Videografikkarten (GPUs) sind spezielle elektronische Schaltkreise, die so konzipiert sind, dass sie schnell manipulieren und den Speicher verändern, um die Erstellung von Bildern in einem Rahmenpuffer zu beschleunigen, der für die Ausgabe auf ein Anzeigegerät bestimmt ist. Sie laden die intensive grafische Verarbeitung von der Central Processing Unit (CPU) aus und ermöglichen eine glattere, höherauflösende Visuals. Hier ist eine Aufschlüsselung, wie sie funktionieren:
1. Empfangen von Daten aus der CPU:
* Die CPU sendet Anweisungen und Daten (z. B. Modelle, Texturen, Beleuchtungsinformationen) über eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle wie PCIe an die GPU. Diese Daten beschreiben die 3D -Szene, die gerendert werden muss.
2. Verarbeitungsdaten (parallele Verarbeitung):
* Hier liegt die Stärke der GPU. Anstatt Daten nacheinander wie eine CPU zu verarbeiten, verwenden GPUs eine massiv parallele Verarbeitung. Sie enthalten Tausende kleinere, einfachere Verarbeitungseinheiten (Kerne), die gleichzeitig an verschiedenen Teilen der Szene funktionieren. Dies ermöglicht es ihnen, die komplexen Berechnungen zu bewältigen, die bei der Wiedergabe von Bildern viel schneller als eine CPU beteiligt sind.
* Scheitelpunkt -Shader: Diese Prozessoren verarbeiten die einzelnen Scheitelpunkte (Punkte) von 3D -Modellen. Sie transformieren die Eckpunkte basierend auf der Position, Beleuchtung und anderen Faktoren der Kamera.
* Geometrie -Shader (optional): Diese Shader führen komplexere Operationen in der Geometrie durch, wodurch möglicherweise zusätzliche Geometrie erzeugt oder vorhandene Geometrie modifiziert wird.
* Pixel -Shader (Fragment Shader): Diese Prozessoren bestimmen die Farbe und andere Eigenschaften jedes Pixels auf dem Bildschirm. Sie berechnen Beleuchtung, Texturen und andere Effekte, um die endgültige Pixelfarbe zu berechnen.
* Rasterisierung: Diese Phase wandelt die verarbeiteten 3D -Dreiecke in 2D -Pixel um, die auf dem Bildschirm angezeigt werden können. Es wird festgestellt, welche Pixel von jedem Dreieck bedeckt sind.
3. Texturzuordnung und -Stichprobe:
* Texturen (Bilder) werden auf 3D -Modelle angewendet, um Details und Realismus hinzuzufügen. Die GPU holt diese Texturen während des Rendering -Prozesses auf die Oberflächen der Modelle ab. Dies umfasst die Abtastung der Texturdaten an verschiedenen Stellen, um die entsprechende Farbe für jedes Pixel zu bestimmen.
4. Rahmenpuffer:
* Die gerenderten Pixel werden im Rahmenpuffer (VRAM - Video RAM) gespeichert. Dies ist ein dedizierter Hochgeschwindigkeitsspeicher auf der GPU.
5. Ausgabe zur Anzeige:
* Sobald der Frame abgeschlossen ist, sendet die GPU die Bilddaten aus dem Frame -Puffer über eine Ausgabeschnittstelle (HDMI, DisplayPort usw.) an den Monitor. Der Monitor zeigt dann das Bild an.
Schlüsselkomponenten einer GPU:
* GPU -Kern: Enthält die Verarbeitungseinheiten (Kerne), die die Rendering -Berechnungen durchführen.
* vram (Video RAM): Hochgeschwindigkeitsspeicher, der Texturen, Frames und andere Daten speichert, die für die Renderung benötigt werden. Größere VRAM ermöglicht höhere Auflösungen und detailliertere Texturen.
* Speicherbus: Verbindet den GPU -Kern mit dem VRAM und ermittelt die Geschwindigkeit, mit der Daten übertragen werden können.
* CUDA -Kerne (Nvidia) / Stream -Prozessoren (AMD): Dies sind die einzelnen Verarbeitungseinheiten innerhalb des GPU -Kerns. Mehr Kerne bedeuten im Allgemeinen schnelleres Rendering.
* Kühlsystem: Hält die GPU aufgrund der intensiven Berechnungen, die sie durchführt, eine Überhitzung vor.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Videografikkarte als spezialisiertes Koprozessor fungiert und das starke Aufheben der Bildintriebung von der CPU enthält und die Erstellung von reibungslosen Grafiken für Spiele, Videobearbeitung und anderen grafisch anspruchsvollen Anwendungen ermöglicht. Die parallele Verarbeitungsarchitektur unterscheidet sie von einer CPU und ermöglicht es ihm, bei Aufgaben mit massiver Daten parallelität zu übertreffen.
