BIOS知识枝桠——GPU

科普类文章，无实际技术相关，内容来源网络

概念

• 图形处理器（英语：Graphics Processing Unit，缩写：GPU），又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上图像运算工作的微处理器。
• 显卡(GPU) 是一种极其专业、十分复杂的硬件。对游戏玩家来说，显卡也是一款极其重要的部件，因为显卡性能通常决定了某款游戏能否在特定的画质下达到让人接受的运行速度。例如，如果我们要以2560x1440分辨率和较高的图形设置来运行某款视觉密集型游戏，「刺客信条4: 黑旗(Assassin’s Creed IV: Black Flag)」，那么性能较弱的显卡则无法在每秒钟生成足够多的帧(图像)，从而使游戏感觉迟滞或卡顿。
  
  

功能

GPU是显卡的“心脏”，与CPU类似，只不过GPU是专为执行复杂的数学和几何计算而设计的，这些计算是图形渲染所必需的。将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件。GPU作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，GPU通过并行提高吞吐量进而处理密集型数据处理和大型并行数据计算，所以，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。

供应商

GPU有非常多的厂商都生产，和CPU一样，生产的厂商比较多，但大家熟悉的却只有INA，以至于大家以为GPU只有三大厂商。

• 英特尔 : 英特尔的GPU基本为集成显卡芯片，用于英特尔的主板和英特尔的CPU。可能你想不到，要是只按市场占有率计算，英特尔随着他主板及CPU发售的集成GPU占据了整个GPU市场的60%以上。在PC上主要是HD Graphics系列。
• NVIDIA是现在最大的独立GPU生产销售商。GeForce产品是专为游戏而量身打造的，Quadro产品面向的是工作站与专业3D 艺术家，Tegra产品用于手持和移动设备，而Tesla 产品则专为在科学环境中使用而设计，曾经为游戏机Xbox、PS3供应GPU。
• AMD(ATI)：AMD是世界上第二大的独立GPU生产销售商，他的前身就是ATI，2006年AMD以54亿美元收购ATI。他的GPU主要是熟悉的Radeon系列，包括以前的X、HD系列，近几年的R9、R7、R5、R3，现在的RX系列等。专业工作站的FireGL系列，超级计算的FireStream系列，多显示器商用的FireMV系列。除了独立GPU之外AMD还拥有集成GPU，集成于芯片组、APU中。•AMD也是游戏机Xbox 360、Wii、Wii U、PS4、Xbox One的GPU供应商。

NVIDIA GPU 名称解读

• GeForce系列主要面向家庭和企业的娱乐应用,该系列又可以分为面向性能的GTX系列,面向主流市场的GTS和GT系列，已经具有高性价比的GS系列。
• Quadro系列主要应用于图形工作站中，对专业领域应用进行了专门优化。
• Tesla系列是专门用于高性能通用计算的产品线。
• Tegra系列是NVIDIA为便携式和移动领域推出的全新解决方案，在极为有限的面积上集成了通用处理器、GPU、视频解码、网络、音频输入输出等功能，并维持了极低的功耗。
• 针对Geforce显卡系列，NVIDIA各代显卡都遵循了由高至低命名规则：GTX>GT>GS
• NVIDIA显卡末尾数字解读，以GeForce GTX 980M：GTX代表是高端显卡的意思；980M：第一位数字9，代表第几代的意思(9是高端显卡第九代的意思，如果末尾数字有四位，则前两位表示是第多少代的意思，如GeForce GTX 1080)。第二位至关重要，因为显卡分高端显卡，中端显卡，入门级显卡就是取决于第二位数字的。第二位数字是1-2代表是入门级显卡；第二位数字是3-5代表是中端显卡；第二位数字是6-9代表是高端显卡。第三位数字是一个特殊的标志，几乎能在市场上买到的显卡都是0结尾的，如果第三位数字为5的显卡一般是客制化refresh之后的GPU。最后是末尾会有M代表是移动平台。显卡数字后缀Ti，代表加强。

显存

• 显存：也被叫做帧缓存，它的作用是用来存储显卡芯片处理过或者即将提取的渲染数据。如同计算机的内存一样，显存是用来存储要处理的图形信息的部件。显存的参数有：显存类型，容量，位宽，频率(延迟)。
• 显存类型：当下选择显卡需要加大关注的地方。目前最好的显存类型是GDDR5，等效频率最高，GDDR4 和GDDR3 较旧但是依然被一些显卡采用。
• 显存频率：该显存在显卡上工作时的频率，以MHz（兆赫兹）为单位GDDR5>GDDR3, 这个需要区别于GPU核心频率。•显存容量：显卡上显存的容量数，显存容量决定着显存临时存储数据的多少。
• 显存位宽：显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大。
• 显存带宽：显示芯片与显存之间的桥梁，带宽越大，则显示芯片与显存之间的通讯就越快捷。
• 显存带宽=显存频率X显存位宽/8•比如说同样显存频率为1000MHz的128位和256位显存，那么它俩的显存带宽将分别为：128位=1000MHz128∕8=16GB/s，而256位=1000MHz256∕8= 32GB/s，是128位的2倍

GPU/显卡信息查看、鉴别工具

• GPU-Z：软件界面比较简单，信息几乎是一目了然，也支持简体中文。软件运行需要管理员权限，第一次运行会询问是否安装，选择“NO”即可绿色运行。运行的时候可以把鼠标放置上去则可以看到相应的中文提示信息。点击主界面的Lookup按钮会跳转到官方网站相应的显卡信息页面。右上角的三个按钮分别是抓图、刷新、设置。
  
  主要特点
  支持全系列英伟达，AMD, ATI和英特尔图形设备；
  显示适配器，GPU信息；
  显示超时、默认时钟和3D时钟(如果可用)；
  可以创建图形卡BIOS的备份；
  不需要安装，可选安装程序可用；
  支持Windows XP / Vista / Windows 7 / Windows 8 / Windows 10(支持32位和64位版本)。

NV GPUMON

• AMD GPU CLOCK：GPU Clock Tool 显卡超频工具是一款amd显卡专用超频工具，用户可通过该软件实现对显卡一键超频操作，GPU Clock Tool 显卡超频工具仅支持AMD/ATI显卡，操作简单便捷，只需要输入合适的频率就可以操作了。而且AMD显卡超频软件功能也很实用，可对AMD/ATI显卡进行支持，可进行调整显卡核心、包括了显卡里面的2D、3D频率等
  
• Intel TAT Intel Thermal Analysis Tool (TAT)旨在验证、分析、调优和调试Intel平台在多个操作系统上的热、功率和性能特性。 该工具支持所有操作系统的GUI和命令行功能，并允许从主机系统进行调试。
• 

显示接口

• VGA，就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA(Video Graphics Array)接口，也叫D-Sub接口。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，在中低端上显卡很常见。
• DVI，全称为Digital Visual Interface，它是1999年由Silicon Image、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG(Digital Display Working Group），数字显示工作组)推出的接口标准。目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。由于DVI可以转换成其他三种接口，目前中高端都有DVI接口。显示器也普遍采用DVI和显卡对应。
• HDMI，英文全称是“High Definition Multimedia”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。应用HDMI的好处是：只需要一条HDMI线，便可以同时传送影音信号，而不需要多条线材来连接;同时，由于无线进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。HDMI接口也可以转换成DVI或者VGA接口。目前高端显卡和显示器均用此类型接口，笔记本也有HDMI接口。
• DP，全称是”DisplayPort”。作为DVI的继任者,DisplayPort将在传输视频信号的同时加入对高清音频信号传输的支持，同时支持更高的分辨率和刷新率。DP拥有很多优势，但目前只是高端显示器的接口，中低端显卡很少能看见此接口。
  
• TBT(Thunderbolt):Thunderbolt连接技术融合了PCI Express数据传输技术和Display Port显示技术,由一颗Intel专用控制芯片进行驱动,通过PCI Express x4,Display Port总线与系统芯片组相连。其中PCI Express用于数据传输, Display Port则用于显示信号传输,每条通道都提供双向10Gbps带宽。
  （A）TBT1 & TBT2， TBT在一代和二代的时候寄用Mini DisplayPort接口
  （B）TBT3（外观如USB type-C,区分是TBT3接口有闪电图标）
  
  
• USB TYPE-C扩展能力强，USB Type-C可以传输影音信号，那么其就可以扩展为多种音视频输出接口，如HDMI、DVI、VGA接口（简单的说，就是其可以作为HDMI、DVI、VGA接口使用，所以，只要有一根USB Type-C接口线，就不用买一些HDMI、DVI、VGA接口线）了。

GPU通用计算编程

• GPGPU：General Purpose Graphic Processing Unit , 只是一种概念，即利用显卡进行一些非诸如渲染等图形计算, 是一种编程模式，它采用的是图形编程语言，如OpenGL等来将计算映射成渲染，说白了就是模拟。
• OpenCL(Open Computing Language，开放运算语言)是第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准，也是一个统一的编程环境，便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码，而且广泛适用于多核心处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、Cell类型架构以及数字信号处理器(DSP)等其他并行处理器，AMD-ATI、NVIDIA时下的产品都支持OpenCL。
• OpenGL(全写Open Graphics Library) 是指定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口规格的专业的图形程序接口。它用于三维图像（二维的亦可），是一个功能强大，调用方便的底层图形库。是SiliconGraPhics公司在其推出的IRISGL图形库基础上发展起来的
• Direct 3D是基于微软的通用对象模式COM(Common Object Mode) 的3D图形API。它是由微软（Microsoft）一手树立的3D API规范，微软公司拥有该库版权，它所有的语法定义包含在微软提供的程序开发组件的帮助文件、源代码中。Direct3D是微软公司DirectX SDK集成开发包中的重要部分，适合多媒体、娱乐、即时3D动画等广泛和实用的3D图形计算。
• CUDA：是一种并行计算架构，是一个利用NV GPU计算能力的平台，说是平台也不太准确（除非是抽象出来的意思），是一个没有硬实体的“软体”（类似一种标准规范），很多硬件都可以提供支持，只要intel或AMD愿意也可以让他们的CPU支持CUDA（通过编译器和API将底层的并发模型隐藏，所以在编程时具有相同的外观，但底层的实现确不同）,当然效率肯定和NVIDIA自己的硬件有所差异。
• AMD APP(AMD Accelerated Parallel Processing)是AMD加速并行处理技术。是AMD针对旗下图形处理器(GPU)所推出的通用并行计算技术。利用这种技术可以充分发挥AMD GPU的并行运算能力，用于对软件进行加速运算或进行大型的科学运算