【Unity基礎(chǔ)知識(shí)】CPU vs GPU，誰才是算力之王？

GPU，學(xué)名可編程圖形處理單元，俗稱可編圖形硬件，一般被行外稱為顯卡(GPU不是顯卡，它是顯卡中的核心處理單元)。

GPU概念產(chǎn)生于20世紀(jì)70、80年代交替年間，主要用于游戲和視頻游戲方面，那時(shí)的全部戰(zhàn)力僅僅能夠快速合成幾張圖片。十年后，80、90年代交替時(shí)，出現(xiàn)了基于數(shù)字信號處理芯片，它的主要特點(diǎn)就是貴，當(dāng)然性能得到了極大提高。1991、1995年對2D加速器的支持得到升級。

1998年是劃時(shí)代的一年， NVIDIA(英偉達(dá))宣布modern GPU研發(fā)成功，進(jìn)入GPU可編程時(shí)代，是歷史性突破。與之前的GPU不同，程序員可以將代碼運(yùn)行在GPU的處理單元中，而之前的GPU僅僅能處理固定功能，一旦設(shè)計(jì)完成，用戶不能根據(jù)需求擴(kuò)展功能，最多可以參與簡單的設(shè)置(固定管線著色器)。

1998年后，modern GPU的發(fā)展又分為四個(gè)階段：

第一代，代表者有NVIDIA的TNT2、 ATI的Grage 、3Dfx的Voodoo3。這一時(shí)期的GPU功能很有限，只能用于紋理組合的數(shù)學(xué)計(jì)算，或者像素值的計(jì)算。

第二代，1999年到2000年(都是時(shí)代之交)，這一時(shí)期的GPU具備了三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和光照計(jì)算能力，OpenGL和DirectX7(圖形接口簇)相繼支持應(yīng)用程序通過硬件進(jìn)行坐標(biāo)變換。同時(shí)對紋理的操作擴(kuò)展到3維的CubeMap。代表作有NVIDDIA的GeForce256、MAX， ATI的Radeon 7500等。

第三代，2001年，支持頂點(diǎn)編程能力的顯卡面世(暫不支持像素編程能力)。

第四代，至今，市面的顯卡同時(shí)支持了頂點(diǎn)(vertex)和片段(fragment，也可翻譯成片元)編程能力。當(dāng)前課程中的重要一環(huán)就是“頂點(diǎn)和片段著色器”。

那么同學(xué)們想一想，為什么要發(fā)展GPU呢?CPU不是也能執(zhí)行程序嗎?還要顯卡做什么呢?先來看一張圖：

GPU：控制器少，計(jì)算單元多。CPU：控制器很大，計(jì)算單元?jiǎng)t很少。這里不要糾結(jié)計(jì)算單元的面積大小，這只是示意圖。

GPU采用流式并行計(jì)算模式，每一個(gè)計(jì)算單元可以單獨(dú)負(fù)責(zé)一個(gè)像素點(diǎn)，每個(gè)像素點(diǎn)不依賴旁邊像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)，所以每個(gè)計(jì)算單元都是獨(dú)立并行的，不需要控制器額外干涉。

CPU處理則與之不同，線性處理較多，這條數(shù)據(jù)的可能依賴上一條數(shù)據(jù)的結(jié)果，同時(shí)還需要控制器參與取指令，指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。所以CPU的結(jié)構(gòu)不適合獨(dú)立的像素運(yùn)算(像素一個(gè)一個(gè)的算效率極低)。

GPU在控制方面弱于CPU，但在并發(fā)算力方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于CPU。例如黑客們破解密碼時(shí)，需要大量的嘗試性計(jì)算，他們首選必是GPU。

所以，但看計(jì)算能力，GPU由于高并發(fā)能力，算力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CPU;但說到分布、有序、控制力上，CPU要?jiǎng)龠^GPU。