GPU

圖形處理器（英語：Graphics Processing Unit，縮寫：GPU），又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片，是一種專門在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設備（如平板電腦、智能手機等）上圖像運算工作的微處理器。

用途是將計算機系統所需要的顯示信息進行轉換驅動，并向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個人電腦主板的重要元件，也是“人機對話”的重要設備之一。顯卡作為電腦主機里的一個重要組成部分，承擔輸出顯示圖形的任務，對于從事專業圖形設計的人來說顯卡非常重要。

顯卡的處理器稱為圖形處理器（GPU），它是顯卡的“心臟”，與CPU類似，只不過GPU是專為執行復雜的數學和幾何計算而設計的，這些計算是圖形渲染所必需的。某些最快速的GPU集成的晶體管數甚至超過了普通CPU。

時下的GPU多數擁有2D或3D圖形加速功能。如果CPU想畫一個二維圖形，只需要發個指令給GPU，如“在坐標位置（x， y）處畫個長和寬為a×b大小的長方形”，GPU就可以迅速計算出該圖形的所有像素，并在顯示器上指定位置畫出相應的圖形，畫完后就通知CPU “我畫完了”，然后等待CPU發出下一條圖形指令。

有了GPU，CPU就從圖形處理的任務中解放出來，可以執行其他更多的系統任務，這樣可以大大提高計算機的整體性能。

GPU會產生大量熱量，所以它的上方通常安裝有散熱器或風扇。

GPU是顯示卡的“大腦”，GPU決定了該顯卡的檔次和大部分性能，同時GPU也是2D顯示卡和3D顯示卡的區別依據。2D顯示芯片在處理3D圖像與特效時主要依賴CPU的處理能力，稱為軟加速。3D顯示芯片是把三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片內，也就是所謂的“硬件加速”功能。顯示芯片一般是顯示卡上最大的芯片（也是引腳最多的）。時下市場上的顯卡大多采用NVIDIA和 AMD-ATI 兩家公司的圖形處理芯片。

GPU已經不再局限于3D圖形處理了，GPU通用計算技術發展已經引起業界不少的關注，事實也證明在浮點運算、并行計算等部分計算方面，GPU可以提供數十倍乃至于上百倍于CPU的性能，如此強悍的“新星”難免會讓CPU廠商老大英特爾為未來而緊張， NVIDIA和英特爾也經常為CPU和GPU誰更重要而展開口水戰。GPU通用計算方面的標準目前有OpenCL、CUDA、ATI STREAM。其中，OpenCL（全稱Open Computing Language，開放運算語言）是第一個面向異構系統通用目的并行編程的開放式、免費標準，也是一個統一的編程環境，便于軟件開發人員為高性能計算服務器、桌面計算系統、手持設備編寫高效輕便的代碼，而且廣泛適用于多核心處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、Cell類型架構以及數字信號處理器（DSP）等其他并行處理器，在游戲、娛樂、科研、醫療等各種領域都有廣闊的發展前景，AMD-ATI、NVIDIA時下的產品都支持OPEN CL。

1985年 8月20日 ATi公司成立，同年10月ATi使用ASIC技術開發出了第一款圖形芯片和圖形卡，1992年 4月 ATi發布了 Mach32 圖形卡集成了圖形加速功能，1998年 4月 ATi被IDC評選為圖形芯片工業的市場領導者，但那時候這種芯片還沒有GPU的稱號，很長的一段時間ATI都是把圖形處理器稱為VPU，直到AMD收購ATI之后其圖形芯片才正式采用GPU的名字。

NVIDIA公司在1999年發布GeForce 256圖形處理芯片時首先提出GPU的概念。從此NV顯卡的芯就用這個新名字GPU來稱呼。GPU使顯卡削減了對CPU的依賴，并實行部分原本CPU的工作，更加是在3D圖形處理時。GPU所采用的核心技術有硬體T&L、立方環境材質貼圖與頂點混合、紋理壓縮及凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等，而硬體T&L技術能夠說是GPU的標志。

CPU

中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規模的集成電路，是一臺計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。

中央處理器主要包括運算器（算術邏輯運算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲器（Cache）及實現它們之間聯系的數據（Data）、控制及狀態的總線（Bus）。它與內部存儲器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設備合稱為電子計算機三大核心部件。

CPU包括運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。

邏輯部件

英文Logic components；運算邏輯部件。可以執行定點或浮點算術運算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執行地址運算和轉換。

寄存器

寄存器部件，包括寄存器、專用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定點數和浮點數兩類，它們用來保存指令執行過程中臨時存放的寄存器操作數和中間（或最終）的操作結果。 通用寄存器是中央處理器的重要部件之一。

控制部件

英文Control unit；控制部件，主要是負責對指令譯碼，并且發出為完成每條指令所要執行的各個操作的控制信號。

其結構有兩種：一種是以微存儲為核心的微程序控制方式；一種是以邏輯硬布線結構為主的控制方式。

微存儲中保持微碼，每一個微碼對應于一個最基本的微操作，又稱微指令；各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構成微程序。中央處理器在對指令譯碼以后，即發出一定時序的控制信號，按給定序列的順序以微周期為節拍執行由這些微碼確定的若干個微操作，即可完成某條指令的執行。

簡單指令是由（3～5）個微操作組成，復雜指令則要由幾十個微操作甚至幾百個微操作組成。

協處理器

協處理器（coprocessor），一種芯片，用于減輕系統微處理器的特定處理任務。

協處理器，這是一種協助中央處理器完成其無法執行或執行效率、效果低下的處理工作而開發和應用的處理器。這種中央處理器無法執行的工作有很多，比如設備間的信號傳輸、接入設備的管理等；而執行效率、效果低下的有圖形處理、聲頻處理等。為了進行這些處理，各種輔助處理器就誕生了。需要說明的是，由于現在的計算機中，整數運算器與浮點運算器已經集成在一起，因此浮點處理器已經不算是輔助處理器。而內建于CPU中的協處理器，同樣不算是輔助處理器，除非它是獨立存在。

協處理器的消亡

80486CPU之前有協處理器，提高浮點運算能力，那時cpu較弱才有的協處理器，速度是原來數百倍不止，pc機一般不存在協處理器了。

ARM 微處理器

ARM 微處理器可支持多達 16 個協處理器，用于各種協處理操作，在程序執行的過程中，每個協處理器只執行針對自身的協處理指令，忽略 ARM 處理器和其他協處理器的指令。ARM 的協處理器指令主要用于 ARM 處理器初始化 ARM 協處理器的數據處理操作，以及在ARM 處理器的寄存器和協處理器的寄存器之間傳送數據，和在 ARM 協處理器的寄存器和存儲器之間傳送數據。 ARM 協處理器指令包括以下 5 條： — CDP 協處理器數操作指令— LDC 協處理器數據加載指令— STC 協處理器數據存儲指令— MCR ARM 處理器寄存器到協處理器寄存器的數據傳送指令— MRC 協處理器寄存器到ARM 處理器寄存器的數據傳送指令。

ARM：協處理器包括以下5條：

CDP：協處理器數據操作指令。

LDC：協處理器數據加載指令。

STC：協處理器數據存儲指令。

MCR：ARM處理器寄存器到協處理器寄存器的數據傳送指令。

MRC：協處理器寄存器到ARM處理器寄存器的數據傳送指令。

怎樣將GPU作為CPU的協處理器工作

協處理器（coprocessor），一種芯片，用于減輕系統微處理器的特定處理任務。

CPU： Center Process Unit的縮寫，譯為中央處理器。也做叫微處理器。指具有運算器和控制器功能的大規模集成電路。

GPU：（Graphic Processing Unit）圖形處理芯片。是顯示卡的“心臟”，也就相當于CPU在電腦中的作用，它決定了該顯卡的檔次和大部分性能，同時也是2D顯示卡和3D顯示卡的區別依據。2D顯示芯片在處理3D圖像和特效時主要依賴CPU的處理能力，稱為“軟加速”。3D顯示芯片是將三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片內，也即所謂的“硬件加速”功能。顯示芯片通常是顯示卡上最大的芯片。

FPU：（Float Point Unit）浮點運算單元，FPU是專用于浮點運算的處理器，以前的FPU是一種單獨芯片，在486之后，英特爾把FPU與集成在CPU之內。