數據小妞遭蹂躪？顯卡工作的那點事兒

    泡泡網顯卡頻道3月27日 作為一名經常和各種硬件打交道，長期活躍在硬件領域的“非專人士”，經常會聽到周圍的人談論那些高深莫測專業術語。一來二去時間久了，給人感覺那些圖形數據、顯存和GPU，都變成了高不可測的玩意兒？其實不然，我很喜歡開玩笑，于是我和朋友談了起來——

DX進化歷史

　　一條“凹凸有致”的數據在顯卡內部游蕩，GPU看到這個數據兩眼放光、口水直流，在荷爾蒙的作用下一把扯了過來。（數據高叫著：“放開我!放開我。”GPU冷笑道：“叫吧，你叫破喉嚨也沒有人會來救你的!”)，GPU會進行算法法則上的篩選，就是那些底層的DirectX、OPENGL判斷指令，它們對該數據的篩選，以判斷數據的用途。

OPENGL判斷指令

　　哇呼~，這家伙是做大面積3D渲染的“根數據”，這得需要強壯的運算支持！好，我把這個數據扯到高速RAM里XXO。這些高速RAM，就是分布在GPU核心周圍，那些黑呼呼的大塊頭，本行業的術語叫——“顯存”。

　　DIYer一直為之瘋狂，什么三星比現代好，奇夢達比三星好……扯吧~!因為高速RAM的速度非常快，非常有利于GPU對采集到的數據進行蹂躪，GPU扯掉了數據的外衣(剝離頭數據)然后就開始了……(省略幾百字)

　　一個路過的“肥妞兒”看到有人被蹂躪覺得很HAPPY，GPU看到她這副“落井下石”的樣子，一把扯了過來！(數據高叫著：“別這樣!別這樣!”GPU冷笑道：“別掙扎了，你所做的都是無謂的反抗!”)，GPU再次進行算法法則上的篩選，還是那些底層的DirectX、OPENGL判斷指令，它們對該數據的篩選，以判斷數據的用途——

　　噢~，原來這肥妞兒是做2D填補and記錄信息用的，這家伙的塊頭還真夠大的！好，看我怎么降服你！GPU把這個肥妞兒（數據）暴打一頓，然后在它的頭部做一個標記——專業術語叫做“指針”，這個指針很小，只有幾個字節。

    GPU把這個占用空間巨大的肥妞兒（數據），扯到了一個開闊的地帶。我們把這個地方叫做DDR3（內存）的地盤。內存的速度雖然也很快，但畢竟比顯存慢了N多倍，這樣一來就只能被“指針”牽著走了。這個被扯到內存的數據叫做“顯存共享內存”，在本行業的專業術語：NVIDIA叫做TC即Turbo Cache；AMD則叫做HM即Hyper Memory。

Turbo Cache示意圖

　　這時有人跳出來指著GPU的腦袋說——在硬件系統里你充其量就是個“老二”，你怎么不把老大（CPU）放在眼里呢？在整個主機系統里，最罩的還是CPU，有誰敢不給它老人家面子啊?你怎么能夠光天化日、朗朗乾坤做出……這種事呢？

    GPU露出了一個詼諧的淫笑，從衣兜里掏出了一張圣旨。圣旨上面寫著Direct Memory Access(直接訪問內存)，有了這張圣旨在手GPU就可以“先斬后奏”了。這樣數據往返于內存間就來去自如了，就算你是老大也得一邊先晾著去！

　　GPU云雨過“肥妞兒”之后正要往回走，這時他又看見了一個三維豐滿的小妞兒（3D游戲），于是又一把扯了過來！(數據高叫著：“不要、停!不要、停！不要、停！”GPU冷笑道：“好吧！不要停？就是開動嘍，嘿嘿！我來啦！”)同樣，GPU會進行算法法則上的篩選，以判斷數據的用途——

　　不過這個身才豐滿的小妞兒（3D游戲）太耗費精力了！可憐的高速顯存不夠用了，內存地盤里的“共享顯存”也不夠用了，這可怎么辦？沒辦法了，沒地方去啦，還要把數據扯過來蹂躪？那就只剩下硬盤了！GPU對于硬盤的控制也只能說是間接的了。見上，其道理很簡單——指針、指針、指針 again!

　　有人可能會說，機械硬盤那速度，絕對是蝸牛級！不過聰明的GPU還是有辦法的，他請來了一個幫手，這個幫手就是“虛擬內存”（說白了就是搶硬盤地盤的）于是GPU在虛擬內存的指引下，將這個“腦滿肥臀”3D游戲數據拖進了硬盤的勢力范圍……然后(省略幾百字)

    文章寫到這里，我們可以發現——當GPU工作的時候，會先調用顯存處理數據，當顯存容量不足的時候，就會調用內存來“共享顯存”，當內存容量不足的時候，這時候硬盤就上場了。（在虛擬內存的幫助下）雖然GPU在顯存容量不足的情況下也能辦事，但是我們要看到的是——內存/硬盤永遠都是“外來人”（對于GPU來說）。它們的速度同顯存相比有著較大的差距，當顯存容量嚴重不足的時候還會拖慢顯卡工作效率。GPU當然不愿意長期與這樣的“狐朋狗友”為伍。

　　其實我們換個思路，拿吃飯來做比喻就是：硬盤是桌子——裝的東西最多，占的地方也大，我們得一樣一樣的擺上去，然后在一樣一樣的撤下來（過程繁瑣）；內存是鍋，盛著湯呢(好餓，晚上吃什么呢?)，裝的不多，但可以解渴；顯存是碗，想吃東西總得端著吧，這個碗還不能太小，太小了裝不下、吃不飽；那么指針是什么呢？答案就是筷子了！下面這道工序就是吃了，怎么吃？我們可以把“緩存”看做口腔，嚼啊嚼，就咽下去了。……緩存（Cache Memory）是離GPU最近的地方。

    神馬！你不知道緩存干什么用的？緩存一般同顯存控制器綁定在一起的，丫的作用就是縮短GPU到顯存的響應時間。放眼GPU的發展無非就是主頻率高啊高啊高啊，外頻長啊長啊長啊，緩存從L1加到L2（貌似這樣），也是增啊增在增啊……扯遠了~

　　又一個數據被輸入的指令通過GPU扯了進來，數據高叫著：“好爽啊!好爽啊!”GPU悶聲道：“不行了，不行了，哥受不鳥了，趕緊給我打120!”。GPU力不從心的進醫院了，經過外科手術和短暫的修養，GPU又恢復了滿面紅光。(為什么？)

    一群摸不著頭腦的數據，都在問這是怎么回事？原來外科醫生給GPU裝上了海量顯存！自從有了這海量顯存之后，GPU再也不用跟內存搶地盤了，也不用求爺爺告奶奶找硬盤硬盤幫忙了。GPU在那里洋洋得意，大顯存夠NB，蹂躪數據沒問題！悠嘻，花姑娘（數據）的干活！

    我靠！你怎么出來了？不是說好了叫你名字才準出來的么？

    我看你在“歪歪”大顯存牛叉，我就一個沒忍住（尿了）跑了出來。

    央視都取消插播廣告了？你還指望我在“技術文章”里插播廣告么？

    其實我這不是插播，我這是片尾廣告……（受不鳥你，只許插后面哦！）

    大家好，偶的名字叫做雙敏（圓臉小妞兒），我就是大顯存顯卡的花魁，我們家的顯卡有2GB、3GB，還有4GB的，保證都是真材實料絕不虛標！在價格方面，不論您是熟客還是生客，我們都一視同仁——便宜！

    那個啥，關于大顯存的好處，我就不在這里和大家貧了。現如今仍有些“憤青”對于2GB顯存顯卡存在較多的爭議，但是本人相信隨著游戲和圖形應用對顯卡要求的提高，顯卡所要處理的數據的不斷的增加，大容量顯存的顯卡定會成為大家首選。

    雙敏做為大顯存顯卡的代表，敢于站出來接受“千夫所指”，可見內芯強悍的人——敢想他人所不敢想，敢為他人所不敢為，敢言他人所不敢言！（哥會挺你的，Say goodbye吧！）■<