第一款可配置的图形处理器,为机器学习革命打开了大门
W现在许多研究人员选择性能强大的GPU来运行气候模型、从事其他科学项目,许多科技和金融巨头则使用大量GPU来训练机器学习算法这些芯片可以进行大量的并行数字运算,对于游戏发烧友来说GPU能够快速生成丰富的图形,快速跟仩游戏中快节奏的目标运动+
当然,游戏玩家不是推动图形技术发展的唯一因素1995年,皮克斯公司推出《玩具总动员》动画电影这是第┅部完整的数字动画电影,展示了高质量电脑动画的无穷潜力但游戏玩家的需求,将图形加速技术推向了一个非常具体的方向
p自20世纪70姩代主流视频游戏问世以来,人们对更快、更优质的图形处理技术的需求一直在增加到了20世纪90年代末,面向游戏市场的图形芯片性能有叻很大的提升2001年以GeForce
t在1998年,当Nvidia团队开始研究NV20时为视频游戏动态生成丰富的图像仍然是一项巨大的挑战。
“我一直对能够实时创建超逼真圖像的想法着迷”NV20系统架构师Steven
Molnar说。当时的图形处理器无法实时生成复杂的纹理逼真的反射表面和阴影。由于采用了新架构NV20可以为游戲开发商提供所有这些功能。:
Montrym说当时GPU的市场竞争非常激烈。制造商必须在提供游戏设计师可能最终未使用的新功能(可能代价昂贵)与現有功能之间取得谨慎的平衡并确保新的芯片仍能有效地运行现有的图形程序。Nvidia决定用NV20系列冒一次险制定一项雄心勃勃且难以制造的設计方案,该方案需要对公司现有的图形芯片的架构进行重大变革$
WMontrym和Molnar努力简化芯片的操作。他们改变了内存的分区方式将128位数据块分荿4个32位块,使得从内存中获取数据的过程更加高效他们还搭建了一种名为z-cull的系统,该系统可以预测3D场景中的哪些像素会被其他对象遮挡然后将不需要的像素数据从存储器中放出,以节约处理能力所有这些改进的目的都是为了更快地生成更丰富的图形,但这样的芯片制慥难度很大8
为了将这些新功能加入到NV20当中,John
Robinson不得不采用当时最新的半导体技术150纳米制程。Robinson今天回想起当时的选择叹了口气。他说:“当时150纳米芯片很难生产但经过反复多次试验,纠正了无数错误之后他最终获得了成功。9
“当时有一种感觉如果你想要得到真正逼嫃的图像,需要向开发人员展示可编程性”Molnar说。
像素着色器是使计算机图形看起来逼真的关键部分一件物体可能具有精致逼真的3D形状,但如果看上去不是由特定材料制成并且以特定的方式反光,那么看起来仍然会很假顶点着色器有助于将3D对象变得更加真实。比如Molnar解释说,开发人员可以编写一个功能改变目标表面的高度,来模拟水上的波浪还可以用动画图形逼真地显示出关节的运动。8
VNV20系列允许遊戏开发人员根据他们的需求调整着色器配置甚至可以从头开始自己编写顶点着色器的某些功能,而不用被GPU设计师的选择所束缚他们鈳以在不牺牲运算速度的情况下,创建更逼真的游戏环境1
F这个决定打开了将GPU用于图形以外的其他领域的大门。随后的GPU提供了越来越灵活嘚可编程功能开发人员开始为了自己的目的来配置。这最终导致GPU用于科学计算后来又被用于训练机器学习算法,因为游戏设计者按照洎己的偏好来处理屏幕上并行的海量像素,其实就是大规模并行数学计算问题比如调整神经网络的权重,也属于这类问题
?这些风险茬短期内就得到了回报。微软选择了该芯片的自定义版本作为其首款Xbox游戏机的图形处理器Xbox成为全球大卖的热门游戏主机。具有讽刺意味嘚是NV20的主要工程师都没有玩视频游戏的习惯,他们对后来的科学计算和人工智能更感兴趣
“我没有时间玩电子游戏,因为太忙了!“蒙特里姆说
“计算机游戏的火热,支持了我们继续发展现在,如果你看看谁使用我们的芯片其实更多的是GPU通用计算中,更多人在这個领域获得了巨大的价值”,
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