Принцип работают графического процессора

На заре развития персональных компьютеров видеокарты выполняли функцию кадрового буфера. То есть изображение формировалось центральным процессором компьютера и программным обеспечением, а карта отвечала лишь за его хранение (в буфере памяти) и вывод с определенной частотой отдельных кадров на монитор. По мере возрастания требований к качеству и реалистичности формируемого изображения, а также к скорости рендеринга отдельных кадров, пришло понимание того факта, что центральный процессор ПК, то есть процессор общего назначения, не в состоянии эффективно решать специфические задачи формирования трехмерного изображения и для этих целей требуется специализированный графический процессор (GPU), который бы занимался исключительно расчетом трехмерного изображения. Собственно, современные графические процессоры по сложности не уступают центральным процессорам (процессорам общего назначения), и разница заключается лишь в их специализации, благодаря чему они могут более эффективно справляться с задачей формирования изображения, выводимого на экран монитора.

Как и центральные, графические процессоры характеризуются такими параметрами, как микроархитектура, тактовая частота работы графического ядра и технологический процесс производства. Для графических процессоров есть и специфические характеристики, которые обычно приводятся в технической документации. К примеру, к важнейшим характеристикам графического процессора относится число вершинных (Vertex Pipelines) и пиксельных (Pixel Pipelines) конвейеров.

В общих чертах, для построения трехмерного изображения необходимо выполнить целый ряд операций: принять решение, какие объекты должны присутствовать в сцене (видимые и невидимые объекты), определить местоположение вершин, которые задают каждый из этих объектов, построить по этим вершинам грани, заполнить получившиеся полигоны текстурами в соответствии с освещением, степенью детализации и учетом перспективных искажений и т.д. Чем тщательнее делаются все эти расчеты, тем реалистичнее получается трехмерное изображение. Повысить производительность этих рутинных операций можно за счет разбивки их по стадиям (конвейеризации) и распараллеливания. Именно эти вопросы и решают графические процессоры. [1]