21世纪视觉需求与GPU变化

    ● 21世纪视觉需求与GPU变化

    2009年10月30日，我国首套GPU超级计算机“天河一号”由国防科学技术大学研制成功。这套计算机采用了创新的CPU+GPU异构计算设计，不但理论计算性能得到大幅提升，而且达到了很高的能效比。天河一号采用6144个Intel通用多核处理器和5120个AMD图形加速处理器，实测性能排列2009年6月TOP500第四位，峰值性能列第三位。

我国首套GPU超级计算机“天河一号”

    在此前的一年，全世界范围内已经出现了越来越多的搭载GPU的超级计算机，而随后的一年中，中国再次使用NVIDIA Tesla产品打造了全世界排名第二的超级计算机系统。之所以GPU频繁登陆大规模并行计算领域，是因为21世纪人类所面临的科研课题已经无法用传统的CPU架构来负责运算。

    放下之前讨论的超级计算机回到图形领域，我们会发现21世纪视觉需求同样对硬件发展提出了近乎可不能完成的任务。无论是使用了当时全新游戏引擎的《毁灭战士3》（Doom 3）还是首次使用延迟渲染技术的《彩虹6号：维加斯》，直到DirectX 10时代测试显卡不可缺少的项目《孤岛危机》，都在给游戏玩家带来巨大震撼的同时考验着PC硬件的承受能力。

DirectX 10时代测试显卡不可缺少的项目《孤岛危机》

    实际上从1995年id software创作出第一款震惊世界的3D游戏《毁灭战士》开始，个人电脑3D游戏之路开始变得无限宽阔。甚至有一句话一直回荡在所有资深游戏玩家耳边“上帝花了6天创造了这个世界，id software和它的创始人、引擎师约翰•卡马克(John Carmark)，则用6款游戏创造了个人电脑的3D世界。”

史诗电影《圆明园》

    除了PC游戏应用对GPU发展的牵引力之外，专业渲染领域同样对强大的GPU运算能力充满渴求。我们在2006年看到了使用当时最先进GPU技术来制作的史诗电影《圆明园》，这部电影大规模使用电脑场景仿真动画技术，重现圆明园的瑰丽与辉煌。在国防军工方面，GPU也得到了广泛应用，最先进的战斗机上已经安装了专业GPU用于绘制目标标示和数据显示。大型军事视景仿真系统已经将一款高端的GPU芯片作为标配硬件。

GPU运算单元爆炸式增长

    GPU为了能够满足人类“贪婪”的视觉需求，内置了大量的运算单元，它们从负责三角形生成到顶点与像素的处理，特别是着色引擎为了更快更多实现图形渲染而迅速扩张，使得GPU的晶体管集成度以超越CPU摩尔定律3倍的速度发展，同一时期GPU的浮点吞吐速度也达到了CPU的十倍左右。