2021年电子行业GPU研究框架分析报告（107页）.pdf

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1、GPU(graphics processing unit)图形处理器，又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上做图像和图形相关运算工作的微处理器。GPU通常包括图形显存控制器、压缩单元、BIOS、图形和计算整列、总线接口、电源管理单元、视频管理单元、显示界面。GPU的出现使计算机减少了对CPU的依赖，并解放了部分原本CPU的工作。在3D图形处理时，GPU采用的核心技术有硬件T&L(几何转换和光照处理)、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技术可以说

2、是GPU的标志。GPU的微架构(Micro Architecture)一种给定的指令集和图形函数集合在处理器中执行的方法。图形函数主要用于绘制各种图形所需要的运算。当前和像素、光影处理、3D坐标变换等相关运算由GPU硬件加速来实现。相同的指令集和图形函数集合可以在不同的微架构中执行，但实施的目的和效果可能不同。优秀的微架构对GPU性能和效能的提升发挥着至关重要的作用。我们认为，GPU体系是GPU微架构和图形API的集合。以目前最新的英伟达安培微架构为例，GPU微架构的运算部份由流处理器(Stream Processor，SP)、纹理单元(Texture mapping unit, TMU)、张量单元(Tensor Core)、光线追踪单元(RT Cores)、光栅化处理单元(ROPs)组成。这些运算单元中，张量单元，光线追踪单元由NVIDIA在伏特/图灵微架构引入。除了上述运算单元外，GPU的微架构还包含L0/L1操作缓存、Warp调度器、分配单元(Dispatch Unit)、寄存器堆(register file)、特殊功能单元(Special function unit，SFU)、存取单元、显卡互联单元(NV Link)、 PCIe总线接口、L2缓存、二代高位宽显存(HBM2)等接口。