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Gpu（圖形處理器），全稱Graphics Processing Unit，又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片或繪圖芯片，是一種專門在個人電腦、工作站、遊戲機和一些移動設備（如平板電腦、智能手機等）上運行繪圖運算工作的微處理器。

GPU根據圖形圖像計算的特點設計。一塊GPU設備上通常集成了數百至上千的輕量級計算核心，針對相互獨立的SIMD，MIMD計算，具有極高的計算能力。其用途是將計算機系統所需要的顯示信息進行轉換驅動，並向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個人電腦主板的重要元件，也是「人機對話」的重要設備之一。

發展歷程

計算能力和計算模式方面的問題

當前GPU的基礎———傳統Z-buffer算法不能滿足新的應用需求。在實時圖形和視頻應用中，需要更強大的通用計算能力，比如支持碰撞檢測、近似物理模擬；在遊戲中需要圖形處理算法與人工智能和場景管理等非圖形算法相結合。當前的GPU的體系結構不能很好地解決電影級圖像質量需要解決的透明性、高質量反走樣、運動模糊、景深和微多邊形染色等問題，不能很好的支持實時光線跟蹤、Reyes(Renders everything you ever saw)等更加複雜的圖形算法，也難以應對高質量的實時3D圖形需要的全局光照、動態和實時顯示以及陰影和反射等問題。需要研究新一代的GPU體系結構突破這些限制。隨着VLSI技術的飛速發展，新一代GPU芯片應當具有更強大的計算能力，可以大幅度提高圖形分辨率、場景細節(更多的三角形和紋理細節)和全局近似度。圖形處理系統發展的趨勢是圖形和非圖形算法的融合以及現有的不同染色算法的融合。新一代的圖形系統芯片需要統一靈活的數據結構、新的程序設計模型、多種並行計算模式。我們認為發展的趨勢是在統一的、規則並行處理元陣列結構上，用數據級並行、操作級並行和任務級並行的統一計算模式來解決當前圖形處理系統芯片面臨的問題。

製造工藝方面的問題

集成電路發展到納米級工藝，不斷逼近物理極限，出現了所謂紅牆問題：一是線的延遲比門的延遲越來越重要。長線不僅有傳輸延遲問題，而且還有能耗問題。二是特徵尺寸已小到使芯片製造缺陷不可避免，要從缺陷容忍、故障容忍與差錯容忍等三個方面研究容錯與避錯技術。三是漏電流和功耗變得非常重要，要採用功耗的自主管理技術。現代的圖形處理器芯片在克服紅牆問題的幾個方面有了顯著的進步：利用了大量的規則的SIMD陣列結構；它的分布存儲器接近了運算單元，減少了長線影響；它的硬件多線程掩蓋了部分存儲延遲的影響。但是隨着工藝進一步發展，當前GPU的體系結構難以適應未來工藝發展，沒有在體系結構上應對長線問題、工藝偏差和工藝缺陷問題的措施，特別是沒有考慮如何適應三維工藝。當前最先進工藝的晶體管的柵極厚度已經大約是五個原子，在製造時，少了一個原子就造成20%的工藝偏差。因此工藝的偏差成為SoC設計不能不考慮的問題。特別是到2018年後的納電子集成電路，可以通過隨機自組裝產生規則的納米器件。因此，新一代系統芯片的體系結構必須利用規則的結構並且容忍工藝偏差，具有容錯、避錯和重組的能力。我們認為採用大量同構處理器元之間的鄰接技術，適應納米級工藝和未來的三維工藝，採用新型體系結構和相關的低功耗、容錯和避錯的設計策略，對於未來的圖形處理系統芯片具有重要的科學意義。

主要用途

主機總線接口模塊收到來自PCI總線的讀寫操作，包括對寄存器的讀寫操作和對顯示存儲的讀寫操作，完成對寄存器的初始化後，基本圖形模式能夠正常輸出顯示。打開視頻採集寄存器後能夠實時採集顯示視屏圖像窗口。