看NVIDIA顯卡發(fā)展史是如何蛻變成“人工智能”界的領(lǐng)頭羊的

看NVIDIA顯卡發(fā)展史，是如何蛻變成“人工智能”界的領(lǐng)頭羊的顯卡（Videocard，Graphicscard）全稱顯示接口卡，又稱顯示適配器，是計(jì)算機(jī)最基本配置、最重要的配件之一。顯卡作為電腦主機(jī)里的一個(gè)重要組成部分，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)。顯卡接在電腦主板上，它將電腦的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)讓顯示器顯示出來，同時(shí)顯卡還是有圖像處理能力，可協(xié)助CPU工作，提高整體的運(yùn)行速度。對于從事專業(yè)圖形設(shè)計(jì)的人來說顯卡非常重要。民用和軍用顯卡圖形芯片供應(yīng)商主要包括AMD（超微半導(dǎo)體）和Nvidia（英偉達(dá)）2家。如果你喜歡用電腦玩游戲，那么對NVIDIA（英偉達(dá)）這個(gè)名字肯定不會(huì)陌生，NVIDIA研發(fā)的旗艦級游戲顯卡，性能強(qiáng)大，發(fā)熱量驚人，有“核彈”之稱。隨著人工智能的興起，NVIDIA的CEO黃仁勛（Jen-HsunHuang）卻反復(fù)強(qiáng)調(diào)：顯卡公司NVIDIA是一家人工智能公司！2014年，NVIDIA的股價(jià)還在25美元附近徘徊，到了今天，NVIDIA的股價(jià)卻已經(jīng)飆到了96美元，翻了近4倍！堪稱美國科技界的一只“妖股”?？坑螒蝻@卡發(fā)家的NVIDIA，怎么就成了“人工智能”界的領(lǐng)頭羊呢？險(xiǎn)些夭折的NVIDIA創(chuàng)建NVIDIA之前，黃仁勛曾經(jīng)是AMD公司的芯片設(shè)計(jì)師，那時(shí)候的他或許想不到，二十年后，自己創(chuàng)立的公司會(huì)成為老東家最強(qiáng)勁的競爭對手。在AMD公司，黃仁勛打下了結(jié)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，之后他又跳槽到了芯片公司LSI-Logic，在那里，黃仁勛完成了從技術(shù)崗到銷售崗的轉(zhuǎn)型。1993年，三十而立的黃仁勛和兩位好友共同創(chuàng)建了NVIDIA，主攻當(dāng)時(shí)仍處在萌芽階段的圖形芯片市場。NVIDIA做的第一件大事，就是花兩年時(shí)間研發(fā)了一款與市面上所有圖形芯片都不同的產(chǎn)品——NV1，其集成了顯卡、聲卡、手柄驅(qū)動(dòng)等多種功能，瞄準(zhǔn)的并不是PC市場，而是游戲主機(jī)。可惜，NVIDIA傾盡全力研發(fā)出來的第一款產(chǎn)品，卻始終沒有打進(jìn)主流游戲市場，NVIDIA花光了投資，幾近破產(chǎn)。在走投無路之際，游戲公司世嘉伸出了援手——當(dāng)時(shí)世嘉正在開發(fā)新一代的主機(jī)“土星”，他們認(rèn)為NVIDIA芯片的高集成度能夠更好地在游戲機(jī)上發(fā)揮性能，因此投入了700萬美金支持NVIDIA研發(fā)新一代的產(chǎn)品。世嘉土星游戲主機(jī)重新定義“顯卡”雖然世嘉跟NVIDIA的合作最終沒有成功，研發(fā)中的NV2芯片也因此流產(chǎn)，但靠著這700萬美金，黃仁勛終于摸到了市場的脈象——當(dāng)時(shí)微軟發(fā)布了DirectX接口，可市面上支持這一標(biāo)準(zhǔn)的圖像芯片卻寥寥無幾，所有的圖像芯片廠商都在忙著推廣自己的接口。黃仁勛決定，放棄部分已有的專利，轉(zhuǎn)而全面支持微軟的DirectX接口。同時(shí)，NVIDIA全面提升了開發(fā)速度，每六個(gè)月就研發(fā)一款新產(chǎn)品。轉(zhuǎn)型后的NVIDIA推出了Riva128芯片，不僅性能足夠強(qiáng)大，而且造價(jià)也要比同類產(chǎn)品低廉不少，加上對DirectX的良好支持，成為不少ODM廠商的首選。NVIDIARiva128圖形芯片之后，找對產(chǎn)品思路的NVIDIA開始奮起直追，于1999年推出了世界上首款GPU（GraphicsProcessingUnit，圖形處理器）GeForce256，與同時(shí)代的其他圖像芯片相比，GeForce256的創(chuàng)新之處在于，大大減少了對CPU的依賴，強(qiáng)化了對3D圖像的渲染功能，性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)地甩開了同期的對手。得益于GeForce256的出色表現(xiàn)，NVIDIA拿到了微軟Xbox游戲機(jī)的訂單，輾轉(zhuǎn)多年以后，NVIDIA又回到了他們最初想攻占的游戲機(jī)市場。浮夸的GeForce256包裝，凸顯其強(qiáng)大的性能從顯卡到人工智能其實(shí)，黃仁勛一直都知道，NVIDIA的GPU絕不只是為電子游戲服務(wù)的，但是讓他想不到的是，GPU居然還能在“深度學(xué)習(xí)”領(lǐng)域大放異彩?！吧疃葘W(xué)習(xí)”是人工智能的關(guān)鍵，從20世紀(jì)60年代至今，“深度學(xué)習(xí)”領(lǐng)域一直沒有巨大突破的原因在于：需要足夠龐大的數(shù)據(jù)量需要足夠廉價(jià)的計(jì)算能力互聯(lián)網(wǎng)的普及讓數(shù)據(jù)前所未有地龐大，而且每個(gè)人都能輕易地接觸到大量的數(shù)據(jù)，可是這么多年過去了，計(jì)算機(jī)的算力依舊不夠強(qiáng)大。2006年，為了減少開發(fā)者的負(fù)擔(dān)，NVIDIA發(fā)布了一個(gè)名為CUDA的編程工具，開發(fā)者們通過這套工具，可以輕松地讓GPU同時(shí)對畫面上的每一個(gè)像素進(jìn)行編程，讓他們完成一些簡單的渲染工作——這樣一來，開發(fā)者就無須不勝其煩地重復(fù)寫代碼了。同樣，利用這一原理，深度學(xué)習(xí)的研究者們也可以利用GPU來完成大量低級計(jì)算，從而大大提升人工智能的計(jì)算能力。在世界范圍內(nèi)，大約有3000家人工智能公司通過NVIDIA的芯片來滿足他們對人工智能的需求，其中不乏亞馬遜、谷歌、微軟等科技巨頭。NVIDIAGPU深度學(xué)習(xí)原理圖示對于“深度學(xué)習(xí)”，黃仁勛是這樣理解的：深度學(xué)習(xí)就像人腦一樣，你幾乎可以教會(huì)它任何東西，但它有個(gè)巨大的障礙：需要龐大的計(jì)算量，這跟我們的GPU的運(yùn)算模式幾乎是一致的。盡管NVIDIA的主營業(yè)務(wù)仍是顯卡，2017財(cái)年第三季度，圖形芯片部門的營收占其總營收的85%；但得益于人工智能領(lǐng)域的發(fā)展，NVIDIA的汽車業(yè)務(wù)增長迅速，同比增長60.8%，最新推出的車載電腦DRIVEPX2更是被用到了特斯拉的電動(dòng)汽車當(dāng)中，發(fā)展前景十分可觀。黃仁勛與特斯拉電動(dòng)汽車人工智能帶著顯卡廠家一起裝逼一起飛了。那么我們來看看，顯卡的前世今生。原來的顯卡是什么？顯卡的工作非常復(fù)雜，但其原理和部件很容易理解。在本文中，我們先來了解顯卡的基本部件和它們的作用。此外，我們還將考察那些共同發(fā)揮作用以使顯卡能夠快速、高效工作的因素。顯示卡（videocard）是系統(tǒng)必備的裝置，它負(fù)責(zé)將CPU送來的影像資料（data）處理成顯示器（monitor）可以了解的格式，再送到顯示屏（screen）上形成影像。它是我們從電腦獲取資訊最重要的管道。因此顯示卡及顯示器是電腦最重要的部份之一。我們在監(jiān)視器上看到的圖像是由很多個(gè)小點(diǎn)組成的，這些小點(diǎn)稱為“像素”。在最常用的分辨率設(shè)置下，屏幕顯示一百多萬個(gè)像素，電腦必須決定如何處理每個(gè)像素，以便生成圖像。為此，它需要一位“翻譯”，負(fù)責(zé)從CPU獲得二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人眼可以看到的圖像。除非電腦的主板內(nèi)置了圖形功能，否則這一轉(zhuǎn)換是在顯卡上進(jìn)行的。我們都知道，計(jì)算機(jī)是二進(jìn)制的，也就是0和1，但是總不見的直接在顯示器上輸出0和1，所以就有了顯卡，將這些0和1轉(zhuǎn)換成圖像顯示出來。早期，顯卡計(jì)算能力不行，3D的數(shù)據(jù)處理不過來。古墓麗影中，勞拉的屁股是方的。顯卡的主要部件是：主板連接設(shè)備、監(jiān)視器連接設(shè)備、處理器和內(nèi)存。不同顯卡的工作原理基本相同CPU與軟件應(yīng)用程序協(xié)同工作，以便將有關(guān)圖像的信息發(fā)送到顯卡。顯卡決定如何使用屏幕上的像素來生成圖像。之后，它通過線纜將這些信息發(fā)送到監(jiān)視器。顯卡的演變自從IBM于1981年推出第一塊顯卡以來，顯卡已經(jīng)有了很大改進(jìn)。第一塊顯卡稱為單色顯示適配器（MDA），只能在黑色屏幕上顯示綠色或白色文本。而現(xiàn)在，新型顯卡的最低標(biāo)準(zhǔn)是視頻圖形陣列（VGA），它能顯示256種顏色。通過像量子擴(kuò)展圖矩陣（QuantumExtendedGraphicsArray，QXGA）這樣的高性能標(biāo)準(zhǔn)，顯卡可以在最高達(dá)2040x1536像素的分辨率下顯示數(shù)百萬種顏色。根據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)生成圖像是一個(gè)很費(fèi)力的過程。為了生成三維圖像，顯卡首先要用直線創(chuàng)建一個(gè)線框。然后，它對圖像進(jìn)行光柵化處理（填充剩余的像素）。此外，顯卡還需添加明暗光線、紋理和顏色。對于快節(jié)奏的