GPU硬件加速时系统运行步骤

既然GPU硬件加速是利用GPU的特长为系统服务，那么好处是什么呢？

这里用时下非常流行的骑游运动做个比方，正常情况下你在骑行的时候只有腿部在进行蹬踩运动（CPU正常运算），而当你遇到诸如顺风、下坡、被人推行等情况时，速度就会加快，并且腿部感觉非常省力（GPU参与运算）。

　　GPU硬件加速时系统如何运行呢？

　　现在我们有两个处理器、CPU和GPU，它们之间通过系统总线交换数据。

　　第一步：CPU从文件系统里读出原始数据，分离出图形数据，然后放在系统内存中，这个时候GPU在发呆。

　　第二步：CPU准备把图形数据交给GPU，这时系统总线上开始忙了，数据将从系统内存拷贝到GPU的显存里。

　　第三步：CPU要求GPU开始数据处理，现在换CPU发呆了，而GPU开始忙碌工作。当然CPU还是会定期询问一下GPU忙得怎么样了。

　　第四步：GPU开始用自己的工作间（GPU核心电路）处理数据，处理后的数据还是放在显存里面，CPU还在继续发呆。

　　第五步：图形数据处理完成后，GPU告诉CPU，我忙完了，准备输出或者已经输出。于是CPU开始接手，读出下一段数据，并告诉GPU可以歇会了，然后返回第一步。

那么换到电脑上会是什么情况呢？

在以前的很多应用中，CPU是负责所有运算的，而GPU则只是负责最后的显示工作，因此一旦出现处理复杂图形数据的时候，很多使用性能较弱的CPU的电脑系统就开始缓慢无比，而使用性能较强的CPU的电脑系统也会看到CPU资源被大量的占用。

而在GPU开始参与运算之后，原本会消耗CPU大量宝贵资源的图形数据处理部分就全部交给GPU这个专业人士进行处理了，从而降低了CPU的负担，并且利用自身的特长，使得图形数据处理的效率更快，从而提升系统性能。

内存满足不了显卡的需求，显存应运而生：

本是同根生的状况一直持续到SDR和DDR交接的时代，其实最早用在显卡上的DDR颗粒与用在内存上的DDR颗粒仍然是一样的。后来由于GPU特殊的需要，显存颗粒与内存颗粒开始分道扬镳，这其中包括了几方面的因素：

1. GPU需要比CPU更高的带宽。GPU不像CPU那样有大容量二三级缓存，GPU与显存之间的数据交换远比CPU频繁，而且大多都是突发性的数据流，因此GPU比CPU更加渴望得到更高的显存带宽支持。

位宽×频率=带宽，因此提高带宽的方法就是增加位宽和提高频率，但GPU对于位宽和频率的需求还有其它的因素。

2．显卡需要高位宽的显存。显卡PCB空间是有限的，在有限的空间内如何合理的安排显存颗粒，无论高中低端显卡都面临这个问题。
从布线、成本、性能等多种角度来看，显存都需要达到更高的位宽。最早的显存是单颗16bit的芯片，后来升级到32bit，将来甚至还会有更高的规格出现。而内存则没有那么多要求，多年来内存条都是64bit，所以单颗内存颗粒没必要设计成高位宽，只要提高容量就行了，所以位宽一直维持在4/8bit。

3．显卡能让显存达到更高的频率。显存颗粒与GPU配套使用时，一般都经过专门的设计和优化，而不像内存那样有太多顾忌。GPU的显存控制器比CPU或北桥内存控制器性能优异，而且显卡PCB可以随意的进行优化，因此显存一般都能达到更高的频率。而内存受到内存PCB、主板走线、北桥CPU诸多因素的限制很难冲击高频率，由此算来，显存与内存“分家”既是意料之外，又是情理之中的事情了。为了更好地满足显卡GPU的特殊要求，一些厂商（如三星等）推出了专门为图形系统设计的高速DDR显存，称为“Graphics Double Data Rate DRAM”，也就是我们现在常见的GDDR。