, cum ar fi Sega Model 2 și Namco Magic Marginea Hornet Simulator în 1993 a fost capabil de hardware T&L (transforma, de tăiere, și de iluminat) de ani înainte de a apărea în consum plăci grafice. Unele sisteme au folosit DSP-uri pentru a accelera transformările., Apple, care a lucrat la Sega Model 2 arcade sistem, a început să lucreze la integrarea T&L într-un singur LSI soluție pentru utilizare in computerele de acasă în 1995; Fujitsu Pinolite, prima geometrie 3D procesor pentru computere personale, lansat în 1997. Primul hardware T& l GPU pe console de jocuri video de acasă a fost coprocesorul realității Nintendo 64, lansat în 1996., În 1997, Mitsubishi a lansat 3DPRO / 2MP, un GPU complet echipat capabil de transformare și iluminare, pentru stațiile de lucru și desktop-urile Windows NT; ATi a folosit-o pentru placa grafică FireGL 4000, lansată în 1997.termenul” GPU ” a fost inventat de Sony cu referire la GPU-ul Sony pe 32 de biți (proiectat de Toshiba) în consola de jocuri video PlayStation, lansată în 1994.în lumea PC-urilor, primele încercări notabile pentru cipurile grafice 3D cu costuri reduse au fost S3 ViRGE, ATI Rage și Matrox Mystique. Aceste cipuri au fost, în esență, acceleratoare 2D de generație anterioară, cu caracteristici 3D înșurubate., Mulți au fost chiar pin-compatibil cu chips-uri de generație mai devreme pentru ușurința de punere în aplicare și costuri minime. Inițial, grafica 3D de performanță a fost posibilă numai cu plăci discrete dedicate accelerării funcțiilor 3D (și lipsite în întregime de accelerația GUI 2D), cum ar fi PowerVR și 3dfx Voodoo. Cu toate acestea, pe măsură ce tehnologia de fabricație a continuat să progreseze, accelerația video, GUI 2D și funcționalitatea 3D au fost integrate într-un singur cip. Chipset-urile verite ale lui Rendition au fost printre primii care au făcut acest lucru suficient de bine pentru a fi demni de remarcat., În 1997, Predare mers un pas mai departe prin colaborarea cu Hercules și Apple pe un „Thriller Conspirație”, proiect care a combinat un Fujitsu FXG-1 Pinolite geometrie procesor cu o Vérité V2200 de bază pentru a crea o placă grafică cu o T&Am motorul de ani înainte de Nvidia”s GeForce 256. Acest card, conceput pentru a reduce sarcina plasată pe CPU-ul sistemului, nu a ajuns niciodată pe piață.,OpenGL a apărut la începutul anilor „90 ca un API grafic profesional, dar inițial a suferit de probleme de performanță care au permis API-ului Glide să intervină și să devină o forță dominantă pe PC la sfârșitul anilor” 90. Cu toate acestea, aceste probleme au fost depășite rapid și API-ul Glide a căzut de la marginea drumului. Implementările software ale OpenGL au fost frecvente în această perioadă, deși influența OpenGL a dus în cele din urmă la un suport hardware pe scară largă. De-a lungul timpului, a apărut o paritate între funcțiile oferite în hardware și cele oferite în OpenGL., DirectX a devenit popular printre dezvoltatorii de Jocuri Windows la sfârșitul anilor 90. spre deosebire de OpenGL, Microsoft a insistat să ofere un suport strict pentru hardware. Abordarea a făcut ca DirectX să fie mai puțin popular ca API grafic independent, deoarece multe GPU-uri au furnizat propriile caracteristici specifice, de care aplicațiile OpenGL existente au putut beneficia deja, lăsând DirectX adesea o generație în urmă. (A se vedea: Compararea OpenGL și Direct3D.,de-a lungul timpului, Microsoft a început să lucreze mai îndeaproape cu dezvoltatorii de hardware și a început să vizeze versiunile DirectX pentru a coincide cu cele ale hardware-ului grafic de sprijin. Direct3D 5.0 a fost prima versiune a API-ului înfloritor care a obținut o adopție pe scară largă pe piața jocurilor de noroc și a concurat direct cu multe biblioteci grafice specifice hardware, adesea proprietare, în timp ce OpenGL a menținut o urmărire puternică. Direct3D 7.,0 a introdus suport pentru transformarea și iluminarea accelerată hardware (T& L) pentru Direct3D, în timp ce OpenGL avea această capacitate deja expusă de la începuturile sale. Cardurile de accelerator 3D s-au mutat dincolo de a fi doar rasterizatoare simple pentru a adăuga o altă etapă hardware semnificativă la conducta de redare 3D. Nvidia GeForce 256 (de asemenea, cunoscut sub numele de NV10) a fost primul nivel de consumator card lansat pe piață cu hardware-accelerat T&L, în timp ce 3D profesionale carduri avut deja această capacitate., Transformarea Hardware și iluminarea, ambele caracteristici deja existente ale OpenGL, au ajuns la hardware-ul la nivel de consumator în anii „90 și au stabilit precedentul pentru unitățile ulterioare pixel shader și vertex shader, care erau mult mai flexibile și programabile.

2000 până în 2010edit

Nvidia a fost primul care a produs un cip capabil de umbrire programabilă; GeForce 3 (cod numit NV20). Fiecare pixel ar putea fi acum procesat de un scurt „program” care ar putea include texturi de imagine suplimentare ca intrări, iar fiecare nod geometric ar putea fi, de asemenea, procesat de un program scurt înainte de a fi proiectat pe ecran., Folosit în consola Xbox, a concurat cu PlayStation 2, care a folosit o unitate vectorială personalizată pentru procesarea Vertex accelerată hardware; denumită în mod obișnuit VU0/VU1. Cele mai vechi încarnări ale motoarelor de execuție shader utilizate în Xbox nu au fost de uz general și nu au putut executa cod pixel arbitrar. Nodurile și pixelii au fost procesați de diferite unități care aveau resurse proprii, shaderele de pixeli având constrângeri mult mai stricte (fiind executate la frecvențe mult mai mari decât cu vârfurile)., Motoarele de umbrire a pixelilor erau de fapt mai asemănătoare cu un bloc de funcții extrem de personalizabil și nu”rulau „cu adevărat un program. Multe dintre aceste disparități între umbrirea vârfurilor și pixelilor nu au fost abordate decât mult mai târziu cu modelul shader unificat.până în octombrie 2002, odată cu introducerea ATI Radeon 9700 (cunoscut și sub numele de R300), primul accelerator Direct3D 9.0, shaderele pixel și vertex din lume ar putea implementa matematica în buclă și în virgulă mobilă și au devenit rapid la fel de flexibile ca procesoarele, dar ordinele de mărime mai rapide pentru operațiunile de imagine., Umbrirea pixelilor este adesea folosită pentru cartografierea bump, care adaugă textură, pentru a face un obiect să pară strălucitor, plictisitor, dur sau chiar rotund sau extrudat.odată cu introducerea seriei Nvidia GeForce 8, și apoi noi GPU-uri generice unitate de procesare a fluxului a devenit un dispozitive de calcul mai generalizate., Astăzi, paralel Gpu-urile au început să facă de calcul incursiuni împotriva CPU, și un subdomeniu de cercetare, numit GPU Computing sau GPGPU pentru uz General de Calcul pe GPU-ului, și-a găsit drumul său în domenii diverse precum masina de învățare, explorare de petrol, științifice de procesare a imaginii, algebră liniară, statistici, reconstrucție 3D și chiar acțiuni de stabilire a prețurilor de determinare. GPGPU la vremea respectivă a fost precursorul a ceea ce se numește acum un shader de calcul (de ex., CUDA, OpenCL, DirectCompute) și, de fapt, a abuzat hardware-ul într-o măsură prin tratarea datelor transmise algoritmilor ca hărți de textură și executarea algoritmilor prin desenarea unui triunghi sau quad cu un shader de pixeli adecvat. Acest lucru implică, evident, unele cheltuieli, deoarece unități precum convertorul de scanare sunt implicate acolo unde nu sunt cu adevărat necesare (nici manipulările triunghiului nu sunt nici măcar o preocupare—cu excepția invocării shader-ului de pixeli). De-a lungul anilor, consumul de energie al GPU-urilor a crescut și pentru a-l gestiona, au fost propuse mai multe tehnici.,platforma CUDA a Nvidia, introdusă pentru prima dată în 2007, a fost cel mai vechi model de programare adoptat pe scară largă pentru calculul GPU. Mai recent, OpenCL a devenit larg susținută. OpenCL este un standard deschis definit de Grupul Khronos care permite dezvoltarea codului atât pentru GPU – uri, cât și pentru procesoare, cu accent pe portabilitate. Soluțiile OpenCL sunt susținute de Intel, AMD, Nvidia și ARM și, potrivit unui raport recent al datelor lui Evan, OpenCL este platforma de dezvoltare GPGPU cea mai utilizată de dezvoltatori atât în SUA, cât și în Asia Pacific.,în 2010, Nvidia a început un parteneriat cu Audi pentru a-și alimenta mașinile” tablourile de bord”. Aceste GPU-uri Tegra alimentau sistemele de navigație și divertisment cars” dashboard, oferind funcționalitate sporită mașinilor”. Progresele tehnologiei GPU în mașini au ajutat la împingerea tehnologiei de auto-conducere. Cardurile AMD Radeon HD 6000 au fost lansate în 2010, iar în 2011, AMD a lansat GPU-urile discrete din seria 6000m pentru a fi utilizate pe dispozitive mobile. Linia de plăci grafice Kepler de la Nvidia a ieșit în 2012 și a fost utilizată în cardurile Nvidia”s 600 și 700., O caracteristică a acestei noi microarhitecturi GPU a inclus GPU boost, o tehnologie care ajustează viteza de ceas a unei plăci video pentru a o mări sau micșora în funcție de puterea sa. Microarhitectura Kepler a fost fabricată pe procesul de 28 nm.PS4 și Xbox One au fost lansate în 2013, ambele utilizează GPU-uri bazate pe AMD Radeon HD 7850 și 7790. Linia de GPU Kepler a Nvidia a fost urmată de linia Maxwell, fabricată pe același proces., Cipurile 28 nm de la Nvidia au fost fabricate de TSMC, compania de producție a semiconductorilor din Taiwan, care producea folosind procesul 28 nm la acea vreme. Comparativ cu tehnologia de 40 nm din trecut, acest nou proces de fabricație a permis o creștere de 20% a performanței, în timp ce a atras mai puțină putere. Căștile de realitate virtuală au cerințe de sistem foarte mari. Producătorii de căști VR au recomandat GTX 970 și R9 290X sau mai bine la momentul lansării lor. Pascal este următoarea generație de plăci grafice de consum de către Nvidia lansată în 2016., Seria de carduri GeForce 10 se află sub această generație de plăci grafice. Acestea sunt realizate folosind procesul de fabricație de 16 nm care se îmbunătățește la microarhitecturile anterioare. Nvidia a lansat un card non-consumator sub noua arhitectură Volta, Titan V. modificările de la Titan XP, cardul high-end al lui Pascal, includ o creștere a numărului de nuclee CUDA, adăugarea de nuclee tensor și HBM2., Miezurile Tensor sunt nuclee special concepute pentru învățarea profundă, în timp ce memoria cu lățime mare de bandă este on-die, stacked, memorie cu ceas inferior, care oferă o magistrală de memorie extrem de largă, care este utilă pentru scopul propus al Titan V. Pentru a sublinia faptul că Titan V nu este o carte de jocuri, Nvidia a eliminat sufixul „GeForce GTX” pe care îl adaugă cardurilor de jocuri pentru consumatori.

Pe 20 August 2018, Nvidia a lansat RTX 20 seria de Gpu-uri care adauga ray-tracing nuclee la Gpu-uri, îmbunătățirea performanței lor pe efecte de iluminare. GPU-urile Polaris 11 și Polaris 10 de la AMD sunt fabricate printr-un proces de 14 nanometri., Eliberarea lor are ca rezultat o creștere substanțială a performanței pe watt a plăcilor video AMD. AMD a lansat, de asemenea, Vega seria de Gpu-uri high end de piață ca un concurent pentru Nvidia”s high end Pascal carduri, oferind, de asemenea, HBM2 ca Titan V.

În 2019, AMD a lansat succesorul lor Graphics Core Next (GCN) microarhitectura/set de instrucțiuni. Numit ca RDNA, prima linie de produse cu prima generație de RDNA a fost seria Radeon RX 5000 de plăci video, care a fost lansată ulterior pe 7 iulie 2019., Ulterior, compania a anunțat că succesorul microarhitecturii ADNR va fi o reîmprospătare. Supranumită ADNR 2, noua microarhitectură a fost programată pentru lansare în T4 2020.

AMD a dezvăluit seria Radeon RX 6000, plăcile grafice RDNA 2 de generație următoare, cu suport pentru urmărirea razei accelerate hardware la un eveniment online din 28 octombrie 2020. Gama constă inițial din RX 6800, RX 6800 XT și RX 6900 XT. RX 6800 și 6800 XT au fost lansate pe 18 Noiembrie 2020, RX 6900 XT fiind lansat pe 8 decembrie 2020., Variantele RX 6700 și RX 6700 XT, care se bazează pe Navi 22, urmează să fie lansate în prima jumătate a anului 2021.PlayStation 5 și Xbox Series X și Series s au fost lansate în 2020, ambele utilizează GPU-uri bazate pe microarhitectura RDNA 2 cu modificări proprietare și configurații GPU diferite în implementarea fiecărui sistem.

companii GPU edit

multe companii au produs GPU-uri sub un număr de nume de marcă. În 2009, Intel, Nvidia și AMD/ATI au fost liderii cotei de piață, cu 49.4%, 27.8% și, respectiv, 20.6% cota de piață., Cu toate acestea, aceste numere includ soluțiile grafice integrate Intel ca GPU-uri. Fără a le număra, Nvidia și AMD controlează aproape 100% din piață începând cu 2018. Cotele lor de piață respective sunt de 66% și 33%. În plus, Grafica S3 și Matrox produc GPU-uri.Smartphone-urile moderne folosesc, de asemenea, în mare parte GPU-uri Adreno de la Qualcomm, GPU-uri PowerVR de la Imagination Technologies și GPU-uri Mali de la ARM.