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图形处理器(英语:graphics processing unit,缩写:GPU),又称显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上做图像和图形相关运算工作的微处理器。
GPU使显卡减少了对CPU的依赖,并进行部分原本CPU的工作,尤其是在3D图形处理时GPU所采用的核心技术有硬件T&L(几何转换和光照处理)、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等,而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。GPU的生产商主要有NVIDIA和ATI(已被AMD收购)。
国产GPU的生产商包括两种:自主研发系。自主研发系包括:中船重工709所、中船重工716、景嘉微、航锦科技、龙芯、上海兆芯等机构。引进系则有凯桥资本收购的Imagination。目前、国产GPU中、较为知名的为中船重工701所的凌久GP101、中船重工716所的JARI G12、景嘉微的JM7200.
景嘉微是设计国产GPU的领军企业,在长沙由国防科技大学作为技术支持,2014年4月,成功研发出国内首款国产高可靠、低功耗GPU芯片-JM5400,具有完全自主知识产权,打破了国外产品长期垄断我国GPU市场的局面,在多个国家重点项目中得到了成功的应用;2018年8月,公司自主研发的新一代高性能、高可靠GPU芯片-JM7200流片成功,将国产GPU的技术发展提高到新的水平,可为各类信息系统提供强大的显示能力;2019年,公司在JM7200基础上,推出了商用版本-JM7201,满足桌面系统高性能显示需求,并全面支持国产CPU和国产操作系统,推动国产计算机的生态构建和进一步完善。目前JM9000系列已经研发成功,已完成流片,正在测试中。
图形处理器(GPU)芯片-JM5400 | 图形处理器(GPU)芯片-JM7200 |
PCIE显卡
标准MXM显卡
从上图不难看出目前我国产GPU最好的性能接近国外8年前的旗舰产品,但目前搭载英伟达GPU的显卡的GTX3090,已经支持PCIE4.0(16Gbps),GDDR6X(19-21Gbps)等技术,较为先进,希望我们国内的企业能够迎头赶上。
GDDR(显存)最新系列技术指标
GPU芯片主要应用在显卡中,显卡主要由GPU与显存GDDR配合使用,如同我们的CPU需要DDR一样。目前GPU和GDDR都在飞速发展,速率和带宽都成倍提高。从设计角度而言GPU与GDDR布线设计较为简单,无论地址和数据都是点对点连接,不存在像我们DDR3/4中存在T型还是Fly-by这样的拓扑结构。点对点连接但由于单线速率较高(单线速率都超10Gbps),需要注意过孔残桩,串扰、回流地孔等处理。
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