GPU-arkitektur: En struktur for dataparallel gennemstrømning [Partition Magic]

Resumé :

gpu-arkitektur

Følgende indhold vil introducere dig for GPU arkitektur i detaljer. Generelt er strukturen af ​​et grafikkort (fra stort til lille): processorklynger (PC) > streaming multiprocessorer (SM) > lag-1 instruktionscache og tilhørende kerner. Lær flere computerkomponenters strukturer på MiniTool partitionsredigeringswebsted .





Hurtig navigation:

Om GPU (Graphics Processing Unit)

Ifølge Wikipedia er et GPU-kort, også kaldet et grafikkort eller videokort, et specialiseret elektronisk kredsløb. Den er specielt designet til hurtigt at manipulere og ændre hukommelsen for at fremskynde skabelsen af ​​billeder i en rammebuffer, og dermed beregnet til output til en visningsenhed som en computerskærm eller tv-skærm.

Moderne GPU-arkitektur er meget effektiv til at manipulere grafik såvel som billedbehandling. Den meget parallelle struktur gør den mere effektiv end til generelle formål CPU (Central Processing Unit) arkitektur til algoritmer, som behandler store datablokke parallelt.



Inden for en pc kan en GPU indlejres i et udvidelseskort ( video kort ), forudinstalleret på bundkortet (dedikeret GPU) eller integreret i CPU-matricen (integreret GPU).

GPU arkitektur

Når taler om grafikkort arkitektur , involverer det altid i eller sammenlignet med CPU-arkitektur.

GPU vs CPU-arkitektur

Funktionen af ​​en GPU er at optimere datagennemstrømningen. Det tillader at skubbe så mange som muligt opgaver gennem dets interne funktioner på én gang, mange flere opgaver end CPU'en kan håndtere på én gang. Det er alt sammen, fordi et grafikkort generelt har mange flere kerner end en CPU.



Alligevel kalder vi faktisk en kerne en CUDA (Compute Unified Device Architecture) kerne, som består af en fuldt pipelinet heltal ALU'er (Aritmetic Logic Unit) og FPU (Floating Point Unit), i en GPU. I NVIDIA GPU-arkitektur , understøtter ALU fuld 32-bit præcision for alle instruktioner. Og heltals-ALU'en er optimeret til effektivt at understøtte 64-bit, udvidede præcisionsoperationer såvel som forskellige instruktioner som boolesk, sammenligne, konvertere, flytte, skifte, bit-omvendt indsættelse, bit-feltudtræk og populationsoptælling.

Generelt er arkitekturen af ​​en GPU meget lig den af ​​en CPU. De gør begge brug af hukommelseskonstruktioner af cachelag, global hukommelse og hukommelsescontroller.

En GPU-arkitektur på højt niveau handler om dataparallelle gennemløbsberegninger og at sætte tilgængelige kerner i gang i stedet for at fokusere på cachehukommelsesadgang med lav latens som en CPU.



Bemærk: Det detaljerede grafikkort arkitektur er stærkt afhængig af fabrikatets mærke og model; Nvidia GPU-arkitekturen og AMD GPU-arkitektur er anderledes.

Grundlæggende om GPU-arkitektur

Inden for en GPU-enhed er der flere processorklynger (PC), som indeholder flere streaming-multiprocessorer (SM). Og hver SM rummer et lag-1 instruktionscachelag sammen med dets tilknyttede kerner. Normalt bruger en SM en dedikeret lag-1-cache og en delt lag-2-cache, før den trækker data fra den globale GDDR-5 hukommelse. Derfor er GPU processor arkitektur er tolerabel for hukommelsesforsinkelse.

GCA (Graphics Compute Array)

Normalt består en GCA, også kendt som en 3D-motor, af pixel shaders, vertex shaders eller unified shaders, stream-processorer (CUDA-kerner), teksturmapping-enheder (TMU'er), render output-enheder (ROP'er), L2 cache , geometriprocessorer og så videre.



GMC (Graphics Memory Controller)

GMC, også kendt som memory chip controller (MCC) eller memory controller unit (MCU), er et digitalt kredsløb, der styrer datastrømmen, der går til eller fra computerens grafikhukommelse. Det kan være en separat chip; den kan også integreres i en anden chip, såsom at blive placeret på den samme matrice eller som en integreret del af en mikroprocessor. Hvis GMC'en eksisterer som en integreret del, kaldes den en IMC (Integrated Memory Controller).

Hukommelsen GMC kontrollerer inklusive VRAM, WRAM, MDRAM, DDR, GDDR og HBM.

VGA BIOS (Video Graphics Array Basic Input/Output System)

VGA BIOS, også kendt som video-BIOS, er BIOS'en for et grafikkort i en computer. Det er en separat chip placeret på grafikkortet, ikke en del af GPU'en.

BIF (Bus Interface)

Busgrænsefladen (BI) er en computerbus til at forbinde små perifere enheder såsom flashhukommelse med processoren. Normalt inkluderer det SA, VLB, PCI, AGP og PCIe.

pci vs pcie thumbnail PCI vs PCIe: Hvad er forskellen, og hvordan kan man skelne dem?

Dette indlæg fortæller dig forskellene mellem PCI og PCIe. Det viser dig også, hvordan du kan skelne dem.

Læs mere

PMU (Power Management Unit)

PMU'en er en mikrocontroller (mikrochip), der styrer strømfunktionerne på digitale platforme. Den har mange komponenter, der ligner den gennemsnitlige computer, såsom CPU, hukommelse, firmware, software osv. PMU'en er en af ​​de få komponenter, der forbliver aktive, selv når computeren er helt slukket, drevet af et backup-batteri.

I en bærbar computer koordinerer PMU'en følgende funktioner:

  • Overvåg strømforbindelser og batteriopladninger.
  • Sluk unødvendige systemdele, når de efterlades inaktive.
  • Styr dvale- og strømfunktioner (til eller fra).
  • Styr strøm til andre integrerede kredsløb.
  • Administrer grænsefladen på et indbygget tastatur eller pegefelter.
  • Oplad batterierne, når det er nødvendigt.
  • Reguler realtidsuret (RTC).

VPU (Video Processing Unit)

VPU er en specialiseret processor, der tager videostreams som input og kan udføre meget komplekse processer på inputstrømmen. Det bruges normalt i maskinlæringsapplikationer og -enheder og fungerer som en hjælpekomponent i disse enheder.

VPU er et video-codec, der er ansvarlig for videokodning og -afkodning. Så det kaldes også en videokoder og dekoder. VPU'er udfører komprimering eller dekompression af MPEG2 , Theora, VP8, H.264, H.265, VP9, ​​VC-1 osv.

DIF (Display Interface)

Display interface, også kaldet display controller, definerer en seriel bus og en kommunikationsprotokol mellem værten, kilden til billeddata og destinationsenheden. Det inkluderer RAMDAC'er, HDMI-lyd, DP-lyd, videounderlag ( VGA , DVI , HDMI, DisplayPort , S-Video, kompositvideo, komponentvideo), PHY (LVDS, TIMDS) og EDID.

HDMI-port virker ikke thumbnail HDMI-port virker ikke i Windows 10/11? Her er, hvordan du løser det

Nogle problemer relateret til HDMI-porten er blevet rapporteret. Bare rolig. Denne artikel er skrevet til dig for at løse problemet med HDMI-porten, der ikke fungerer.

Læs mere

I en nøddeskal, GPU arkitektur er simpel end CPU'en. Grafikbehandlingsenhedsarkitektur har meget flere kerner end en CPU for at opnå parallel databehandling med højere tolereret latenstid. En sådan type GPU er kendt som general-purpose GPU (GPGPU), der bruges til at accelerere beregningsmæssige arbejdsbelastninger i moderne højtydende computing (HPC).