理解硬件加速

本文轉自維基百科。

 

個人理解:

(1)用特定硬件來加速。

(2)有硬件才能加速。

(3)硬件加速,即專門任務轉交,否則自己幹。

(4)所謂軟件模擬,就是cpu自己幹;硬件加速,就是利用硬件驅動進而指揮硬件幹。兩種方法調用不同的指令,軟件模擬基於相關庫(進而調用內核指令),硬件加速就是直接調用硬件驅動的讀寫等驅動函數。

(5)例如:arm處理器中用來處理浮點的協處理器加速,顯卡加速。

硬件加速

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硬件加速 是指在計算機 中通過把計算量非常大的工作分配給專門的硬件 來處理來減輕中央處理器 的工作量的技術。尤其是在圖像處理中這個技術非常經常被使用。

雷神之錘3 是第一個必須要求硬件加速的3D遊戲。

目錄

[隱藏 ]

[編輯 ] 技術

中央處理器的結構使得它能夠在短時間內完成各種各樣不同的指令。它能夠處理什麼指令主要由軟件 限制。但是由於中央處理器的結構有些重複任務無法非常有效和迅速地被處理。由於軟件的原因處理器優化的可能性有限。

通過使用專門爲這樣的重複任務設計的特殊硬件元件(芯片或者處理器)可以解決這個問題。這些特殊硬件元件不必像中央處理器那樣靈活,因此它們的硬件設計就已經顧及了優化處理這些特殊問題的需要,這樣一來中央處理器有時間去處理其它任務。

有些任務能夠通過把它們分解爲上千小任務非常有效地被解決。比如對一定的頻率帶做傅里葉變換 或者渲染 一小塊圖像。這些小任務可以互相之間不相關地平行計算。通過大量平行計算,即適用大量平行運行的小處理器來處理這些特殊任務總的計算速度可以大大提高。在許多情況下計算速度隨平行處理器的數量線性提高。比如在GeForce 200 圖像卡上192個 流處理器 平行運行[1]

從有效利用能源的角度出發這樣的平行計算也有意義。能源使用隨平行處理器的數量線性提高,而隨處理器頻率成平方比提高。因此通過平行運算處理器的頻率不必過高,使用的能量也比較少。

[編輯 ] 圖像卡

在計算機技術起步的時候屏幕顯示是中央處理器的任務。後來一塊專門的芯片被用來顯示熒光屏上的字符。再後來圖像芯片還開始管理自己的圖像內存和顯示顏色。隨着圖形用戶界面 的出現顯示卡 開始處理簡單的、一再重複出現的任務,比如畫方塊、直線和圓。操作系統把這些圖像指令傳給特殊的顯示卡驅動程序,再由這些驅動程序教給顯示卡處理。中央處理器也可以在軟件狀態下處理這些任務,但是這樣的話計算機的速度就要慢得多。

1996年出現了所有的三維顯示卡。一開始它們的任務是非常快地把三角形(由多面體組成的三維物體的基本結構)寫到圖像內存中去併爲它們覆蓋上相應的表面結構(比如3dfxVoodoo[2] )。2000年初計算三維模型的任務也轉到了顯示卡上去了(所謂的T&L 元件)。從約2006年開始顯示卡也越來越多地開始通過所謂的物理處理器 來計算三維模型的物理運動[3]

[編輯 ] 其它應用

計算機工業不斷推出新的邏輯元件來減輕主處理器的工作,解決特殊任務[4] 。其中包括處理MP3 數據、處理錄像數據[5] 、產生聲頻信號、數字信號處理器 等。1980、90年代裏使用的數學輔助處理器 也可以算在裏面。這些數學輔助處理器協助中央處理器計算浮點數 。它們可以被插在主板 上的專門插座裏。今天它們和主處理器被集成到同一芯片 上去了。

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