諾德基金：AI超強(qiáng)圖像處理能力的奧秘之GPU

很多小伙伴好奇，AI繪圖、做視頻又快又精致，是因?yàn)樗活D飯吃10個(gè)設(shè)計(jì)師嗎？

(資料圖片)

當(dāng)然不是了。今天諾德基金小編就來給大家揭秘—AI超強(qiáng)圖像處理能力的奧秘之GPU。

資料來源：數(shù)英網(wǎng)，由AI完成繪圖

01、什么是GPU

GPU的英文全稱是：Graphics Processing Unit，翻譯過來叫做圖形處理器，也叫視覺處理器、顯示芯片等。是一種專門在電腦、工作站、游戲機(jī)和一些移動(dòng)設(shè)備(如手機(jī)、iPad等)上做圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作的微處理器?；锇閭兤綍r(shí)看電影、打游戲，畫質(zhì)的好壞主要取決于GPU。

聽起來可能有些難理解，諾德基金小編給大伙舉個(gè)擬人化的例子：小A開了一家藝術(shù)品制作商店?？梢灾谱饕魳烦?、美術(shù)畫作、花瓶等。小B來想在店里買一幅畫。這時(shí)，小A就給負(fù)責(zé)繪畫的師傅下達(dá)指令，師傅按要求完成畫作。如果把小A的商店看做是一臺(tái)電腦，那么負(fù)責(zé)繪畫的師傅就相當(dāng)于GPU(協(xié)助圖像處理)。

GPU的發(fā)展過程，就像一個(gè)孩子從無到有、從青澀到成熟的過程。

1981年，世界上第一臺(tái)個(gè)人電腦IBM5150問世。其搭配黑白顯示適配器與彩色圖形適配器，是最早的圖形顯示控制器。

20世紀(jì)80年代初期，出現(xiàn)了以GE芯片為標(biāo)志的圖形處理器，其圖像處理能力更強(qiáng)，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)入以圖形處理器為主導(dǎo)的階段。后續(xù)隨著GE等圖形處理器的功能不斷完善，GPU(前身)也開始出現(xiàn)。

之后的過程中，GPU不斷更新迭代，到2010年，其在AI領(lǐng)域已擁有了較大優(yōu)勢(shì)。隨著AI時(shí)代的到來，GPU也迎來了高速發(fā)展，國內(nèi)外公司不斷升級(jí)自己的GPU產(chǎn)品。截止目前，GPU已成為AI領(lǐng)域必不可缺的“螺絲釘”。

02、GPU的核心作用

GPU的核心作用有兩個(gè)，分別是圖形渲染和通用計(jì)算。

一、圖形渲染

如前文所述，GPU憑借其強(qiáng)大的圖像處理能力，已經(jīng)成為當(dāng)今電腦中圖像渲染的專用處理器。其圖像處理過程，諾德基金小編也給大家整理了，有些專業(yè)門檻，感興趣的小伙伴可以做個(gè)擴(kuò)展閱讀。

GPU圖像渲染的步驟：

1)在流處理器中構(gòu)建3D圖形的整體骨架，即頂點(diǎn)處理；

2)由光柵化處理單元把矢量圖形轉(zhuǎn)化為一系列像素點(diǎn)，即光柵化操作；

3)在紋理映射單元實(shí)現(xiàn)紋理填充；

4)在流處理器中完成對(duì)像素的計(jì)算和處理，即著色處理；

5)在光柵化處理單元中實(shí)現(xiàn)測(cè)試與混合任務(wù)。

二、通用計(jì)算

2003年，GPGPU的概念(利用GPU的計(jì)算能力，在非圖形處理領(lǐng)域進(jìn)行更通用、更廣泛的科學(xué)計(jì)算)被首次提出。GPGPU在傳統(tǒng)GPU的基礎(chǔ)上，使之更適合高性能并行計(jì)算。因此其在數(shù)據(jù)中心被廣泛地應(yīng)用在人工智能和高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。如信號(hào)處理、三維醫(yī)學(xué)成像、雷達(dá)成像等。

03、GPU和我們熟悉的CPU有何不同

CPU的英文全稱是：Central Processing Unit，翻譯過來叫做中央處理器。作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，是信息處理、程序運(yùn)行的最終執(zhí)行單元，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的“大腦”。而GPU，叫做圖形處理器，是專門做圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作的微處理器。

如果還用前文小A的藝術(shù)品制作商店來舉例，CPU就相當(dāng)于店長，大大小小的事務(wù)都要管，而GPU就相當(dāng)于專精人員，只負(fù)責(zé)圖像方面的工作。

當(dāng)然，CPU也有一定的處理圖像的能力，不過與GPU相比，其圖像處理能力要稍微弱一些

可以說，GPU在圖像處理方面能力更強(qiáng)。在AI領(lǐng)域，由于對(duì)圖像處理能力要求很高，因此GPU的地位顯而易見。

Tips：當(dāng)然CPU和GPU的區(qū)別，并不會(huì)像這兩幅圖展示的那樣簡單，這里諾德基金小編只是直觀的給大伙展示了兩個(gè)芯片的差異，并不是全部哦。

好了，關(guān)于GPU的知識(shí)內(nèi)容，本期就先分享到這里，也希望本期內(nèi)容能對(duì)伙伴們了解AI領(lǐng)域有所幫助，咱們下期再見~

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