GPU是如何工作的？与CPU、DSP有什么区别？（一）

　　GPU是显示卡的“心脏”，也就相当于CPU在电脑中的作用，它决定了该显卡的档次和大部分性能，同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。

　　2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖CPU的处理能力，称为“软加速”。3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，也即所谓的“硬件加速”功能。显示芯片通常是显示卡上最大的芯片（也是引脚最多的）。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体T&L、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，而硬体T&L技术可以说是GPU的标志。

　　工作原理

　　简单的说GPU就是能够从硬件上支持T&L（Transform and Lighting，多边形转换与光源处理）的显示芯片，因为T&L是3D渲染中的一个重要部分，其作用是计算多边形的3D位置和处理动态光线效果，也可以称为“几何处理”。一个好的T&L单元，可以提供细致的3D物体和高级的光线特效；只不过大多数PC中，T&L的大部分运算是交由CPU处理的（这就也就是所谓的软件T&L），由于CPU的任务繁多，除了T&L之外，还要做内存管理、输入响应等非3D图形处理工作，因此在实际运算的时候性能会大打折扣，常常出现显卡等待CPU数据的情况，其运算速度远跟不上今天复杂三维游戏的要求。即使CPU的工作频率超过 1GHz或更高，对它的帮助也不大，由于这是PC本身设计造成的问题，与CPU的速度无太大关系。

　　GPU图形处理，可以大致分成 5 个步骤，如下图箭头的部分。分别为 vertex shader、primitive processing、rasterisation、fragment shader、testing and blending。

　　三维座标绘图并产生屏幕输出的图形

　　第一步，vertex shader。是将三维空间中数个（x,y,z）顶点放进 GPU 中。在这一步骤中，电脑会在内部模拟出一个三维空间，并将这些顶点放置在这一空间内部。接着，投影在同一平面上，也是我们将看到的画面。同时，存下各点距离投影面的垂直距离，以便做后续的处理。

　　这个过程就像是本地球观看星星一般。地球的天空，就像是一个投影面，所有的星星，不管远近皆投影在同一面上。本地球的我们，抬起头来观看星星，分不出星星的远近，只能分辨出亮度。GPU 所投影出的结果，和这个情况类似。

　　从地球所看到的星空，星星就像是投影到一球面上，除非使用特别的仪器，不然分不出星星和地球的距离

　　第二步，primitive processing。是将相关的点链接在一起，以形成图形。在一开始输入数个顶点进入 GPU 时，程序会特别注记哪些点是需要组合在一起，以形成一线或面。就像是看星座的时候一样，将相关连的星星连起来，形成特定的图案。