1985年10月ATi使用ASIC技術(shù)開(kāi)發(fā)出了第一款圖形芯片和圖形卡，1992年4月 ATi發(fā)布了Mach32圖形卡集成了圖形加速功能，1998年4月ATi被IDC評(píng)選為圖形芯片工業(yè)的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。

但那時(shí)候這種芯片還沒(méi)有GPU的稱(chēng)號(hào)，很長(zhǎng)的一段時(shí)間ATI都是把圖形處理器稱(chēng)為VPU，直到AMD收購(gòu)ATI之后其圖形芯片才正式采用GPU的名字。

NVIDIA公司在1999年發(fā)布GeForce 256圖形處理芯片時(shí)首先提出GPU的概念。從此NV顯卡的芯就用這個(gè)新名字GPU來(lái)稱(chēng)呼。GPU使顯卡削減了對(duì)CPU的依賴(lài)，并實(shí)行部分原本CPU的工作，更加是在3D圖形處理時(shí)。

GPU所采用的核心技術(shù)有硬體T&L、立方環(huán)境材質(zhì)貼圖與頂點(diǎn)混合、紋理壓縮及凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等，而硬體T&L技術(shù)能夠說(shuō)是GPU的標(biāo)志。

GPU能夠從硬件上支持T&L（TransformandLighting，多邊形轉(zhuǎn)換與光源處理）的顯示芯片，因?yàn)門(mén)&L是3D渲染中的一個(gè)重要部分，其作用是計(jì)算多邊形的3D位置和處理動(dòng)態(tài)光線效果，也可以稱(chēng)為“幾何處理”。一個(gè)好的T&L單元，可以提供細(xì)致的3D物體和高級(jí)的光線特效。

為密集型、易并行程序而生

GPU的核數(shù)遠(yuǎn)超CPU，被稱(chēng)為眾核（NVIDIA Fermi有512個(gè)核）。每個(gè)核擁有的緩存大小相對(duì)小，數(shù)字邏輯運(yùn)算單元也少而簡(jiǎn)單（GPU初始時(shí)在浮點(diǎn)計(jì)算上一直弱于CPU）。在浮點(diǎn)運(yùn)算、并行計(jì)算等部分計(jì)算方面，GPU可以提供數(shù)十倍乃至于上百倍于CPU的性能。GPU會(huì)產(chǎn)生大量熱量，所以它的上方通常安裝有散熱器或風(fēng)扇。

GPU的眾核架構(gòu)非常適合把同樣的指令流并行發(fā)送到眾核上，采用不同的輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行。在 2003-2004年左右，圖形學(xué)之外的領(lǐng)域?qū)＜议_(kāi)始注意到GPU與眾不同的計(jì)算能力，開(kāi)始嘗試把GPU用于通用計(jì)算（即GPU）。

之后NVIDIA發(fā)布了CUDA，AMD和等公司也發(fā)布了OpenCL，GPU開(kāi)始在通用計(jì)算領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括：數(shù)值分析，海量數(shù)據(jù)處理（排序，Map- Reduce等），金融分析等等。GPU通用計(jì)算方面的標(biāo)準(zhǔn)目前有 OPEN CL、CUDA、ATI STREAM。

GPU面對(duì)的則是類(lèi)型高度統(tǒng)一的、相互無(wú)依賴(lài)的大規(guī)模數(shù)據(jù)和不需要被打斷的純凈的計(jì)算環(huán)境。適合在GPU上運(yùn)行的有：

（1）計(jì)算密集型的程序。所謂計(jì)算密集型(Compute-intensive)的程序，就是其大部分運(yùn)行時(shí)間花在了寄存器運(yùn)算上，寄存器的速度和處理器的速度相當(dāng)，從寄存器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有延時(shí)。

（2）易于并行的程序。GPU其實(shí)是一種SIMD(Single Instruction Multiple Data)架構(gòu)， 他有成百上千個(gè)核，每一個(gè)核在同一時(shí)間最好能做同樣的事情。

具備以上特征的，是圖形、視頻的處理，因此GPU也可以說(shuō)成專(zhuān)為圖像處理而生。GPU圖形處理的過(guò)程大致分成 5 個(gè)步驟： vertex shader、primitive processing、rasterisation、fragment shader、testing and blending。

1、vertex shader,是將三維空間中數(shù)個(gè)（x,y,z）頂點(diǎn)放進(jìn) GPU 中。

2、primitive processing，是將相關(guān)的點(diǎn)鏈接在一起，以形成圖形。

3、rasterisation，因?yàn)殡娔X的屏幕是由一個(gè)又一個(gè)的像素組成，因此，需要將一條連續(xù)的直線，使用繪圖的演算法，以方格繪出該直線。圖形也是以此方式，先標(biāo)出邊線，再用方格填滿整個(gè)平面。

4、fragment shader，將格點(diǎn)化后的圖形著上顏色。

5、testing and blending。便是將第一步所獲得的投影垂直距離取出，和第四步的結(jié)果一同做最后處理。

自動(dòng)駕駛GPU廠商的一枝獨(dú)秀

GPU廠商有不少，如Imagination、Inter、NVIDIA、AMD(ATI)、3dfx、Matrox、SiS和VIA、GCxx（隸屬于Vivante）、Adreno（隸屬于高通），但目前大部分的市場(chǎng)，都在移動(dòng)端。

PowerVR（隸屬于Imagination技術(shù)公司）專(zhuān)注于移動(dòng)GPU技術(shù)授權(quán)，它是移動(dòng)平臺(tái)GPU授權(quán)的老大，授權(quán)伙伴主要有Intel、蘋(píng)果、聯(lián)發(fā)科、LG、高通、瑞薩、三星、海思、Marvell、索尼等等。

Mali（隸屬于ARM）有一整套GPU授權(quán)方案很多不具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)GPU技術(shù)的芯片供應(yīng)商都直接使用了ARM處理器+Mali GPU的設(shè)計(jì)，比如三星、瑞芯微、展訊、意法半導(dǎo)體、全志等。

GPU廠商在移動(dòng)市場(chǎng)領(lǐng)域也是呈寡頭壟斷局面，AMD和英偉達(dá)合力壟斷了游戲/生產(chǎn)力GPU市場(chǎng)。但在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域嗎，當(dāng)中最為出名的，便是NVIDIA。

2016年底，基于AMD自家GPU芯片的Radeon Instinct姍姍來(lái)遲，號(hào)稱(chēng)服務(wù)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)/無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域，可用于深度學(xué)習(xí)推理和訓(xùn)練。作為一個(gè)高性能GPU加速器，它結(jié)合MIOpen和ROCm開(kāi)源軟件，用于加速提升機(jī)器智能的發(fā)展。

其中Radeon Instinct MI6加速器基于備受歡迎的北極星GPU架構(gòu)，采用被動(dòng)散熱，板卡功耗150瓦，F(xiàn)P16峰值性能達(dá)到5.7TFLOPS，板載16GB GPU內(nèi)存。

Intel不但是世界上最大的CPU生產(chǎn)銷(xiāo)售商，也是世界最大的GPU生產(chǎn)銷(xiāo)售商。但在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，Inter并沒(méi)有朝著GPU的方向而去，而是選擇了Mobileye的EyeQ和Altera的FPGA方案。

如此一來(lái)，GPU在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的爭(zhēng)奪，目前就只是NVIDIA的一家獨(dú)大了。

NVIDIA的GPU全家桶

針對(duì)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，NVIDIA煞費(fèi)苦心的構(gòu)建了軟硬件一體化的解決方案，連入門(mén)的開(kāi)發(fā)套件也一應(yīng)俱全。

硬件產(chǎn)品：

DRIVE PX Parker AutoCruise，具備自動(dòng)巡航能力，可支持高速公路自動(dòng)駕駛以及高清制圖。DRIVE PX Parker AutoChauffeur，可用于點(diǎn)到點(diǎn)行駛。DRIVE PX Xavier 能夠提供 20 TOPS 的高性能，而功耗僅有 20 瓦。2018 年第一季度上市。

DRIVE PX Pegasus能同時(shí)運(yùn)行許多深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可滿足自動(dòng)駕駛的一切安全所需，無(wú)需方向盤(pán)或踏板。Pegasus 將于 2018 年中向 NVIDIA 的汽車(chē)合作伙伴供應(yīng)。

軟件產(chǎn)品：

NVIDIA DGX 系統(tǒng) 可以將數(shù)據(jù)中心的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)間從幾個(gè)月縮短到僅僅幾天。所得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊可以在 NVIDIA DRIVE PX 上實(shí)時(shí)運(yùn)行。訓(xùn)練好深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后再部署至汽車(chē)。

NVIDIA DriveWorks作為NVIDIA DRIVE軟件的一部分提供，用于選擇汽車(chē)制造商，一級(jí)供應(yīng)商和研究機(jī)構(gòu)，致力于開(kāi)發(fā)讓汽車(chē)自行駕駛的系統(tǒng)。

NVIDIA DRIVE IX 軟件可利用來(lái)自車(chē)內(nèi)外麥克風(fēng)和攝像頭的傳感器數(shù)據(jù)，追蹤駕駛員四周的環(huán)境。車(chē)載 NVIDIA DRIVE PX AI配合數(shù)據(jù)中心內(nèi)的 NVIDIA Tesla GPU ，可創(chuàng)建高度精細(xì)的地圖。

開(kāi)發(fā)者套件：

當(dāng)然還不止于此，為了讓創(chuàng)業(yè)者更容易學(xué)習(xí)，接觸人工智能，公司推出了高性能、低能耗的 NVIDIA Jetson TX1 TX2模塊。專(zhuān)為開(kāi)發(fā)者研發(fā)的套件，可以幫助初創(chuàng)公司進(jìn)行深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)，進(jìn)行大型、復(fù)雜的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。雖不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)自動(dòng)駕駛，但很多初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)都是用了TX2，完成了初代自動(dòng)駕駛技術(shù)的驗(yàn)證。

可以說(shuō)，NVIDIA為用戶(hù)提供了一整套的產(chǎn)品，讓市場(chǎng)學(xué)習(xí)并接受以GPU為核心的自動(dòng)駕駛運(yùn)算力平臺(tái)。但光有產(chǎn)品，教學(xué)還不夠，要讓市場(chǎng)接受新鮮事物，赤膊上陣有時(shí)也勢(shì)單力薄，最好能拉一些巨頭共舞。

結(jié)盟產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商，力推自動(dòng)駕駛平臺(tái)

為了更好的幫助開(kāi)發(fā)者，以及初創(chuàng)公司，NVIDIA與一家自動(dòng)駕駛系統(tǒng)零部件供應(yīng)商AutonomouStuff合作，開(kāi)發(fā)了一套基于DRIVE PX的整套軟硬件自動(dòng)駕駛平臺(tái)，分高中低配版本。

其中高級(jí)版本使用了福特Fusion車(chē)型，包含2個(gè)Velodyne VLP16激光雷達(dá)，未來(lái)將推出VLP32激光雷達(dá)；11個(gè)Sekonix攝像頭；1個(gè)Xsens MTI-G710、1個(gè)GNSS輔助、IMU強(qiáng)化版全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS/INS）；5個(gè)雷達(dá)；1個(gè)NovAtel SPAN IGM-A1慣性測(cè)量單元（Inertial Measurement Unit，IMU）；1個(gè)ibeo四層多回波（Four Layer Multi-Echo）LUX傳感器。

傳感器合作伙伴：

當(dāng)然不僅于此，在LIDAR廠商中，NVIDIA還挑選了ibeo、Quanergy、Velodyne作為合作伙伴。

NVIDIA和QUANERGY通過(guò)采用QUANERGY傳感器和來(lái)自NVIDIA DRIVE PX（一個(gè)強(qiáng)大的自動(dòng)駕駛平臺(tái)）的處理器的集成方法，聯(lián)手打造了自動(dòng)駕駛汽車(chē)之路。QUANERGY傳感器使汽車(chē)能夠檢測(cè)，識(shí)別和分類(lèi)周?chē)奈矬w。

攝像頭也有合作伙伴，包括Ficosa Corp、FLIR、Leopard Imaging Inc、PointGrey / FLIR、Sekonix。FLIR以革命性的FLIRBoson?熱像儀內(nèi)核為基礎(chǔ)構(gòu)建而成的FLIR ADK?是開(kāi)發(fā)下一代汽車(chē)熱像儀和高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）的經(jīng)濟(jì)高效方式。ADK的熱數(shù)據(jù)端口可直接通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)USB連接進(jìn)行分析，或通過(guò)可選的NVIDIA DRIVE?PX 2連接進(jìn)行分析。

Leopard Imaging Inc.專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建相機(jī)解決方案。示例包括嵌入式機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的立體深度映射，以及支持智能機(jī)器和消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的攝像機(jī)。他們可以支持各種RAW和YUV傳感器，可以使用NVIDIA的片上ISP，也可以使用CSI或USB使用外部ISP。

安全伙伴：

Elektrobit和NVIDIA合作，開(kāi)發(fā)了適用于NVIDIA DRIVE?PX的Elektrobit EB tresos解決方案：用于開(kāi)發(fā)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的軟件平臺(tái)。它將強(qiáng)大的計(jì)算處理器與硬件和軟件相結(jié)合，為自駕車(chē)輛提供安全至關(guān)重要的ADAS功能。

2017年6月7日，瑞典哥德堡 - ARCCORE是汽車(chē)行業(yè)軟件和嵌入式平臺(tái)的創(chuàng)新公司，正在NVIDIA DRIVE?PX平臺(tái)上構(gòu)建安全關(guān)鍵軟件，為復(fù)雜的汽車(chē)系統(tǒng)提供動(dòng)力。ARCCORE的軟件平臺(tái)將基于著名的汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)AUTOSAR，并將用作自動(dòng)駕駛的高性能評(píng)估系統(tǒng)。

結(jié)盟OEM、Tier1，落地商業(yè)化

為了推進(jìn)自家產(chǎn)品的落地商用，NVIDIA又找來(lái)了主機(jī)廠、Tier1，主機(jī)廠中不乏奧迪、奔馳、豐田、沃爾沃，寶馬菲亞特、雪鐵龍、保時(shí)捷等全球知名廠商，Tier1有博世、ZF、奧托立夫、海拉。

2017年3月16日，Bosch展示了與NVIDIA合作打造的Bosch AI 車(chē)載計(jì)算機(jī)。

2017年5月10日，NVIDIA宣布它正在與豐田合作提供人工智能硬件和軟件技術(shù)，以提高計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)推向市場(chǎng)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的功能。

2017年6月26日，NVIDIA宣布與ZF和海拉建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，將AI技術(shù)與新車(chē)評(píng)估計(jì)劃（NCAP）安全認(rèn)證相結(jié)合，用于大規(guī)模部署自動(dòng)駕駛車(chē)輛。該協(xié)議是非排他性的。

沃爾沃汽車(chē)和奧托立夫?qū)⑴cNVIDIA合作開(kāi)發(fā)用于人工智能自動(dòng)駕駛汽車(chē)的先進(jìn)系統(tǒng)和軟件，他們計(jì)劃在2021年之前出售基于NVIDIA DRIVE?PX汽車(chē)計(jì)算平臺(tái)的生產(chǎn)車(chē)輛。

在 CES 2017 上，奧迪和 NVIDIA 宣布加速推進(jìn)長(zhǎng)期合作，這一新的共同目標(biāo)將使先進(jìn)的 AI 汽車(chē)在 2020 年上路行駛。NVIDIA GPU 為全球所有下一代寶馬汽車(chē)中采用的車(chē)載導(dǎo)航和信息系統(tǒng)提供支持。特斯拉和 NVIDIA 從最早開(kāi)發(fā)革命性的 Model S 就已經(jīng)開(kāi)始合作。

雖然跟OEM、Tier1綁定了合作關(guān)系，但NVIDIA并不踏實(shí)，因?yàn)榇蟛糠謪f(xié)議都是非排他協(xié)議。而在NVIDIA的官網(wǎng)上，自動(dòng)駕駛合作伙伴一頁(yè)中，Tesla、寶馬、本田、奧迪的合作頁(yè)面已經(jīng)打不開(kāi)。

猶記得在2017年底，馬斯克在一個(gè)私下場(chǎng)合，曾表露出要自造自動(dòng)駕駛芯片的意愿，料想跟NVIDIA的合作也不是太滿意。嗯，他的上一個(gè)合作伙伴是Mobileye。