进入GPU时代？细数显卡主流应用技术

    泡泡网显卡频道12月16日 随着计算机领域进入统一渲染架构的时代，显卡在整个计算机中的重要性已经逐渐超越了CPU。并行架构上的优势让GPU可以完成大规模的计算需求，而NVIDIA CUDA技术更是给GPU完成大规模计算赋予了灵魂，之前本来只用CPU来计算的应用现在可以使用GPU进行计算，大幅度减轻了CPU的负担，也正是如此GPU就显得越来越重要了。

    NVIDIA创始人黄仁勋认为，在一个日渐由视频占据主导地位的世界，图形处理会是运算环境下诸多重大变革的主导力量，并认为明年底世界上大部分的PC将采用GPU计算。

●GPU架构上比CPU更趋合理

    GPU的英文全称GraphicProcessingUnit，中文翻译为“图形处理器”。GPU是相对于CPU的一个概念，由于在现代的计算机中，特别是家用系统，游戏的发烧友们对图形的处理变得越来越重要，需要一个专门的图形核心处理器，GPU应运而生。

    “GPU运算时代已经来临，这需要大家共襄盛举。”这席话是黄仁勋在NVIDIA与微软携手，在WIN7最新操作系统取得密切合作的背景下公之于众的，从民用市场的角度揭示了GPU的高速发展。

    其实CPU与GPU都是晶体管制成的产物，但是架构上确有很大的区别。GPU采用的是并行计算架构，可以在同一单位时间内处理多条任务。比如一个拥有240个流处理器的GPU，理论上同一时间内可以处理240个任务，而单核心的CPU同一时间内只能处理一条任务。近几年，CPU也在朝着并行计算方向发展，比如超线程技术、双核甚至多核心处理技术等等。但是由于架构的限制，CPU想要发展成较多核的可能性并不大。

●细数主流显卡应用技术

1.SLI

    早在1997年，当时得显卡市场是3Dfx一家独大，他在1996年推出的voodoo加速卡成了玩家追捧的一代经典产品。而让玩家疯狂得是voodoo2具有的“SLI交错互联技术”，这项技术可以让两块显卡连接起来并行运作，获得几乎翻倍得3D效能。这项技术也成为了SLI发展的开始。

    3Dfx后来被NV收购，相关技术也归其所有。但是直到后来显卡得市场越来越激烈，NV公司为了巩固其图形显示霸主得地位，NV公司才在2004年6月推出了SLI Multi-GPU(SLI,Scalable Link Interface,交错互联）多GPU并行处理技术，这中全新的技术令现有得PC系统拥有了更强大得图形性能。

智能SLI

    智能SLI技术就是使用板载显卡和独立显卡双卡互联来实现的。这是智能SLI所需要得硬件配合。而且，智能SLI得组合还可以是:[板载显卡]+[独立显卡]；或者[板载显卡]+[双卡SLI]。

    而且必须要有板载得显卡和独立显卡配合才能达到性能和节能的平衡，因为使用板载显存是实现节能的重要因素，而独立显卡和板载显卡的共同工作才能实现高性能得达成。

    从3dfx提出SLI概念，到nVIDIA重拾SLI，再到智能SLI，再到对物理运算的加速，可以说SLI已经经历了数个历史跨度。SLI到现在已经不仅仅为少数的发烧友服务，而能做到为所有电脑用户服务，而NVIDIA将这项技术破天荒的应用在高、中、低全平台上，可以看出NVIDIA力推普及这项技术的信心。

    PureVideo是NVIDIA开发的一项技术，目的是在PC上带给用户高清家庭影院体验。

    第一代PureVideo：从GeForce7系列显卡以来，NV便顺应市场需求在此系列显卡中导入高清解码的概念，但由于当时高清格式的混乱和编码的复杂性，那时的PureVideo只能担当“配角”，主要的解码任务还是落在CPU身上，系统占用率还是偏高，那是PureVideo技术的第一代。

　　第二代PureVideo：到了GeForce8时代，PureVideo全面的升级。已能完美解码H.264编码的高清视频，但此时，更多的高清编码技术（像VC-1）还是不能得到完美的支持，不少玩家抱怨着，这是PureVideo技术的第二代。

    随着nVIDIA新显示核心G98的发布，第三代PureVideo HD技术也来到了我们的面前，它的出现就是为了填补N卡在VC-1高清视频回放能力上的不足，原本第二代PureVideo技术不支持的VC-1全硬件视频解码，在第三代的视频引擎技术上终于得到了解决，nVIDIA的第三代PureVideo技术，加入了VC-1高清格式的硬件视频解压，Bitstream Processing也交由视频处理器来处理，从而在VC-1高清回放时，将处理器从不堪重负的状态下解放出来。

    PureVideo HD中加入了很多全新的特色：比如双流解码加速、动态对比度增强以及蓝色、绿色和肤色增强技术，为我们将高清视频的画面效果提升了一个档次。

    双流解码加速也是一个非常重要的技术，很多蓝光高清电影已经提供了多视频流轨，在播放的时候可以实现画中画功能（比如导演版等等），双流加速可以在实现画中画功能的时候不会增加CPU的占用率，GPU同样将这份工作承担了下来。

3.PhysX

    PhysX是原AGEIA公司开发的一套物理运算引擎,主要竞争对手是Havok。同Havok一样，Physx也可运用在Xbox360，Playstation3，PC，Mac等多种平台之上。Physx的另外一个优势是可以运用独立的浮点处理器（包括独立的物理加速卡和GPU）进行更为复杂的运算效果，同时减轻CPU的计算负担。

    在NVIDIA收购AGEIA之后，NVIDIA宣布PhysX物理加速芯片将不再继续开发，取而代之的是建立在CUDA 2.0的新版PhysX驱动，GeForce 8/9，以及现在的GeForce GTX 200都将支持PhysX物理加速能力，其性能将达到单纯使用处理器加速的十几倍。

    NVIDIA曾规定，在北京时间2008年9月16日21时后，发布的PhysX 8.09.04版本，在178.13版驱动上，已经完全支持GeForce 8/9（当然也包括集成显卡）全系列显卡PhysX物理加速。

    PhysX技术可在当今流行游戏和未来游戏中实现实时、超逼真的游戏物理效果以及环境特效，使其在PC平台上能充分发挥NVIDIA GPU 技术为PhysX物理加速倍添动力。

    3D立体幻镜（3D Vision）结合了高科技无线眼镜与先进的软件，可将数百款PC游戏自动转化为完全立体的3D呈现方式。

    显卡的发展经过了纯文本时代、2D时代以及到了今天的3D时代，从图形渲染画质上来讲，已经很难再有很大的提升空间，在如今的游戏中，我们可以看到非常逼真的3D游戏模型、非常炫目的光影特效以及抗锯齿效果等等。去年3DVision产品发布之后，游戏行业更是经过一番洗礼，大多数卖座的游戏都是以3D为卖点进行宣传。

    凭心而论，NVIDIA 3D Vision技术，在性能表现而言确实能带给玩家非常逼真的游戏体验。有潜力在市场上大有作为，毕竟未来很长一段时间的游戏主流都是以3D为重点。

5.CUDA

    NVIDIA进军高性能计算领域，推出了Tesla&CUDA高性能计算系列解决方案，CUDA技术，一种基于NVIDIA图形处理器（GPU）上全新的并行计算体系架构，让科学家、工程师和其他专业技术人员能够解决以前无法解决的问题，作为一个专用高性能GPU计算解决方案，NVIDIA把超级计算能够带给任何工作站或服务器，以及标准、基于CPU的服务器集群。

    它包含了CUDA指令集架构（ISA）以及GPU内部的并行计算引擎。 开发人员现在可以使用C语言来为CUDA架构编写程序，C语言是应用最广泛的一种高级编程语言。所编写出的程序于是就可以在支持CUDA的处理器上以超高性能运行。 将来还会支持其它语言，包括FORTRAN以及C++。

    目前，支持CUDA的GPU销量已逾1亿，数以千计的软件开发人员正在使用免费的CUDA软件开发工具来解决各种专业以及家用应用程序中的问题。这些应用程序从视频与音频处理和物理效果模拟到石油天然气勘探、产品设计、医学成像以及科学研究，涵盖了各个领域。 目前市面上已经部署了超过一亿颗支持CUDA的GPU，数以千计的软件开发人员正在使用免费的CUDA软件工具来为各种应用程序加速。

    CUDA是用于GPU计算的开发环境，它是一个全新的软硬件架构，可以将GPU视为一个并行数据计算的设备，对所进行的计算进行分配和管理。在CUDA的架构中，这些计算不再像过去所谓的GPGPU架构那样必须将计算映射到图形API（OpenGL和Direct 3D）中，因此对于开发者来说，CUDA的开发门槛大大降低了。CUDA的GPU编程语言基于标准的C语言，因此任何有C语言基础的用户都很容易地开发CUDA的应用程序。

    CUDA技术预示着未来计算机领域将会进入GPU时代！

●总结

    一直以来，游戏是NVIDIA GPU的强项，“我们将来还会继续在游戏上投入巨大精力，更重要的是，它还能够推动计算机行业的创新，因为我们可以将游戏领域所积累的经验应用到全新领域中来。”NVIDIA的“四大将军”技术，代表着目前显卡市场的主流应用技术，其与国内知名品牌七彩虹强强联合，也预示着GPU将会在未来的又一个十年里走进一个新的纪元。■<