什么是顯卡？什么是GPU？什么是CUDA？詳解他們的關(guān)系

顯卡，GPU，CUDA聯(lián)系與區(qū)別？

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什么是顯卡？

顯卡（Videocard，Graphicscard）全稱顯示接口卡，又稱顯示適配器，是計(jì)算機(jī)最基本、最重要的配置之一。就像計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要網(wǎng)卡一樣，如果主機(jī)中的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，則需要顯卡。因此，顯卡是電腦進(jìn)行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換的設(shè)備，承擔(dān)輸出顯示圖形的任務(wù)。具體來(lái)說(shuō)，顯卡連接到計(jì)算機(jī)主板上，它將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，以顯示顯示器。

原始顯卡一般集成在主板上，只完成最基本的信號(hào)輸出，不用于處理數(shù)據(jù)。隨著顯卡的快速發(fā)展，出現(xiàn)了GPU顯卡也分為獨(dú)立顯卡和集成顯卡(見(jiàn)附1)。

什么是GPU？

GPU這個(gè)概念是由的Nvidia該公司于1999年提出。GPU是顯卡上的芯片，就像CPU是主板上的一塊芯片。那么1999年之前顯卡上就沒(méi)有GPU當(dāng)然，當(dāng)時(shí)沒(méi)有人給它命名，也沒(méi)有引起足夠的重視，發(fā)展緩慢。

自Nvidia提出GPU這個(gè)概念之后，GPU進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它經(jīng)歷了以下階段：

1.僅用于圖形渲染，此功能為GPU從它的名字可以看出初衷:GraphicProcessingUnit，圖形處理單元；

2.后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，GPU如此強(qiáng)大的設(shè)備只用于圖形處理過(guò)于浪費(fèi)，它應(yīng)該用于更多的工作，如浮點(diǎn)操作。怎么做呢？直接交付浮點(diǎn)操作GPU這是不可能的，因?yàn)樗荒苡糜趫D形處理（當(dāng)時(shí)）。最容易想到的是處理浮點(diǎn)運(yùn)算，包裝成圖形渲染任務(wù)，然后交給GPU來(lái)做。這就是GPGPU（GeneralPurposeGPU）的概念。但這樣做有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是你必須有一定的圖形知識(shí)，否則你不知道如何包裝。

因此，為了讓不懂圖形學(xué)知識(shí)的人體驗(yàn)到它GPU強(qiáng)大的運(yùn)算，Nvidia公司又提出了CUDA的概念。

什么是CUDA？

CUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture)，一般并行計(jì)算架構(gòu)，是一種運(yùn)算平臺(tái)。它包含CUDA指令集架構(gòu)和GPU內(nèi)部并行計(jì)算引擎。你只需要使用類似C語(yǔ)言的語(yǔ)言CUDAC語(yǔ)言開(kāi)發(fā)語(yǔ)言CUDA程序可以更方便地使用GPU強(qiáng)大的計(jì)算能力，而不是像以前那樣將計(jì)算任務(wù)包裝成圖形渲染任務(wù)GPU處理。

注意，不是一切GPU都支持CUDA。

CPU和GPU的關(guān)系

在沒(méi)有GPU以前，基本上所有的任務(wù)都交給了CPU來(lái)做的。有GPU之后，兩者分工，CPU負(fù)責(zé)處理和串行計(jì)算邏輯性強(qiáng)的事物，GPU重點(diǎn)執(zhí)行高度線程并行處理任務(wù)(大規(guī)模計(jì)算任務(wù))。為什么這樣分工？這是由兩者的硬件組成決定的。

可以看出，CPU是“主（host）”而GPU是“從（device）”，GPU無(wú)論發(fā)展多快，都只能替代CPU分擔(dān)工作而不是代替CPU。

獨(dú)立顯卡和集成顯卡的區(qū)別

所謂集成，是指顯卡集成在主板上，不能隨意更換。獨(dú)立顯卡作為插入主板的獨(dú)立設(shè)備AGP可隨時(shí)更換升級(jí)接口。

此外，集成圖形卡使用物理內(nèi)存，而獨(dú)立圖形卡有自己的顯存。一般來(lái)說(shuō)，同期推出的獨(dú)立圖形卡的性能和速度優(yōu)于集成圖形卡。

值得一提的是，集成顯卡和獨(dú)立顯卡都有GPU的。

Nvidia顯卡分類

GeForce系列：家庭娛樂(lè)。玩游戲是必要的；

Quadro系列:專業(yè)繪圖設(shè)計(jì)。視頻渲染，常用3dsMax、Maya等待必要的軟件。

Tesla系列:大規(guī)模并行計(jì)算采用高端顯卡。土豪必備。

此外，目前流行的物理引擎PhysX，并不是所有顯卡都支持。官方文檔上說(shuō)GeForce支持支持后續(xù)顯卡。

結(jié)束語(yǔ)：

CUDA知識(shí)是一種并行計(jì)算架構(gòu)，相關(guān)概念OpenCL、OpenMP等。

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