流處理器個(gè)數(shù)

1、流處理器數(shù)量目錄概述詳細(xì)定義分類編輯本段概述賣場(chǎng)中，一位裝機(jī)技術(shù)員侃侃而談：“ NVIDIA 最新的GTX295顯卡核 心只有2*240個(gè)流處理器，ATI的HD5970顯卡核心卻有3200個(gè)流處理器， 你要最高性能的顯卡，當(dāng)然要選 HD5970顯卡?！盇MD-ATI顯卡（以下簡(jiǎn)稱A卡）和NVIDIA （以下簡(jiǎn)稱N卡）在流處理 器數(shù)量上的巨大差異給許多讀者造成巨大的困惑。其實(shí)，這個(gè)情況和不同 廠商、相當(dāng)于CPU的二級(jí)緩存數(shù)量存在差異情況類似，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是“不 同架構(gòu)的GPU，流處理器的作用不盡相同，不能直接比較數(shù)量。”深入的解 釋請(qǐng)看下文說(shuō)明編輯本段詳細(xì)定義早在微軟推出的DirectX 7當(dāng)中就

2、曾經(jīng)提出過一個(gè)概念 T&L （中文 名稱是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和光源），它可以看做是流處理器的鼻祖，隨著顯卡核心 芯片技術(shù)的發(fā)展，在DirectX 8中。由微軟首次提出了 Shader的概念。并 且將Shader分為Vertex Shader （頂點(diǎn)著色器，又稱VS單元）和Pixel Shader （像素著色器，又稱PS單元）。一副游戲畫面是怎么顯示的呢？其中，3D物體的幾何形狀、光亮和陰 影的控制是由Vetex Shader來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而Pixel Shader是對(duì)象素資料進(jìn) 行操作運(yùn)算的指令程序。其中包括了像素的色彩、深度坐標(biāo)等資料，在 GeForce 8之前，Pixel Shader和Vetex Sh

3、ader這兩個(gè)參數(shù)非常重要，這 兩個(gè)部分的多少完全決定了顯卡的性能表現(xiàn)，N卡和A卡雙方都為了提升Pixel Shader和Vetex Shader的數(shù)量而想盡一切辦法。但是，在DirectX10這一代顯卡中，業(yè)界提出了一個(gè)新的概念一一統(tǒng)一渲染架構(gòu)，就是把原有的VS單元和PS單元統(tǒng)一起來(lái)，統(tǒng)稱為Shader運(yùn)算單元。這也就是我們 所說(shuō)的流處理器（Stream Processor）。因此，上述任務(wù)就由流處理器統(tǒng)一 執(zhí)行了，既然流處理器是來(lái)自于 VS單元和PS單元的統(tǒng)一渲染架構(gòu)。那么， 流處理器的作用于VS單元+PS單元的合作用就是基本相同的。只是添加了 全新的處理單元Geometry Shader

4、（幾何渲染器，又稱GS單元）。同一架構(gòu)的顯卡，流處理器的個(gè)數(shù)自然是越多越好。相信讀者也在各 大網(wǎng)站了解到這樣的信息一一“同價(jià)位的產(chǎn)品中，N卡的流處理器數(shù)量要少 于A卡”。比如本文開頭的裝機(jī)技術(shù)員提到ATI Radeon HD5890顯卡比NVIDIA GeForce GTX275顯卡的流處理器數(shù)量多，這是正確的。但是性能卻 是前者稍遜于后者.這是為什么呢，其實(shí)在“流處理器”的名稱上 A卡和N 卡存在細(xì)微的差別，N卡的流處理器全稱為Stream Processing，而A卡的 流處理器全稱為Stream Processing Units，一詞之差卻讓兩者的的性能差 距有著天壤之別。而且因?yàn)锳卡和

5、N卡的GPU架構(gòu)存在根本性的差異，所 以流處理器的工作方式和用途也有所差異，故不能直接比較流處理器的數(shù) 量。這就可以解決許多讀者的疑問了。A卡的GPU流處理器數(shù)量多很多但性能不一定就好。下面我們來(lái)分析 A卡和N卡的GPU架構(gòu)及流處理器的工 作方式，看看有什么不同.在DirectX 9時(shí)代末期，ATI意識(shí)到像素渣染的重要性，就通過 1： 3的架 構(gòu)提高了像素著色器的數(shù)量.到了 DirectX 10時(shí)代，ATI還是通過這種方 式來(lái)提高重要的像素渲染性能。從RV770的核心架構(gòu)圖中可以看出，現(xiàn)在 在ATI的GPU中，流處理器(Scteam Processing)和流處理單元(Stream Proce

6、ssing Units )的比例就是1: 5，也就是說(shuō)ATI的每個(gè)“Stream Processing 都包含有 5 個(gè)“Stream Processing Units。 RV770 的流處 理器組群擴(kuò)充至10組，因此數(shù)量也有了 25倍的增長(zhǎng)。達(dá)到160個(gè)(160 x5=800 個(gè)流處理單元).所以A卡所稱的“流處理器”實(shí)際上一般是指流處理單元。NVIDIA方面，GeForce GTX200核心架構(gòu)分為四個(gè)層。最上面一層包括 幾何著色器(Geometry Shader)、頂點(diǎn)著色器(Vetex Shader )和像素著色 器(Pixel Shader ) .中間一層包括了 10組TPCs(計(jì)算

7、處理器群集)。每組 TPC里面又包含了 3組SMs (流處理器組)，每組SM里面就包含了 8個(gè)流 處理器單元或計(jì)算單元，這樣一來(lái)，GeForce GTX 200顯卡就一共包含了 240個(gè)流處理器單元或計(jì)算單元.流處理器是直接將多媒體的圖形數(shù)據(jù)流映 射到流處理器上進(jìn)行處理的，有可編程和不可編程兩種。1995年公布的名為 Cheops中的流處理器，是針對(duì)某一個(gè)特定的視頻處理功能而設(shè)計(jì)的一種不可編程的流處理器。但為了得到一定的靈活性，系統(tǒng)中也包含一個(gè)通用的可 編程處理器。從1996年到2001年,MIT和Standford針對(duì)圖像處理的應(yīng)用，研制了名 為Imagine的可編程流處理器。Imagine

8、流處理器沒有采用cache,而是采 用一個(gè)流寄存器文件SRF（Stream Register File）,作為流（主）存儲(chǔ)器與 處理器寄存器之間的 緩沖存儲(chǔ)器，來(lái)解決存儲(chǔ)器帶寬問題的。流存儲(chǔ)器與 SRF之間的帶寬是2GB/s,SRF與處理器寄存器之間的帶寬是32GB/s, ALU簇 （ALU Cluster）內(nèi)寄存器與ALU之間的帶寬是544GB/s,三種帶寬的比例關(guān) 系為 1:16:272。抗鋸齒是3D特效中最重要的效果之一，它經(jīng)過多年的發(fā)展，變?yōu)橐粋€(gè) 龐大的家庭，有必要獨(dú)立開來(lái)說(shuō)明一下。作用：去除物體邊緣的鋸齒現(xiàn)象，廣州話稱之為“狗牙”，大家可以 想像一下狗牙是如何的凹凸不平。過程：我們?cè)?/p>

9、真實(shí)世界看到的物體，由無(wú)限的像素組成，不會(huì)看到有 鋸齒現(xiàn)象，而顯示器沒有足夠多的點(diǎn)來(lái)表現(xiàn)圖形，點(diǎn)與點(diǎn)之間的不連續(xù)就 造成了鋸齒?？逛忼X通過采樣算法，在像素與像素之間進(jìn)行平均值計(jì)算，增加像素 的數(shù)目，達(dá)到像素之間平滑過渡的效果。去掉鋸齒后，還可以模擬高分辨 率游戲的精致畫面。它是目前最熱門的特效，主要用于1600 * 1200以下的低分辨率。理論上來(lái)說(shuō)，在17寸顯示器上，1600 * 1200分辨率已經(jīng)很 難看到鋸齒，無(wú)須使用抗鋸齒算法。如此類推，在19寸顯示器上，必須使用1920 x 1080分辨率，總之，越大的顯示器，分辨率越高，才越不會(huì)看 到抗鋸齒 1920 x 1200。由于 RAMDA

10、C （Random Access Memory Digital to Analog Converter，隨機(jī)存儲(chǔ)器數(shù)/模轉(zhuǎn)換器）頻率和顯示器制造技術(shù)的限 制，我們不可能永無(wú)止境地提升顯示器和顯卡的分辨率，抗鋸齒技術(shù)變得 很有必要了。超級(jí)采樣抗鋸齒最早期的全屏抗鋸齒，方法簡(jiǎn)單直接。首先，圖像創(chuàng)建到一個(gè)分離的 緩沖區(qū)，緩沖區(qū)圖像分辨率高于屏幕分辨率，假設(shè)是 2*1 （或2x），那么 緩沖區(qū)場(chǎng)景的水平尺寸比屏幕分辨率高兩倍，若是2*2 （或4x）抗鋸齒，緩沖區(qū)圖像的水平和垂直均比顯示圖像大兩倍。像素計(jì)算加倍之后，選取2個(gè)或4個(gè)鄰近像素，此過程稱為采樣。把這些采樣混合起來(lái)后，生成的最 終像素，擁有鄰近

11、像素的特征，那么像素與像素之間的過渡色彩，就變得 更為近似，整個(gè)圖像的色彩過渡趨于平滑。再把最終像素輸出到幀緩沖， 作為一幅圖像存儲(chǔ)起來(lái)，然后發(fā)到顯示器，顯示出一幀畫面。每幀都進(jìn)行 抗鋸齒處理，游戲過程中的所有畫面都變得帶有抗鋸齒效果了。游戲卡曼奇四中采用的4X抗鋸齒算法，Commanche 4 4xs邊緣超級(jí)采樣抗鋸齒超級(jí)采樣效果很好，但效率極低，嚴(yán)重影響顯卡性能。新的4x抗鋸齒方法，只把抗鋸齒應(yīng)用于物體邊緣，避免占用過大的緩沖區(qū)。工作過程比 超級(jí)采樣稍為復(fù)雜，幾何引擎生成多邊形后，光柵單元會(huì)進(jìn)行描色工作， 同時(shí)檢查當(dāng)前的紋理，看看它是否需要用 2x2采樣的方式填充到多邊形邊 緣。如果不是，

12、GPU只計(jì)算一種色彩，在中間插入紋理像素，然后用單色填 充這個(gè)塊。這些就是非邊緣像素，無(wú)須進(jìn)行抗鋸齒處理。編輯本段分類在進(jìn)入統(tǒng)一渲染架構(gòu)時(shí)代后，提高 Shade運(yùn)行頻率與效率是NVIDIA主 導(dǎo)的設(shè)計(jì)思路，而AMD則維持龐大的流處理器數(shù)量。兩種思路各有優(yōu)劣。1、N的優(yōu)勢(shì)和A的劣勢(shì)N卡的GPU中每個(gè)流處理器都具有完整的ALU （算術(shù)邏輯單元）功能，在 發(fā)出一條操作指令時(shí)每個(gè)流處理器都能充分工作.而A卡的GPU中每個(gè)流處理器的5個(gè)流處理單元都是固定的，不能拆開重組，如果在處理純 4D指 令的時(shí)候，每個(gè)流處理器只能處理一條4D指令，有一個(gè)流處理器單元閑置， 但卻無(wú)法加入其他組合來(lái)共同工作.簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)指令任務(wù)派發(fā)下來(lái)的時(shí)候，N卡的GPU是需要1個(gè)“人” 獨(dú)立工作即可完成。而A卡的GPU則需要5個(gè)“人”。結(jié)組工作才能完成 ATI的人數(shù)雖然多，但這5個(gè)“人”中有可能會(huì)有4個(gè)“人”閑置，因?yàn)檫@ 4個(gè)“人”不具有獨(dú)立完整的ALU功能，不能執(zhí)行函數(shù)運(yùn)算，浮點(diǎn)運(yùn)算和 Multipy 運(yùn)算。2、N