GPU大百科全书第六章 谁也离不开的缓冲

　　前言：时隔一个月，GPU大百科全书又回来了。在之前长达三个多月的漫长连载中，我们一起按照工作顺序走过了整个GPU的流水线，相信在经历了这次辛苦的旅程之后，屏幕前的你多多少少都会有所收获了吧。

　　我们在上一期GPU大百科全书的结尾曾经说过，工作单元游历的完结并不代表着GPU大百科全书的结束，因为除了我们见过的这些功能各异的运算/操作单元之外，GPU中还有这一群数量庞大且作用极其重要的“幕后英雄”。它们分布在整个GPU内外，虽然并不直接参与任何运算和控制动作，但却担负着提升GPU执行效率的重要使命。它们就是GPU以及整个显卡最重要的组成部分——缓冲体系。

　　缓冲对于这个世界来说是至关重要的存在。工厂里的堆料车间是缓冲；城市里的停车场是缓冲；学生们做题时的草稿纸是缓冲；甚至当你被沉重的工作压得透不过气来的时候，放下工作去睡上一觉也是缓冲。缓冲可以为连贯任务的执行提供极大的帮助，甚至还能为执行单元更好的动作提供先决条件。对于GPU这一大并行度的运算执行体系来说，通过合理的缓冲设置来临时挂起和快速存储数据，不仅有助于数据的快速存储和结果的转移，更可以掩盖延迟造成的执行断档。

辅路可以为城市交通提供缓冲

　　要说缓冲体系完全躲在幕后吧，其实也有点冤枉。这些幕后英雄中有一位曝光率极高，甚至到了人尽皆知的地步。但对整个体系来说，润物细无声才是形容它们最好的词汇。今天，我们就来见见这些平时不怎么露面，但却能够影响GPU性能的朋友们吧。

　　● 房子分大小，缓冲分等级

　　现代GPU的缓冲体系十分庞大，它包含了由体积、延迟及位置决定的4个主要的组成部分，分别是显存（Memory）、纹理缓存（Texture cache）、共享缓存（shared）及寄存器（Register）。显存置于GPU芯片外部，通过GPU内部的显存控制器进行控制和操作。纹理缓存、共享缓存及寄存器则集成在GPU内部，分别供TMU和ALU控制及使用。

GPU缓冲体系

　　在整个缓冲体系中，显存的体积是最大的，大到只能将其独立到GPU芯片之外。作为缓冲体系中最重要的组成部分，显存的知名度已经高到一提显卡必定提到它的地步了。相对于显存，缓冲体系中其他三位成员的名声不仅矮了一大截，甚至都不为大多数人所知晓。尽管在整个缓冲体系中显存并不是需要投注最多设计资源的部分，其作用也并不比其他三者更加突出。但在很多消费者心目中，显存的快慢和大小几乎是影响一款显卡身份和地位的唯一标准。对于GPU及整个显卡体系来说，显存就像是一个巨大的仓库，材质也好，指令也罢，几乎所有涉及显示的东西都能装进去。

　　我们今天的故事，就从这最大的仓库开始吧。