圖形驅動程序如何以編程方式從CPU到GPU進行通信？

Question

我很想知道CPU指令如何與GPU交互。 據我所知，CPU具有一定的指令（機器代碼），它可以理解和執行，驅動程序是一個通過CPU與GPU通信的軟件。

但是這個軟件如何溝通？ CPU是否包含明確告訴它與另一個設備通信的某些匯編指令？

我可以編寫匯編代碼或C / C ++代碼來與圖形卡進行通信，就像驅動程序給出了一個特定的機器環境一樣嗎？

Answer 1

與PC上的任何硬件設備一樣，圖形卡將響應對某些存儲器地址的讀寫，以及可能的輸入/輸出端口。 PCI總線定義了這些分配的方式。

沒有特定的CPU指令可以與顯卡通信，在寫入內存位置的情況下，它只使用普通指令來執行此操作，而在端口IO的情況下，它只使用通用指令來執行此操作。 在這兩種情況下，都需要一些CPU設置來將內存位置“映射”到虛擬地址空間或允許訪問端口。

例如，可以將對存儲器位置1234567的寫入指向圖形卡以指示對其的命令。 （當然這只是一個組成的例子）你當然可以編寫自己的驅動程序來做到這一點，但是你必須確切地知道卡所期望的不同的東西，而這通常只是一個秘密，只有制造商，他們在他們的驅動軟件中實現它。 有些卡比其他卡更好記錄，有些卡已部分逆向工程。

Answer 2

是的，內存地址映射到計算機系統中的每個設備。 基本的是，如果您寫入映射到設備的某個內存區域，則會寫入設備。 為此，設備具有映射到主存儲器的特定寄存器和其他可編程空間。 使用這些寄存器可以根據情況配置GPU等設備。 最后，對於巨大的數據傳輸，GPU顯然使用了DMA傳輸，因此一旦啟動DMA傳輸，它就可以在沒有CPU干預的情況下工作。

因此，最重要的是，為了與GPU或其他硬件設備進行通信，您需要研究安裝GPU的系統架構，因為最終系統軟件在安裝GPU的系統中后退，負責所有類型的內存映射和分配。

Answer 3

視頻卡不比計算機內部或外部的任何其他項目更神奇。 您是如何閱讀此網頁的，至少有兩台計算機通過接口（以太網/互聯網）相互通信。 內存，pcie（視頻，硬盤，USB等），usb（鼠標，鍵盤等），網絡，都通過最終連接到cpu外部接口的接口連接到主cpu（內存總線缺少a更好的術語）。

我們認為這些設備中的許多都是純粹的邏輯，並且當您寫入路由到該外設的某個地址時，似乎有意義，地址和數據告訴該blob邏輯執行某些操作。 但就像在一台由其他計算機提供的計算機上閱讀此網頁一樣，它不一定是純邏輯，只需要一個界面來移動數據。 不僅是gpu而且計算機中的許多其他東西都有處理器，網絡接口可能，鼠標和鍵盤可能都有，硬盤最有可能，而且我們現在知道筆記本電腦上的電池組有一個固件處理器好吧（mac battery感染了病毒，在重新安裝后重新感染計算機）。

沒有魔法。 在計算機中的這些其他處理器上運行的軟件/固件與邏輯沒有什么不同，他們的工作的一部分是等待來自主cpu的命令來執行操作。 鼠標請給我按鈕狀態。 Gpu請給我畫一個三角形。

cpu中沒有特殊的匯編語言指令用於視頻。 cpu不知道牆上一個洞的視頻卡，驅動程序知道/確定它知道如何通話的視頻卡的地址空間，通過該地址空間寫入告訴視頻卡所需的數據值的東西。 畫一個三角形可能涉及幾個數據項，毫無疑問是三個角坐標，也許是填充顏色或是直線，這可能只是與該外圍設備的通信接口定義的一部分。

這里沒有魔力，如果你想讓別人為你做點什么，你會提供他們要做的事情清單，並以他們能理解的方式進行交流（去123大街，按門鈴，告訴那個人這個答案你想要兩張今晚演出門票，給他們這筆錢，隨着更改和門票返回），硬件更容易，因為通訊接口已經很好地定義了該外圍設備。

Answer 4

作為Von Neumann架構，內存總線是硬件系統的核心。 每個設備都與內存總線通信，包括CPU。

讓我們看一下CPU，它只能對內存總線發出基本的讀/寫操作，還有一些額外的操作，比如鎖/屏障。

其他設備也是如此，例如GPU可以通過PCI接口通過DMA讀/寫主存儲器; GPU還將一些寄存器映射到主總線，寫入寄存器映射的特定地址可以發出特定命令。

通常，所有設備通過主存儲器總線相互通信。

但另外，CPU還有一個中斷接口，這是不可能的。