GPU와 CPU의 관계는 무엇입니까?

GPU는 컴퓨터의 그래픽 프로세서이고, CPU는 컴퓨터의 중앙 처리 장치입니다. GPU는 그래픽 카드의 CPU에 대한 의존도를 줄이고 원래 CPU의 작업 중 일부를 수행합니다. GPU는 그래픽 가속을 달성하기 위해 개인용 컴퓨터 및 일부 모바일 장치에서 이미지 및 그래픽 관련 계산에 특화된 마이크로 프로세서입니다. 이제 가장 중요한 것은 3D 그래픽 가속을 달성하는 것입니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 7 시스템, Dell G3 컴퓨터.

GPU와 CPU란 무엇인가요? 둘 사이의 관계는 무엇입니까?

GPU는 컴퓨터의 그래픽 프로세서이고, CPU는 컴퓨터의 중앙 처리 장치입니다.

CPU는 일반적으로 논리 연산 장치, 제어 장치 및 저장 장치로 구성됩니다. 정보 처리 및 프로그램 실행을 위한 최종 실행 장치입니다. GPU는 그래픽 가속을 달성하기 위해 개인용 컴퓨터 및 일부 모바일 장치에서 이미지 및 그래픽 관련 작업에 특화된 마이크로 프로세서입니다. 이제 가장 중요한 것은 3D 그래픽 가속을 달성하는 것입니다. GPU의 코어 수는 CPU의 코어 수를 훨씬 초과하여 많은 코어라고 불리지만 각 코어의 캐시 크기는 상대적으로 작습니다.

GPU는 그래픽 카드의 CPU 의존성을 줄이고, 특히 3D 그래픽 처리에서 원래 CPU의 작업 중 일부를 수행합니다. GPU에서 사용하는 핵심 기술에는 하드웨어 T&L(기하학 변환 및 조명 처리), 큐빅 환경 재료 매핑 및 믹싱, 텍스처 압축 및 범프 매핑, 듀얼 텍스처 4픽셀 256비트 렌더링 엔진 등 그리고 하드웨어 T&L 기술은 GPU의 특징이라고 할 수 있습니다. GPU의 주요 제조업체는 NVIDIA와 ATI입니다.

확장된 지식: GPU(그래픽 처리 장치) 소개

그래픽 프로세서

CPU는 Operator(ALU)와 Controller(CU)로 구성됩니다. )는 두 가지 주요 구성요소로 구성됩니다. 또한 여러 레지스터와 캐시 메모리, 이를 연결하는 데이터, 제어 및 상태 버스가 있습니다. ALU는 산술 연산, 시프트 연산, 주소 연산 및 변환을 수행하는 데 사용됩니다. 레지스터 장치는 중간 데이터 및 명령어를 저장하는 데 사용됩니다. CU는 각 명령어를 완료하기 위해 수행되는 각 연산에 ​​대해 명령어를 디코딩하고 제어 신호를 발행하는 역할을 합니다. . 运算器（ALU）和控制器（CU）两大部件组成。此外，还有若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线。ALU用来执行算术运算、移位操作、地址运算和转换；寄存器件用于保存中间数据以及指令；CU负责对指令译码，并发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

CPU的运行遵循冯·诺依曼构架：存储程序顺序执行。程序执行过程如下：

CPU根据程序计数器（Program Counter，PC

CPU 작업은 Von Neumann 아키텍처를 따릅니다. 저장된 프로그램은 순차적으로 실행됩니다. 프로그램 실행 과정은 다음과 같습니다.

CPU는 프로그램 카운터(프로그램 카운터, PC)에 따라 메모리에서 명령을 받은 다음 명령 버스를 통해 디코더에 명령을 보냅니다. 번역된 명령어를 타이밍 생성기와 연산 컨트롤러에 전달한 다음 메모리에서 데이터를 가져와 연산 장치로 데이터를 처리하고 마지막으로 데이터 버스를 통해 데이터 캐시 레지스터와 메모리에 데이터를 저장합니다.

CPU는 데이터를 단계별로 처리합니다.

대규모 고속 데이터를 처리할 때는 CPU가 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.

칩의 집적도가 높아지면 누설전류도 높아지지만, 클록 주파수의 증가는 제한되고, 트랜지스터의 선폭도 곧 물리적인 한계에 도달하게 되므로 감소시키기가 어렵습니다. 칩 트랜지스터 선폭의 성능이 향상되었습니다. 그 결과, 사람들은 디자인에 대해 호들갑을 떨기 시작했고, 여러 프로세서를 병렬로 작동하게 함으로써 자연스럽게 효율성이 많이 향상되는 것을 생각하게 되었고, 그래서 멀티 코어 CPU와 GPU가 탄생하게 되었습니다.

또 다른 아이디어는 칩을 변경하지 않고 애플리케이션 시스템에 인공 지능을 추가하여 컴퓨팅 이점을 얻는 것입니다

. 빅데이터 시대가 도래하면서 인공지능 중심의 응용 시스템이 늘어나고 있다.

현대 컴퓨터에서는 그래픽 처리가 점점 중요해지면서 그래픽 처리에 특화된 코어 프로세서 GPU가 탄생했습니다. 그래픽 데이터를 처리하려면 그래픽의 모든 픽셀을 처리해야 하는데, 이는 빅데이터이기 때문에 컴퓨팅 속도에 대한 요구사항이 매우 높습니다. 하지만 GPU가 요구하는 기능은 상대적으로 단순하기 때문에 최적화된 그래픽 처리를 기반으로 한 GPU 아키텍처가 탄생했습니다.

CPU에는 많은 기능 모듈이 있으며 복잡한 컴퓨팅 환경에 적합합니다. 대부분의 트랜지스터는 제어 회로와 캐시에 사용되며 소수의 트랜지스터는 컴퓨팅 작업을 완료하는 데 사용됩니다. GPU의 제어는 상대적으로 간단하며 큰 캐시가 필요하지 않습니다. 따라서 대부분의 트랜지스터는 다양한 특수 회로 및 파이프라인에 사용될 수 있습니다. 따라서 GPU의 컴퓨팅 속도는 크게 향상되고 강력한 부동 소수점 컴퓨팅 기능을 갖습니다.

현재 멀티 코어 CPU는 일반적으로 4개 또는 6개의 코어로 구성되며 계산을 위해 8개 또는 12개의 처리 프로세스를 시뮬레이션합니다🎜. 그러나 일반 GPU에는 수백 개의 코어가 있고 고급 GPU에는 수만 개의 코어가 있으며 이는 멀티미디어 처리에서 많은 반복 처리 프로세스에 자연스러운 이점이 있으며 더 중요한 것은 대규모 처리에 사용할 수 있다는 것입니다. 병렬 데이터를 처리합니다. 🎜

GPU는 이미지 처리용으로 설계되었지만 그 아키텍처에는 특별한 이미지 처리 알고리즘이 없습니다. 따라서 GPU는 이미지 처리뿐만 아니라 과학 컴퓨팅 및 암호화에도 널리 사용됩니다. 크래킹, 수치해석, 빅데이터 처리, 금융분석 등 병렬컴퓨팅이 필요한 분야에 사용된다. GPU는 보다 일반적인 전문 칩입니다.

그래픽 프로세서의 구성

GPU 회로 기판은 일반적으로 6층 또는 4층 PCB 회로 기판입니다. GPU의 모든 구성 요소는 회로 기판에 통합되어 있으며 회로 기판은 GPU의 품질에 영향을 미칩니다.

GPU 회로 기판에서 가장 큰 칩은 방열판과 팬이 있는 GPU입니다. 데이터 처리의 핵심으로 대부분의 GPU는 단일 칩 설계를 채택하는 반면, 전문 GPU도 다중 GPU 칩을 사용합니다.

GPU 회로 기판의 또 다른 중요한 칩은 디지털/아날로그 변환기(RAMDAC)입니다. 그 기능은 비디오 메모리의 디지털 신호를 모니터에서 인식할 수 있는 아날로그 신호로 변환하는 것입니다. 속도는 MHz입니다. 이미지가 더 안정적일수록 GPU가 지원할 수 있는 가장 높은 새로 고침 빈도가 결정됩니다. 대부분의 제조사에서는 비용 절감을 위해 디지털/아날로그 변환기를 GPU 칩에 통합했지만, 여전히 독립된 디지털/아날로그 변환기 칩을 사용하는 고급 GPU도 있습니다. 数/模转换器（RAMDAC）。它的作用是将显存中的数字信号转换成显示器能够识别的模拟信号，速度以MHz为单位，速度越快，图像越稳定，它决定了GPU能支持的最高刷新频率。为了降低成本，多数厂商都将数/模转换器整合到了GPU芯片中，但仍有一些高档GPU采用独立的数/模转换器芯片。

GPU的数据是存放在显存内的，显存是用来存储等待处理的图形数据信息的。显存容量决定了GPU支持的分辨率、色深。分辨率越高，显示的像素点越多，所需显存容量越大。对目前的三维GPU来说，需要很大的显存来存储Z-Buffer数据或材质数据。

显存有两大类：单端和双端

GPU 데이터는 비디오 메모리에 저장되며, 비디오 메모리는 처리를 기다리는 그래픽 데이터 정보를 저장하는 데 사용됩니다. 비디오 메모리 용량에 따라 GPU가 지원하는 해상도와 색상 심도가 결정됩니다. 해상도가 높을수록 더 많은 픽셀이 표시되고 필요한 비디오 메모리 용량도 커집니다. 현재 3D GPU의 경우 Z-Buffer 데이터나 소재 데이터를 저장하려면 많은 양의 비디오 메모리가 필요합니다.

비디오 메모리에는 단일 종단 및 이중 종단 비디오 메모리라는 두 가지 주요 범주가 있습니다. 전자는 GPU에서 데이터를 읽고 동일한 포트를 통해 데이터를 디지털/아날로그 변환기로 전송합니다. 데이터 읽기, 쓰기 및 전송은 동시에 수행될 수 없습니다. 후자는 동시에 데이터를 읽고 쓰고 전송할 수 있습니다. 현재 널리 사용되는 비디오 메모리로는 SDRAM, SGRAM, DDR RAM, VRAM, WRAM 등이 있습니다.

GPU 회로 기판에 사용되는 일반적인 커패시터 유형에는 전해 커패시터, 탄탈륨 커패시터 등이 포함됩니다. 전자는 더 많은 열을 발생시킵니다. 많은 유명 브랜드 GPU는 성능을 향상시키기 위해 탄탈륨 커패시터를 사용합니다. 저항기의 경우에도 마찬가지입니다. 일반적인 금속 필름 저항기와 탄소 필름 저항기는 점점 더 칩 저항기에 자리를 내주고 있습니다.

GPU 회로 기판에는 GPU에 전원을 공급하는 전원 공급 회로가 있습니다. 그 역할은 GPU가 안정적으로 작동할 수 있도록 마더보드의 전류를 조정하는 것입니다. GPU가 점점 더 정교해짐에 따라 GPU 전원 공급 회로에 대한 요구 사항도 점점 더 높아지고 있습니다.

GPU 회로 기판에는 VGA BIOS용 플래시 메모리도 있습니다. GPU 및 드라이버 제어 프로그램, 제품 식별 등의 정보가 포함되어 있습니다. 이 플래시 메모리는 전용 프로그램을 통해 업그레이드되어 GPU 성능을 향상시키고 때로는 GPU를 개조할 수 있습니다.

GPU 회로 기판에는 GPU 내부에 디지털/아날로그 변환 클럭 주파수를 제공하는 수정 발진기와 같은 구성 요소가 있습니다. 또한 GPU의 주파수가 점점 높아지기 때문에 작업 시 많은 열이 발생하며 GPU 회로 기판에도 냉각 팬이 있습니다. 🎜🎜더 많은 관련 지식은 🎜FAQ🎜 칼럼을 방문해주세요! 🎜

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