· GPU HARDWARE & EXECUTION

GPU 硬件架构与执行

理解硬件,才能解释性能数据

从执行单元、存储层次到纹理采样与输出显示的硬件视角。所有 Profiler 指标(Occupancy、缓存命中率、带宽)最终都要回到硬件架构上解释。

01

GPU 核心执行单元

Execution Units

并行计算的物理载体,决定算力上限与利用率。

  • ALU / FPU 计算

    浮点吞吐、整数运算、特殊函数单元

  • SIMD / Wavefront

    Warp(NVIDIA 32 线程)/ Wavefront(AMD 64/32),分支发散代价

  • Occupancy

    活跃 Warp 占比,受寄存器与共享内存用量限制

02

存储与缓存层次

Memory Hierarchy

数据离计算单元越远越慢,层次结构决定访存代价。

  • 寄存器

    Register:最快,但用量影响 Occupancy

  • L1 / L2 Cache

    缓存命中率直接决定实际带宽利用

  • VRAM / 显存带宽

    GDDR / LPDDR 带宽与容量上限

03

带宽与压缩

Bandwidth & Compression+扩展

移动端第一瓶颈:一切围绕减少数据搬运。

  • DCC 无损压缩+扩展

    Delta Color Compression:Render Target 硬件压缩

  • 纹理压缩格式+扩展

    BCn(桌面)/ ASTC(移动),块压缩原理与质量权衡

  • 带宽预算+扩展

    每帧读写量估算:分辨率 × 格式 × Pass 次数

04

纹理与采样单元

Texture & Sampler

专用硬件路径:过滤、寻址与 Mipmap 选择。

  • Texture Cache

    空间局部性与访问模式对命中率的影响

  • Sampler / Filtering

    Bilinear / Trilinear / 各向异性过滤

  • Mipmap / Anisotropy

    Mip 层级选择与带宽的直接关系

05

输出与显示

Output & Display

从 Render Target 到屏幕的最后一公里。

  • Render Target

    格式选择 / MRT / Resolve 开销

  • Back Buffer

    交换链 Swapchain 与呈现模式

  • 同步与延迟+扩展

    VSync / 三重缓冲 / Present 延迟与输入延迟