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2025-04-17 18 电子行业报告
微架构(Micro Architecture):GPU的硬件电路设计构造方式。 微架构又称为微处理器体系结构,是在图形函数和指令集条件下处理器中的执行方法。某一特定指令集可以在不同微架构中执行,但在 运行过程中因设计目的不同而存在技术效果不同。 GPU微架构包括流处理器、渲染核、双精度浮点运算单元、特殊运算单元、流式多处理器、纹理处理器、图形处理器、 流处理器阵列。 GPU架构工作流程为:Vertex Shader(定点着色器)建立图形骨架,再通过算法转化进行光栅化计算,进而进行纹理映射,再由Pixel Shader(像素着色器)像素处理,最终由ROP(光栅化引擎)输出。 不同微架构决定了GPU各方面性能的不同,NVIDIA等国际GPU厂商均加大投入研发新架构作为提升竞争力的重要抓手。
Fermi 架构共含 4 个 GPC , 16 个 SM , 512 个 CUDA Core。每32个CUDA Core组成1个SM, 每个SM为垂直矩形条带。为主机接口,图形渲染流水线中负责接收指令。通过PCIExpress 将 GPU和CPU相连接,并读取CPU指令。再通过 Front End(前端)处理指令。是全球首款实现了可扩展几何学流水线的重要元件。主要负 责顶点拾取(Vertex Fetch)、细分曲面(Tessellation)、 视口转换(Viewport Transform)、属性设定(Attribute Setup)、流输出(Stream Output)五个方面的处理工作。为光栅引擎,将光栅化处理硬件单元进行结合,包括 Edge/Triangle Setup(边缘/三角形设定)、Rasterization (光栅化)和Z-Culling(Z轴压缩)。以流水线的形式运行 指令,每时钟循环周期能够处理8个像素。将Vertex-shader生成图形上的顶点和线段转化为对应的 像素点,光栅化引擎在过程中负责接受三角形的像素信息 生成和背面提出、Early-Z剔除。
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