GPU也叫图形处理器（英语：Graphics Processing Unit，缩写：GPU），又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上图像运算工作的微处理器。

用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，也是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。

功能作用

     显卡的处理器称为图形处理器（GPU），它是显卡的“心脏”，与CPU类似，只不过GPU是专为执行复杂的数学和几何计算而设计的，这些计算是图形渲染所必需的。某些最快速的GPU集成的晶体管数甚至超过了普通CPU。

     时下的GPU多数拥有2D或3D图形加速功能。如果CPU想画一个二维图形，只需要发个指令给GPU，如“在坐标位置（x, y）处画个长和宽为a×b大小的长方形”，GPU就可以迅速计算出该图形的所有像素，并在显示器上指定位置画出相应的图形，画完后就通知CPU “我画完了”，然后等待CPU发出下一条图形指令。

有了GPU，CPU就从图形处理的任务中解放出来，可以执行其他更多的系统任务，这样可以大大提高计算机的整体性能。

     GPU会产生大量热量，所以它的上方通常安装有散热器或风扇。

GPU是显示卡的“大脑”，GPU决定了该显卡的档次和大部分性能，同时GPU也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。2D显示芯片在处理3D图像与特效时主要依赖CPU的处理能力，称为软加速。3D显示芯片是把三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，也就是所谓的“硬件加速”功能。显示芯片一般是显示卡上最大的芯片（也是引脚最多的）。时下市场上的显卡大多采用NVIDIA和 AMD-ATI 两家公司的图形处理芯片。

     GPU已经不再局限于3D图形处理了，GPU通用计算技术发展已经引起业界不少的关注，事实也证明在浮点运算、并行计算等部分计算方面，GPU可以提供数十倍乃至于上百倍于CPU的性能，如此强悍的“新星”难免会让CPU厂商老大英特尔为未来而紧张， NVIDIA和英特尔也经常为CPU和GPU谁更重要而展开口水战。GPU通用计算方面的标准目前有OpenCL、CUDA、ATI STREAM。其中，OpenCL(全称Open Computing Language，开放运算语言)是第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准，也是一个统一的编程环境，便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码，而且广泛适用于多核心处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、Cell类型架构以及数字信号处理器(DSP)等其他并行处理器，在游戏、娱乐、科研、医疗等各种领域都有广阔的发展前景，AMD-ATI、NVIDIA时下的产品都支持OPEN CL。

     1985年 8月20日 ATi公司成立，同年10月ATi使用ASIC技术开发出了第一款图形芯片和图形卡，1992年 4月 ATi发布了 Mach32 图形卡集成了图形加速功能，1998年 4月 ATi被IDC评选为图形芯片工业的市场领导者，但那时候这种芯片还没有GPU的称号，很长的一段时间ATI都是把图形处理器称为VPU，直到AMD收购ATI之后其图形芯片才正式采用GPU的名字。

     NVIDIA公司在1999年发布GeForce 256图形处理芯片时首先提出GPU的概念。从此NV显卡的芯就用这个新名字GPU来称呼。GPU使显卡削减了对CPU的依赖，并实行部分原本CPU的工作，更加是在3D图形处理时。GPU所采用的核心技术有硬体T&L、立方环境材质贴图与顶点混合、纹理压缩及凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬体T&L技术能够说是GPU的标志。

工作原理

     简单说GPU就是能够从硬件上支持T&L（Transform and Lighting，多边形转换和光源处理）的显示芯片，由于T&L是3D渲染中的一个重要部分，其作用是计算多边形的3D位置与处理动态光线效果，也能称为“几何处理”。一个好的T&L单元，能提供细致的3D物体和高级的光线特效；只不过大多数PC中，T&L的大部分运算是交由CPU处理的(这就也就是所谓软件T&L)，因为CPU的任务繁多，除了T&L之外，还要做内存管理和输入响应等非3D图形处理工作，所以在实际运算的时候性能会大打折扣，一般出现显卡等待CPU数据的情况，CPU运算速度远跟不上时下复杂三维游戏的要求。即使CPU的工作频率超出1GHz或更高，对它的帮助也不大，因为这是PC本身设计造成的问题，与CPU的速度无太大关系。

产品区别

     GPU在几个主要方面有别于DSP(Digital Signal Processing，简称DSP，数字信号处理)架构。其所有计算均使用浮点算法，而且此刻还没有位或整数运算指令。此外，由于GPU专为图像处理设计，因此存储系统实际上是一个二维的分段存储空间，包括一个区段号（从中读取图像）和二维地址（图像中的X、Y坐标）。此外，没有任何间接写指令。输出写地址由光栅处理器确定，而且不能由程序改变。这对于自然分布在存储器之中的算法而言是极大的挑战。最后一点，不同碎片的处理过程间不允许通信。实际上，碎片处理器是一个SIMD数据并行执行单元，在所有碎片中独立执行代码。

     尽管有上述约束，但是GPU还是可以有效地执行多种运算，从线性代数和信号处理到数值仿真。虽然概念简单，但新用户在使用GPU计算时还是会感到迷惑，因为GPU需要专有的图形知识。这种情况下，一些软件工具可以提供帮助。两种高级描影语言CG和HLSL能够让用户编写类似C的代码，随后编译成碎片程序汇编语言。Brook是专为GPU计算设计，且不需要图形知识的高级语言。因此对第一次使用GPU进行开发的工作人员而言，它可以算是一个很好的起点。Brook是C语言的延伸，整合了可以直接映射到GPU的简单数据并行编程构造。经 GPU存储和操作的数据被形象地比喻成“流”（stream），类似于标准C中的数组。核心（Kernel）是在流上操作的函数。在一系列输入流上调用一个核心函数意味着在流元素上实施了隐含的循环，即对每一个流元素调用核心体。Brook还提供了约简机制，例如对一个流中所有的元素进行和、最大值或乘积计算。Brook还完全隐藏了图形API的所有细节，并把GPU中类似二维存储器系统这样许多用户不熟悉的部分进行了虚拟化处理。用Brook编写的应用程序包括线性代数子程序、快速傅立叶转换、光线追踪和图像处理。利用ATI的X800XT和Nvidia的GeForce 6800 Ultra型GPU，在相同高速缓存、SSE汇编优化Pentium 4执行条件下，许多此类应用的速度提升高达7倍之多。

     对GPU计算感兴趣的用户努力将算法映射到图形基本元素。类似Brook这样的高级编程语言的问世使编程新手也能够很容易就掌握GPU的性能优势。访问GPU计算功能的便利性也使得GPU的演变将继续下去，不仅仅作为绘制引擎，而是会成为个人计算机的主要计算引擎。

定位

普通台式机的定位很广泛，玩游戏、办公、影音娱乐、设计等等，反正适用于99%的场景。而工作站不同，工作站一般是为科研单位服务的，在图形处理和任务并行方面性能特别强，一般是企业在使用，主要就是高效率以及高稳定性。

高端的工作站会有1或2个CPU，内存方面也是稳定代校验的ECC内存，显卡一般配置quadro或firepro显卡，可以在保持长时间高负荷运作，基本上是以服务器的标准来配置的。而低端的工作站确实和普通台式机没有太大区别。

差异一：CPU

工作站的CPU多数是选择高性能多核心的至强处理器，适合处理大量的浮点运算或者3D渲染，而普通电脑一般选择酷睿、奔腾、赛扬或者锐龙。

差异二：内存

上面提到了，工作站会使用ECC内存，因为ECC内存可以检测和自动纠正临时的单位内存错误，提高数据完整性和系统可靠性，适合设计、视频编辑等需要大容量内存的地方。ECC内存是没有办法和普通电脑内存兼容的。

差异三：显卡

quadro和firepro显卡都是专业图形卡，普通人常用的显卡是geforce显卡，他们的差异就在于驱动上。普通显卡重点对DirectX以及少部分使用OpenGL的游戏进行优化，而专业卡可以高精度的显示复杂的3D模型，全面支持OpenGL标准，并且提供硬件加速。还能支持多头输出以及更高的屏幕分辨率，适合设计建模、金融等。

差异四：扩展

工作站在硬件扩展性方面是很强的，内存和PCIe插槽多、多路处理器、硬盘位和USB端口等也是非常多的。

差异五：稳定

工作站与普通电脑相比，能够在高负载状态下进行长时间的稳定工作，所以对硬件的可靠性要求很高，比如电源、散热、静音等。而普通台式电脑的硬件很难在高负载状态进行长时间工作，不少硬件都会产生一定的损耗甚至烧坏的可能。

差异六：ISV认证

普通电脑运行某些专业软件时可能会出现不稳定或者无法运行的情况，而对于工作站来说，绝大多数专业软件开发商比如Adobe、Avid、Autodesk等等都会和工作站厂商进行合作测试，保证软件的稳定以及兼容性。

对于大多数消费者来说，我们购买或者使用电脑，都知道有台式机、商务本、游戏本之分，但是偶尔还看见过有工作站，而在企业工作的员工还知道有服务器。从本质上来讲，不管是台式机还是笔记本、游戏本，工作站或是服务器，都可以统称为计算机，或者电脑。而且在硬件配置上，也都是由机箱、电源、主板、处理器、显卡、内存、硬盘等组成，从操作系统上，目前也主要是Windows 10、Linux等。所以，我们首先从硬件和软件两个方面来了解这几种计算机的不同。另外就是需求，也就是用途，你不可能为了浏览网页、追剧而买个服务器，如果你是专业电竞玩家，也不可能买个轻薄商务本用来打游戏。需要说明的是，我们这里所讲的服务器、工作站和普通电脑，也都是个人终端级别的，或者是入门级别的，并非是企业集群服务性质的，重在基础知识的普及，希望对更多个人消费用户在功能识别上有所帮助。

硬件上的区别：服务器是一类计算机的总称，因为从应用上来讲的话，又包括网络信息服务、OA办公、财务服务等等上百种不止，很显然，服务器主要用于网络和企业服务的，我们可能会听说过刀片式机箱、塔式机箱这样的名词，实际上说的就是服务器。

服务器在硬件上包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，但它们是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与一般的计算机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。　　比如在处理器方面，常见的电脑处理器有酷睿i3/i5/i7、赛扬、AMD 锐龙等，都是用在消费端的，比如轻薄本，游戏本，DIY台式机。而英特尔至强系列，AMD的Naples、皓龙系列，就是专用在服务器或商用机上的，这种处理器对工作负载进行了优化，具有高计算力、高稳定性和高效敏捷的完美结合。

而在处理器上的另一个区别就是，个人电脑一般只安装一个CPU，而服务器可能是很多个，甚至是集群性质的，比如用于航天、军事、医药、天气信息、金融等领域的服务器，对超级海量的数据进行计算，那么就需要更多的CPU进行协同工作。当然也包括更多的内存、更多的硬盘存储。　　所以我们就需要知道，单个的服务器不一定很强，但是他们是可以集成在一起的，性能上也就成几何级的提升了，甚至可以建设的很大很大，比如超级计算机。　　工作站，其实也是服务器的一种，但基本上是被归于一个领域，比如图形处理计算，比如游戏动画的设计、影视效果的处理等，这也不是一般计算机能够完成的，除了对CPU有一定要求之外，工作站还对显卡、显存、硬盘等配件都有专业的需求。此外，跟服务器一样，其扩展性也非常强大，比如支持硬盘或者多种的热拔插、扩展性极好。

怎么理解呢？假如是制作一部动画片，可能产生的数据量是N个PB级别的，而且是由几十人的团队共同协作完成的，这中间对于素材的调用、交换等，不可能那个U盘或者移动硬盘去拷贝，网络办公的速度目前也不够快，那么最快的就是硬盘交换，所以服务器和工作站都支持这一特性。　　工作站发展到现在，由于硬件性能的强大，已经不仅仅限于台式工作站了，还有移动工作站，这也是为了满足一部分设计工作者的需求，比如只是用于渲染，3DMAX、CAD、三维设计、影音剪辑等，那么目前的笔记本已经可以满足这些工作的需求了，以及满足移动办公的便携性，所以有了移动工作站，比如 惠普ZBOOK15 G5，ThinkPad P系列，戴尔Precision系列，海尔凌越DS等，都是移动工作站，并且主要用于图形设计和处理的产品。

对于图形设计工作站来说，其面向的用户是非常精准的，SolidWorks，Adobe系列，AutoCAD，C4D Stereo for eDrawings，PTC，Jacket，PDMS等用户，通过这些应用可以看到，不仅是有个强大的处理器，显卡也不能太差。　　对于显卡的认知，这两年我们最熟悉的就是NVIDIA GeForce GTX 10系列、MX100系列，AMD的Radeon等，从轻薄本到游戏本，从入门低端到游戏高端，但都是用于个人级别的，这些显卡的特性就是性价比高，在日常应用方面，包括游戏画面的优化和处理，可以更加流畅和细腻，但这是结果。　　但是对于图形设计者来说，图形的处理是过程，没有细腻的处理，就不可能有细腻的结果。而每一个画面，都是设计者用每一个像素累积起来的。所以专业的图形卡是一种生产力工具，是产品制造的流水线。　　常见的专业图形卡，比如英伟达Quadro P系列图形专业显卡，AMD的Radeon Pro系列。

而区别于一般显卡的另一个特性，就是专业图形卡很贵，相同级别的专业卡可能比一般显卡要贵很多。除了研发等方面的因素，还包括制作的材料，以及超强度高负荷环境下的使用，专业卡都要更好。　　同样，工作站，移动工作站，之所以比同配置的普通电脑贵，也是因为于此。　　系统与软件的区别　　系统和软件也有区别吗？有，差别不是很大，而且也是看用户的最终需求。就Windows 10来说，目前最为常见的是家庭版、专业版、教育版、企业版，如果你是技术开发者，或者是服务管理人员、企业用户，那么都会对系统的功能有不同的需求。具体的区别，大家可以自行再去查询。　　此外，微软还有一个针对工作站发布的系统——Windows 10 Pro for Workstations(工作站)系统，是Windows 10专业版系统的最顶级版本，专为高端PC打造、拥有服务器级别的硬件支持，专为高负载场景设计。但是该版本的价格也非常贵，不是很多人用得起的。　　还有大家比较熟知的Windows Server 系统，也是比较常用的一个系统，在服务器和工作站端都比较常见，突出在网络服务和虚拟化技术方面的应用。　　此外，还有Linux、UNIX、Linux、NetWare等，也都是常见的服务器和工作站系统，而一般消费级电脑，如果不是特殊用途和开发，就比较少见了。　　除了在系统上的差别，相对于一般电脑，服务器和工作站在安全性上的防护也非常强大，比如在一个局域网里，你的个人电脑可以不需要安装杀毒软件或者防火墙，但是在服务器端是一定需要有多种防护和恢复系统、数据的，或者说其“抗击打能力”非常强。　　最后，再简单说一下需求。对于大多数用户而言，不需要服务器级别的电脑。　　对于专业的图形设计，比如3DS MAX、Maya、AutoCAD、SolidWorks、Pr等职业工作者，需要一台专业的工作站。　　如果你是追剧、一般办公，经常购物，使用电脑的频率也不高，随便买一台电脑都够你用。　　如果你是上班一族，电脑就是你工作的重要工具，那么你需要一台至少5000元以上的电脑，除了运行Office，还可以PS，看看高清视频也没问题，偶尔打打小游戏也能胜任。　　如果你经常打游戏，除了LOL，还玩单机游戏，那你需要考虑游戏本或者带有独立显卡的台式机。

电源

电源是电脑中不可缺少的供电设备，它的作用是将220V交流电转换为电脑中使用的5V、12V、3.3V直流电，其性能的好坏，直接影响到其他设备工作的稳定性，进而会影响整机的稳定性。手提电脑在自带锂电池情况下，为手提电脑提供有效电源。

主板

主板是电脑中各个部件工作的一个平台，它把电脑的各个部件紧密连接在一起，各个部件通过主板进行数据传输。也就是说，电脑中重要的“交通枢纽”都在主板上，它工作的稳定性影响着整机工作的稳定性。

CPU

CPU即中央处理器，是一台计算机的运算核心和控制核心。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器、寄存器、高速缓存及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。作为整个系统的核心，CPU也是整个系统最高的执行单元，因此CPU已成为决定电脑性能的核心部件，很多用户都以它为标准来判断电脑的档次。

内存

内存又叫内部存储器或者是随机存储器（RAM），分为DDR内存和SDRAM内存，（但是SDRAM由于容量低，存储速度慢，稳定性差，已经被DDR淘汰了）内存属于电子式存储设备，它由电路板和芯片组成，特点是体积小，速度快，有电可存，无电清空，即电脑在开机状态时内存中可存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。 内存有DDR、DDR II、DDR III三大类，容量1-64GB。

硬盘

硬盘属于外部存储器，机械硬盘由金属磁片制成，而磁片有记忆功能，所以储到磁片上的数据，不论在开机，还是关机，都不会丢失。硬盘容量很大，已达TB级，尺寸有3.5、2.5、1.8、1.0英寸等，接口有IDE、SATA、SCSI等，SATA最普遍。移动硬盘是以硬盘为存储介质，强调便携性的存储产品。市场上绝大多数的移动硬盘都是以标准硬盘为基础的，而只有很少部分的是以微型硬盘（1.8英寸硬盘等）为基础，但价格因素决定着主流移动硬盘还是以标准笔记本硬盘为基础。因为采用硬盘为存储介质，因此移动硬盘在数据的读写模式与标准IDE硬盘是相同的。移动硬盘多采用USB、IEEE1394等传输速度较快的接口，可以较高的速度与系统进行数据传输。固态硬盘用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成。固态硬盘在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致但是固态硬盘比机械硬盘速度更快。

声卡

声卡是组成多媒体电脑必不可少的一个硬件设备，其作用是当发出播放命令后，声卡将电脑中的声音数字信号转换成模拟信号送到音箱上发出声音。

显卡

显卡在工作时与显示器配合输出图形、文字，作用是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。

网卡

网卡是工作在数据链路层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。网卡的作用是充当电脑与网线之间的桥梁，它是用来建立局域网并连接到Internet的重要设备之一。

在整合型主板中常把声卡、显卡、网卡部分或全部集成在主板上。

调制解调器

英文名为“Modem”，俗称“猫”，即调制解调器，类型

调制解调器

有内置式和外置式，有线式和无线式。调制解调器是通过电话线上网时必不可少的设备之一。它的作用是将电脑上处理的数字信号转换成电话线传输的模拟信号。随着ADSL宽带网的普及，内置式调制解调器逐渐退出了市场。

光驱

英文名为“Optical Disk driver”，电脑用来读写光碟内容的机器，也是在台式机和笔记本便携式电脑里比较常见的一个部件。随着多媒体的应用越来越广泛，使得光驱在计算机诸多配件中已经成为标准配置。光驱可分为CD-ROM驱动器、DVD光驱（DVD-ROM）、康宝（COMBO）和DVD刻录机（DVD-RAM）等。读写的能力和速度也日益提升，4× 16× 32× 40× 48×。

显示器

英文名为“monitor”，显示器有大有小，有薄有厚，品种多样，其作用是把电脑处理完的结果显示出来。它是一个输出设备，是电脑必不可缺少的部件之一。分为CRT、LCD、LED三大类，接口有VGA、DVI两类。

键盘

英文名为“Keyboard”，分为有线和无线，键盘是主要的人工学输入设备，通常为104或105键，用于把文字、数字等输到电脑上，以及电脑操控。

鼠标

英文名为“Mouse”，当人们移动鼠标时，电脑屏幕上就会有一个箭头指针跟着移动，并可以很准确指到想指的位置，快速地在屏幕上定位，它是人们使用电脑不可缺少的部件之一。 键盘鼠标接口有PS/2和USB两种。硬件的鼠标分为光电和机械两种（机械已被光电淘汰）。

音箱

英文名为“Loud speaker”,通过音频线连接到功率放大器，再通过晶体管把声音放大，输出到喇叭上，从而使喇叭发出电脑的声音。一般的电脑音箱可分为2、2.1 、3 .1、4、4.1、5.1、7.1这几种，音质也各有差异。

打印机

英文名为“Printer”,通过它可以把电脑中的文件打印到纸上，它是重要的输出设备之一。在打印机领域形成了针式打印机、喷墨打印机、激光打印机三足鼎立的主流产品，各自发挥其优点，满足各界用户不同的需求。

视频设备

如摄像头、扫描仪、数码相机、数码摄像机、电视卡等设备，用于处理视频信号。

闪存盘

英文名为“Flash disk”，闪存盘通常也被称作优盘，U盘，闪盘，是一个通用串行总线USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，它采用的存储介质为闪存存储介质（Flash Memory）。闪存盘一般包括闪存（Flash Memory）、控制芯片和外壳。闪存盘具有可多次擦写、速度快而且防磁、防震、防潮的优点。闪盘采用流行的USB接口，体积只有大拇指大小，重量约20克，不用驱动器，无需外接电源，即插即用，不同电脑之间进行文件交流，存储容量从1～128GB不等，满足不同的需求。

移动存储卡及读卡器

存储卡是利用闪存（Flash Memory）技术达到存储电子信息的存储器，一般应用在数码相机、掌上电脑、MP3、MP4等小型数码产品中作为存储介质，所以样子小巧，犹如一张卡片，所以称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的应用，闪存卡有Smart Media（SM卡）、Compact Flash（CF卡），Multi Media Card（MMC卡），Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（记忆棒），TF卡等多种类型，这些闪存卡虽然外观、规格不同，但是技术原理都是相同的。由于闪存卡本身并不能直接被电脑辨认，读卡器就是一个两者的沟通桥梁。读卡器Card Reader）可使用很多种存储卡，如Compact Flash or Smart Media or Microdrive存储卡等，作为存储卡的信息存取装置。读卡器使用USB1.1/USB2.0的传输介面，支持热拔插。与普通USB设备一样，只需插入电脑的USB端口，然后插用存储卡就可以使用了。 按照速度来划分有USB1.1、USB2.0以及USB3.0，按用途来划分，有单一读卡器和多合一读卡器。