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  新智元报道  

来源：vice

编辑：keyu

【新智元导读】GPU真正的出现，其实并没有我们想象的那么早——大家了解GPU的真实历史吗？谁是GPU的开创者？谁又是历史的篡改者？GPU的当今的短缺到底是因为什么？这不，现在带你了解了解GPU的前生今世。

随着技术和时代的发展，UFO现在改名成UAP，Google成了Alphabet，很多行业的术语也在慢慢过时。

 

我们把视线转移一下——有多少人了解GPU(现在的图形处理单元)的历史呢？作为当今的机器学习领域的superstar，GPU又是如何预示着计算应用的新时代的呢？

 

 

 

下面让我们来一起一一了解：

GPU的历史远远没有那么长——大部分「历史」其实并不算数

 

很长一段时间内，主流消费者都期望图形界面可以与计算机协同工作，许多书籍和优秀的电影和电视节目也都涵盖了这段历史。

 

虽然Windows和苹果的“点击界面”越来越受欢迎，但硬核电脑用户(即游戏玩家)则在速度上有更高的追求，此外，他们还想让画面看起来更逼真。

 

然后，这些硬核用户开始要求提供在线多人游戏、即时聊天等许多功能，而这些要求在当时（90年代初期）似乎看起来有点太多了。

 

一些人可能知道，1993年的经典游戏《毁灭战士》以及它的后续游戏《雷神之锤》(这款游戏推动了消费者对专用显卡的兴趣)显著提高了用户对电脑设备的要求。

 

 

然而，在了解了一位目睹这个领域整个发展历史的专家的经历之后，我们可以发现，GPU的历史并不是那么简单：

 

Jon Peddie博士在20世纪60年代首次涉足计算机图形行业，当时他是一个团队的成员，主要负责从航空摄影制作3D地形图，也正是这一工作影响了他在之后创建了自己的公司——数据图形（Data  Graphics）。

 

20世纪80年代初，他正考虑退休，并打算开始写科幻小说。就在这时，他注意到这个领域出现了难以忽视的爆炸式增长——

 

高性能图形的实际应用最初是由CAD(计算机辅助设计)和GIS(地理信息系统)公司推动的，不过，80年代电子游戏的爆发改变了这一点。

 

Peddie在一封电子邮件中表示:“由于用户数量庞大，游戏成了推动因素。” 当时，3D和图形处理器（GPU）还有一些其他用户，这些用户主要来自于工程(CAD和分子建模)和电影领域，不过，在当时，这个市场总共也只有10万名用户。而游戏的消费者则达到了数百万。

 

但是，专业性质的领域往往会为产品会支付更多的钱——几千到几万美元，而游戏消费者只会愿意支付几百美元。

 

因此，问题的关键在于在芯片中注入足够的能量，并将最终产品的售价定为几百美元。

 

在这个时候的计算历史上，首字母缩写GPU已经被引入了技术词典。一篇来自1983年版《计算机世界》的发表在网上的文章详细介绍了Tektronix的图形终端系列。

 

但如果你仔细看，这个时候，GPU还不是“图形处理单元（graphic processing unit）”的缩写。相反，这个迭代代表“图形处理器单元（graphic processor  unit）”。

 

可能有人会问了，这两个术语有区别吗？

 

“其实是没有的”，Peddie解释道。“毕竟，英语并不是很多网络写手的第一语言。”

 

Peddie指出，术语的区别并不是真正的问题。事实上，在1997年之前，即使在这个缩写被使用的情况下，GPU实际上并不存在。

 

“为什么1997年之前开发的图形芯片或电路板不能被称为GPU呢?” Peddie说道，“它的确可以处理图像(尽管只是在2D空间)。它处理图形吗? 当然，从某种意义上说它也可以。它可以画线和圆——这就是处理。它在屏幕上重新排列多边形——这也是处理过程。

 

所以，最大的区别是，GPU必须实现完整的3D处理(这需要T&L)，而这一特点是当时的GPU所没有的”。

 

 

谁创造了GPU不重要，胜利者才拥有炫耀的权利

 

我们所知道的第一个PlayStation，其实并不是第一个面向大众市场的GPU。这种观念，其实是索尼和Toshiba强大的市场营销所致。

 

Peddie解释道:“最初的PlayStation带有一个几何转换引擎(GTE)，它是2D芯片的协处理器，但却被错误地贴上了GPU的标签。”

 

在真正的GPU出现之前，市场营销是这个GPU时代的一个重要元素。

 

真正的突破即将到来，许多公司都想抢先一步。但是，事实上，这个荣誉应该属于一个来自英国的叫做3Dlabs的小公司。

 

让3Dlabs被称为GPU的开创者的具体创新，是他们开发了一个双芯片图形处理器，其中包括了一个被称为转换和照明(T&L)引擎的几何处理器。与他们的竞争对手相比，3Dlabs专注于CAD市场。

 

3Dlabs更小的规模和专业性意味着在针对游戏消费者的GPU市场，他们仍然在很多方面具有开创性。

 

与此同时，显卡领域在这段时间也非常繁忙，像Matrox, S3和3Dfx这些曾经的大公司都在竞争《雷神之锤》玩家的注意力。

 

在这场竞争中，只有赢家才可以书写历史：这一时期，一位占统治地位的“玩家”出现了——

 

 

到1999年底，英伟达准备发布第一个集成了T&L的大众消费GPU，即GeForce 256。

 

“在Nvidia的缔造的神话中，那就是GPU的引入，他们宣称这是他们自己的发明，”Peddie解释道。

 

“所以你可以随心所欲地改变历史。当时，英伟达市值从100亿美元一路涨到500亿美元，可怜的是，没人记得3Dlabs。”

 

之后很快，市场上充斥着各种相互竞争的GPU，每个GPU都瞄准自己的细分市场。

 

 

加拿大制造商ATI Technologies(后来被英伟达最大的竞争对手AMD收购)试图通过将他们的GPU称为VPU(视频处理器单元)来区分自己的产品来进入市场（尽管它们其实是同一种东西），但这种努力并没有持续多久。

 

Peddie说: “ATI放弃了，他们无法应对英伟达卓越的市场营销技巧、庞大的销量、「性感」的产品和铺天盖地的的推广。”

 

到21世纪初，像英伟达(Nvidia)这样的大公司已经主导了消费市场。有趣的是，这种确切的市场整合有助于解释一个现象：为什么现在如此难以找到高端显卡。

 

 GPU严重短缺，到底因何而起?

 

看到这里，你很可能会想：什么时候才能谈到2020年GPU的严重短缺这一事件呢？

 

要点是 : 即使你能找到高端GPU，你也会发现它们的价格在最近几个月已经爆炸了。

 

例如，英伟达(Nvidia)的有三种显卡，这三种显卡是游戏玩家普遍追求的:

 

• RTX 3090:建议零售价1499美元
• RTX 3080:建议零售价$699
• RTX 3070:建议零售价499美元

 

相对于它们的价格点和性能，这些产品的确有一些值得讨论的优点。然而，因为供应变得稀缺，稀缺性使这些gpu的转售市场飞涨——

 

目前中间层RTX 3080的价格为1499美元，而3090和3070几乎不可能找到。截至发稿时，eBay上一款3090的标价已经超过3000美元。

 

 

AMD的显卡也值得一提。虽然因功能不够强大而没有那么受追捧，AMD还是受到了GPU制造供应链限制的影响。

 

与英伟达系列一样，AMD RX 6700、6800和6900款机型在二级市场上也出现了类似的价格飙升，其中大多数机型在转售市场上的售价都超过了原来的两倍。

 

这里有一个极端的例子: Tedium的编辑厄尼·史密斯(Ernie Smith)在2019年中以略高于100美元的价格买了一台翻新的AMD rx570。而就是这款同样的产品，放在现在已经有点旧了，目前在二手网站上的售价是599美元。

 

显然，需求是很大的。与2020年出现的许多问题一样，COVID-19在很大程度上受到了指责：

 

受到疫情影响，中国大陆和台湾的制造业中心，以及世界上大部分地区的制造业中心都不得不关闭。虽然硬件制造的大部分工作都可以自动化，但GPU的微妙本质却要求了需要一定程度的人类交互。

 

 

尽管如此，这种解释还是过于简化了图像行业在COVID-19爆发之前就已经出现的趋势。因此，Peddie再次解释了一下短缺产生的原因:

大约在15年前，我们建立了GPU制造(包括采购原始硅锭)，切割和切割晶圆，测试，包装，再次测试，最后发货给客户的产业链。所有在产业链和下游的公司(拥有类似管道的OEM客户)都在寻求更快的响应方式，同时最小化库存。

因此，JIT (just in time)制造模式应运而生。这依赖于链上的每个人都提供准确的预测，从而得到订单。如果链条中的一个环节中断，下游的所有人都会遭殃……

当政府关闭他们的国家时，所有的生产都停止了——没有部件运输——输油管道也中断了。而且，如果生产能够重新启动，需要几个月的时间才能让所有人再次同步。

与此同时，人们被遣送回家工作，他们没有所需的工具——因此，对于个人电脑，尤其是笔记本电脑的需求增加了。30%-40%的PC有两个图形处理器，因此，市场对图形处理器的需求增加得更多了。

然后，(加密)货币开始膨胀了，现在矿工们(使用GPU监控和报告的人)都在寻找每一个他们能得到的GPU。这导致投机者买下所有的显卡，并以高得多的价格出售。

所以，供应链被这接二连三的重击中，轰然倒地。

另一个令人沮丧的地方是，最新一代的视频游戏主机在2020年推出，这也意味着新一代视频游戏的诞生。

 

备受期待的PlayStation 5和赛博朋克2077在发布时遇到了大量的供应和技术问题。《赛博朋克》玩家表示，他们的游戏体验很大程度上取决于游戏所使用的硬件设备。

 

尽管Peddie预计到2022年第一季度，GPU短缺将会被自行纠正，但他对该行业的未来并不乐观。

 

他总结说 : “(下一个)问题将是目前正在进行的二次订货，因此我们预计，由于库存过剩，半成品市场状况将大幅下滑。”

 

小结

不管历史发生的时间点是前是后，我们可以从中学到很多东西。虽然靠市场自动调节来满足需求可能很听起来很好，但显然情况要复杂得多。虽然GPU每天面临数十亿的需求，但更高的性能则往往会留给少数有在投机市场中寻求利益的人。

 

尽管如此，更大的市场还是应该关注那些游戏玩家们，至少在这一点上是如此。他们的需求推动了行业的创新，而这些创新也将成为更普遍的标准。

 

参考资料：

https://www.vice.com/en/article/7k95zx/what-makes-a-gpu-a-gpu-and-when-did-we-start-calling-it-that