从DOS到Vista—GPU成为PC核心

　　正文开始前，我们来回顾一下影响计算机发展的几个重要操作系统。

　　1981年，MS-DOS与IBM-PC一同发布，标志PC的诞生。

　　1985年11月，Microsoft Windows 1.0发布，Windows诞生，开始走向图形化界面时代。

　　1994年，windows 3.2的中文版本发布，第一个普及的视觉操作系统诞生。

　　1995年8月，Windows 95发布，多媒体功能大大加强的全新操作系统。

　　2001年10月25日，Windows XP发布，介面美化，稳定性和安全性增加。

　　2007年1月，Windows Vista发布，跨时代的3D介面操作系统诞生。

　　从微软的操作系统截图里显而易见，17年的时间里，计算机走过了从无到有，从简单到复杂，从办公机器到家庭娱乐的复杂历程。17年中，我们的生活与计算机和网络越走越近，计算机已经成为现代不可或缺的一个重要组成部分。17年中，我们的娱乐方式已经从电影院进入了以计算机为核心的视觉娱乐的时代。

　　GPU的英文全称是Graphic Processing Unit，中文是图形处理器。在电脑应用中，随着电脑的作用逐渐从早期的提高生产力的工具，转变为现在的提升创造力的视觉计算机，GPU在电脑中的应用也越来越广泛。

　　纵观现在的电脑应用，无外乎以下几个方面的应用：个人应用、专业应用，高性能计算以及手持设备应用等。在当代PC中，CPU已经逐渐成为电脑的心脏，而GPU则变成了电脑的眼镜和大脑。

从VCD到1080P

　　早在586时代，玩家就开始意识到GPU的重要意义，当时的电脑普遍开始将CD-Rom作为标准配置，在进行一般的数据读写同时，当时的电脑普遍多了另外一个任务即看观看VCD。当第一张VCD开始在电脑上播放的时候，也就意味着PC发展进入了崭新的一页：计算机开始对图形图像产生需求。

　　现在，随着存储技术的提升，消费者对视频质量的要求也随之提升，从VCD的230线，提升到DVD的500线，直到目前业内的蓝光高清最高可以达到1080P。尽管在过去的十年中CPU的性能达到了突飞猛进的提高，但是用一颗主流的CPU解码1080P的影片依然如同在586时代用CPU解码VCD一样困难。而GPU所搭载的高清解码技术，则为这个问题提供了良好的解决方案。以NVIDIA提供的PureVideo HD技术为例，凭借该技术，在解码诸如《皇家赌场》或《X-Man》等高清影片时，CPU占用率已经可以从原来的90%以上降低到5%左右。这就意味着，消费者已经可以同时开启杀毒软件等程序，而不比担心影片变成“幻灯片”。

　　在高清播放的领域中，GPU提供良好的解决方案。

在游戏的世界里，GPU主宰一切

　　毫无疑问，10年来的PC软硬件迅猛发展，造就了游戏产业的急速发展。同样，各种最新的游戏以及视觉效果，也催生了PC软硬件特别是GPU的更新换代。全球各地，一些电子竞技的职业玩家已经开始崭露头角，电子竞技也已经成为了一项重要的体育项目在国家题为备案。　

　　回顾十年前的游戏，还处于2D的时代，分辨率也还停留在640x480，整体数据流量较小，视觉体验比较初级。而目前的游戏已经全面进入了“全3D、全高清”的全新发展里程，最高分辨率甚至达到了令人咋舌的2500x1600！由于同时处理的渲染数据量非常高，CPU的处理能力已经远远不能够满足需求，而GPU则可以轻松解决渲染问题。

　　国内外的专业硬件实验室数据表明，投资相同的升级成本在一套配置上，一颗万元级高端CPU与一颗500元的入门级CPU相比，带来的游戏性能提升不会超过10%；而如果在将一片500元的入门显卡升级为一片1000元的主流显卡，尽管投入只有前者的十分之一，游戏的提升效果却可以达到前者的2-3倍！

　　在游戏的世界里，GPU主宰一切。

图片、音乐……GPU无处不在

　　除了游戏和高清视频以外，家庭应用中的图片管理和音乐管理也是很重要的组成部分。当今配备有GPU的PC在这些方面可以给消费者带来的更好的体验。随着Google和微软推出相应的地图软件，以及苹果公司推出其iTune音频管理软件，越来越多的视觉体验被加入到了日常的应用中。就拿苹果的iTune来说，将对MP3文件的管理由歌曲名的文字管理提升到专辑封面的视觉管理，贴合了消费者的使用习惯。使用主流的GPU，就可以轻松运行此类全新软件。

专业应用，GPU渐露锋芒

　　出了个人应用，工业应用也是PC的一个主要发展方向。

　　现在NVIDIA的公司推出的专业显卡Quadro系列，已经广泛应用在各大企业的设计相关部门中，世界各地超大型的汽车企业如通用，丰田等都在使用NVIDIA的产品进行设计工作。同时，在碰撞模拟、超大屏幕的时时显示等方面，NVIDIA产品的优势也是有目共睹的。过去，如果要验证一辆汽车的安全性，需要生产出一辆真车，加速后碰撞，观察车内假人的碰撞情况，如果效果不佳，则需要再次安排碰撞，非常耗费时间和金钱。现在，只需要在电脑上输入各种碰撞数据，计算机马上就可以模拟出碰撞发生的实际情况，对刚体碰撞后的受力情况进行模拟，将设计和研发周期降低。

　　另一方面，在电影和动画制作领域，NVIDIA显卡更是功不可没。可以说任何一步带有视觉特效的影片，都有NVIDIA GPU的贡献在其中。

高性能计算，GPU更具实力

　　谈到GPU高性能计算，有两个问题不得不谈：GPU的先天优势和后天的发展。

　　先天优势上，GPU与CPU拥有不同的核心架构，CPU的架构是有利于X86指令集的串行架构，CPU从设计思路上适合尽可能快的完成一个任务；对于GPU来说，它的任务是在屏幕上合成显示数百万个像素的图像——也就是同时拥有几百万个任务需要并行处理，因此GPU被设计成可并行处理很多任务，而不是像CPU那样完成单任务。目前CPU市场已经推出了双核、三核甚至四核的产品，但是CPU的多核心概念并没有从架构上进行调整，也许可以说是同时处理两件、三件也可能是四件事情，但不是并行处理成百上千的任务。而NVIDIA公司推出GPU已经拥有了128个流处理器，相当于128核心，其峰值处理能力超过现在最昂贵的CPU 10倍以上。

　　后天的发展上，之前的科学家也在积极地考虑发挥GPU的高度并行优势，单之前的应用主要基于OpenGL的API上，对开发人员的门槛比较高，随着NVIDIA公司发布了其CUDA（计算标准设备架构）后，GPU进行高性能科学计算的优势显露无疑。CUDA是采用基于C语言的方式，将CPU的串行计算与GPU的并行计算优势相结合，程序开发人员在不需要调整工作习惯的前提下就可以切换到新的平台上，大大提升工作效率。我们可以想见，在不久的将来，以CUDA为代表的异构计算必将成为大规模科学运算的主角。

　　“视觉就是计算机”，如同NVIDIA公司创始人兼首席执行官黄仁勋所言：“无论是对普通消费者，还是专业细分市场，GPU对于当前计算机体验的核心作用正在日益显现。当然，这只是下一个传奇的开始。”