GPU这一概念也是绝对于计算机系统中的CPU而言的，因为人们对图形的需要越来越大，尤其是在家用零碎和游戏发烧友，而传统的CPU不能满足现状，因而须要提供一个专门解决图形的外围处理器。

GPU作为硬件显卡的心脏，位置等同于CPU在计算机系统中的作用。同时GPU也能够用来作为辨别2D硬件显卡和3D硬件显卡的重要依据。2D硬件显卡次要通过应用CPU 来解决个性和3D 图像，将其称作软减速。

3D 硬件显卡则是把个性和3D 图像的解决能力集中到硬件显卡中，也就是硬件加速。目前市场上风行的显卡多半是由NVIDIA及ATI这两家公司生产的。

问题一：GPU设计目标和CPU截然不同

GPU是并行编程模型，和CPU的串行编程模型齐全不同，导致很多CPU上优良的算法都无奈间接映射到GPU上，并且GPU的构造相当于共享存储式多解决构造，因而在GPU上设计的并行程序与CPU上的串行程序具备很大的差别。

GPU次要采纳立方环境的材质贴图、硬体T&L、顶点混合、凹凸的映射贴图和纹理压缩、双重纹理四像素256位的渲染引擎等重要技术。

因为图形渲染工作具备高度的并行性，因而GPU能够仅仅通过减少并行处理单元和存储器管制单元便可无效地进步解决能力和存储器带宽。

GPU设计目标和CPU截然不同，CPU是设计用来解决通用工作，因而具备简单的管制单元，而GPU次要用来解决计算性强而逻辑性不强的计算工作，GPU中可利用的处理单元能够更多的作为执行单元。

因而，相较于CPU，GPU在具备大量反复数据集运算和频繁内存拜访等特点的利用场景中具备无可比拟的劣势。

问题二：GPU应用形式

应用GPU有两种形式，一种是开发的应用程序通过通用的图形库接口调用GPU设施，另一种是GPU本身提供API编程接口，应用程序通过GPU提供的API编程接口间接调用GPU设施。

通用图形库：

通过通用的图形库的形式应用GPU，都是通过 OpenGL 或Direct3D这一类现有的图形函数库，以编写渲染语言(Shading Language)的办法管制 GPU 外部的渲染器(Shader)来实现须要的计算。

目前业界公认的图形编程接口次要有OpenGL和DirectX这两种接口。OpenGL是以后可用于开发可交互、可移植的2D与3D图形应用程序的首选环境，也是以后图形利用最宽泛的规范。

OpenGL是SGI公司开发的计算机图形处理零碎，是图形硬件的软件接口，GL为图形库(Graphics Library)，OpenGL应用程序不须要关注所在运行环境所处的操作系统与平台。

只有在任何一个遵循OpenGL规范的环境下都会产生一样的可视化成果。与OpenGL相似，DirectX (Directe Xtension)也是一种图形API。它是由Microsoft创立的多媒体编程接口，并曾经成为微软视窗的规范。

为适应GPU利用的需要，DirectX则依据GPU新产品性能的裁减与停顿及时地定义新的版本，它所提供的性能简直与GPU提供的性能同步。

GPU本身编程接口：

GPU本身提供的编程接口次要由提供GPU设施的两家公司提供，别离是括NVIDIA的CUDA框架和AMD(ATI)公司于2006年提出了CTM(Close To Metal)框架（备注，最后是ATI公司生产GPU设施，后被AMD收买）。

AMD的CTM框架当初已不再应用，次要是AMD(ATI)于2007 年推出了ATI Stream SDK架构，2008 年AMD(ATI)齐全转向了公开的OpenCL规范，因而AMD(ATI)公司目前已没有独立的、公有的通用计算框架。

2007年NVIDIA公司公布CUDA (Compute Unified Device Architecture)专用通用计算框架。应用CUDA 进行通用计算编程不再须要借助图形学API，而是应用与C 语言以非常相似的形式进行开发。在CUDA 编程模型中，有一个被称为主机(Host)的CPU 和若干个被称作设施(Device)或者协处理器(Co-Processor)的GPU。

在该模型中，CPU和GPU协同工作，各司其职。CPU负责进行逻辑性较强的事务处理和串行计算，而GPU 则专一于执行线程化的并行处理工作。CPU、GPU 各自领有互相独立的存储器地址空间主机端的内存和设施端的显存。个别采纳CUDA 框架本人进行编程的都是一些大型的应用程序，比方石油勘测、流体力学模仿、分子动力学仿真、生物计算、音视频编解码、地理计算等畛域。

而咱们个别企业级的应用程序因为开发成本以及兼容性等起因，大多数都是采纳通用的图形库来进行开发调用GPU设施。

问题三：GPU操作方法

GPU 对于通用计算和图形处理的外部组件次要有两局部，顶点处理器(Vertex Processor)和子素处理器(Fragment Processor)。这种处理器具备流处理机的模式，即不具备大容量的快存/存储器能够读写，只是间接在芯片上利用长期寄存器进行流数据的操作。

硬件显卡的心脏——GPU
当GPU 用于图形处理时，此时GPU 外部的顶点渲染、像素渲染以及几何渲染操作都能够通过流处理器实现。

从图中能够看出，此时GPU 外部的所有流处理器相当于一个多核的处理器，数据能够很不便地在不同的流处理器之间的输出和输入之间挪动，同时GPU分派器和管制逻辑能够动静的指派流处理器进行相应的顶点，像素，几何等操作，因为流处理器都是通用的。