Videodrafikkort (GPU) är specialiserade elektroniska kretsar utformade för att snabbt manipulera och ändra minne för att påskynda skapandet av bilder i en rambuffert avsedd för utgång till en displayenhet. De laddar bort den intensiva grafiska bearbetningen från Central Processing Unit (CPU), vilket möjliggör jämnare, högre upplösning. Här är en uppdelning av hur de fungerar:
1. Ta emot data från CPU:
* CPU skickar instruktioner och data (t.ex. modeller, strukturer, belysningsinformation) till GPU genom ett höghastighetsgränssnitt som PCIe. Dessa data beskriver 3D -scenen som måste göras.
2. Bearbetningsdata (parallellbehandling):
* Det är här GPU:s styrka ligger. Istället för att behandla data i följd som en CPU, använder GPU:er massivt parallellbehandling. De innehåller tusentals mindre, enklare bearbetningsenheter (kärnor) som arbetar samtidigt på olika delar av scenen. Detta gör att de kan hantera de komplexa beräkningarna som är involverade i att göra bilder mycket snabbare än en CPU.
* vertex skuggare: Dessa processorer bearbetar de enskilda topparna (punkter) för 3D -modeller. De förvandlar topparna baserat på kamerans position, belysning och andra faktorer.
* geometri -skuggare (valfritt): Dessa skuggare utför mer komplexa operationer på geometri, vilket potentiellt skapar ytterligare geometri eller modifierar befintlig geometri.
* Pixel Shaders (Fragment Shaders): Dessa processorer bestämmer färgen och andra egenskaper för varje pixel på skärmen. De överväger belysning, strukturer och andra effekter för att beräkna den slutliga pixelfärgen.
* rasterisering: Detta steg konverterar de bearbetade 3D -trianglarna till 2D -pixlar som kan visas på skärmen. Det handlar om att bestämma vilka pixlar som täcks av varje triangel.
3. Texturkartläggning och provtagning:
* Strukturer (bilder) tillämpas på 3D -modeller för att lägga till detaljer och realism. GPU hämtar och tillämpar dessa strukturer på ytorna på modellerna under renderingsprocessen. Detta innebär att ta prov på texturdata på olika punkter för att bestämma lämplig färg för varje pixel.
4. Rambuffert:
* De renderade pixlarna lagras i rambufferten (VRAM - Video RAM). Detta är ett dedikerat höghastighetsminne på GPU.
5. Output för att visa:
* När ramen är klar skickar GPU bilddata från rambufferten till monitorn genom ett utgångsgränssnitt (HDMI, DisplayPort, etc.). Monitorn visar sedan bilden.
Nyckelkomponenter i en GPU:
* GPU -kärna: Innehåller behandlingsenheterna (kärnor) som utför beräkningarna av rendering.
* VRAM (Video Ram): Höghastighetsminne som lagrar strukturer, ramar och annan data som behövs för rendering. Större VRAM möjliggör högre upplösningar och mer detaljerade strukturer.
* Minnesbuss: Ansluter GPU -kärnan till VRAM och bestämmer hastigheten med vilken data kan överföras.
* cuda -kärnor (NVIDIA) / Stream Processors (AMD): Dessa är de enskilda bearbetningsenheterna inom GPU -kärnan. Fler kärnor betyder i allmänhet snabbare återgivning.
* Kylsystem: Håller GPU från överhettning på grund av de intensiva beräkningarna den utför.
Sammanfattningsvis fungerar ett videodrafikkort som en specialiserad coprocessor och tar den tunga lyftningen av bild som gör bort från CPU, vilket möjliggör skapandet av smidig grafik med hög trovärdighet för spel, videoredigering och andra grafiskt krävande applikationer. Den parallella bearbetningsarkitekturen är det som skiljer den från en CPU och gör att den kan utmärka sig vid uppgifter som involverar massiv dataparallellism.
