GPU,顾名思义:Graphics Processing Unit,主要用于处理图像和图形的相关工作,同时还需要对CPU已经处理好的信息进行信号转换,传输到显示器上,让显示器能够显示出相对应的画面。
一、构成
由显卡核心,显存、金手指(插排)、供电、显示接口及散热等组成
显卡核心和CPU核心(8086汇编笔记中有详细描述)类似,具有CUDA运算单元、控制单元、缓存单元构成。那么CPU和GPU的区别在哪儿?GPU主要负责重复性的3D建模或者3D渲染工作,流处理器SP就是负责顶点运算或者像素运算。(流处理器出现于06年8800GTX显卡,由于像素渲染管线和顶点着色单元分开的效率非常低,所以推出了stream processor二合一的好东西。作用便是将CPU传输的数据处理后转化为显示器可以辨识的数字信号。流处理器的个数和显卡架构一定程度上决定了显卡的性能)显卡可以动态分配流处理器进行顶点运算和像素运算。
PCB板和其上的零件也一定程度决定了显卡的整体性能。显卡OEM商的发挥和调教空间也在于此。公版与非公版的区别便在于此。
显存,类似于系统的内存,主要存放GPU处理过的或者即将提取的渲染数据。主要包括容量、频率和位宽三个数据。容量越大存的越多(车越大),频率越快处理越快(速度越大),位宽越大一次性处理的数据越多(车到越宽)。
显卡接口,包括输入输出和电源供给三个接口。
输入:独立显卡的金手指。通过金手指插紧PCI-E接口,实现CPU和GPU的稳定链接。有时还可以充当供电。(PCI-E是一种通用的总线规格,由intel提出,目的是为了取代现行电脑系统内部总线传输接口,提升系统总线的数据传输能力。以往的计算机系统的各种设备共用一个带宽,采用并行互联,大大影响了系统整体的性能表现,并行信号的互相干扰也严重制约了速度的进一步提升。因此PCI-E采用了串行互联方式,以点对点形式进行数据传输,每个设备可以单独享用带宽,从而大大提升传输速率。)
输出:显卡后方的挡板接口,有VGA、DVI、HDMI、DP、USB-C(包括雷电三3)
供电:注意GPU和主板供电的电压是不一样的,很多时候提供了两根PCIE接口,一根最高252W供电可能满足不了某些显卡的需求。
散热:OEM厂商展现真正技术的地方。开放式风扇(直接吹显卡核心,噪音较低)涡轮式风扇(吸入风横向吹,不影响显卡部件工作)
二、集成显卡,独立显卡和核显
集成显卡指集成在主板——北桥芯片的显示芯片。有些共享内存有些自带内存。
核显是集成在CPU内,共享系统内存资源。
独立显卡有内置(插主板PCIE接口)和外置(显卡坞)之分
三、“冷”知识
1997 Nvidia Riva 258显卡诞生(图形加速卡)纯靠直接于空气接触发散热
1998 Riva TNT 加块大面积铝片加速散热,后来经常用挤铝工艺制造鳍片散热
1999 Geforce256(正式提出显卡这个概念)加入风扇主动散热
后来热管(传热)+鳍片(增大表面积)+风扇散热
热管:铜质外壳、多孔烧结壁、冷却液(一端吸热,冷却液气化,扩散到另一端散热液化,在通过烧结壁毛细作用回流到热区)6mm和8mm两种常见的规格
热管与鳍片的接触工艺:穿fin(长期热胀冷缩容易)回流焊(贵)
与核心接触工艺:直接接触(热胀冷缩问题)铜底工艺(贵)
究极方案:均热板(板状的热管)
水冷:由水泵驱动冷却液从核心带走热量。
NViDIA具有显卡自动boost机制,1700mhz出场的显卡使用中能跑到1900左右,所以需要加强冷却。
参考视频:
散热:https://www.bilibili.com/video/BV13f4y1h7Z6/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.2
显卡:https://www.bilibili.com/video/BV12k4y167Cd