2016年发生振动IT边界事件。谷歌的人工智能软件阿尔法狗（AlphaGo）击败韩国世界围棋冠军李世石。2017年，阿尔法狗击败了世界第一名中国围棋选手柯洁。至此，人类在所有棋类比赛中都输给了计算机。

一只阿尔法狗中央处理器（Central Process Unit，CPU）和图形处理器（Graphic Process Unit，GPU）围棋智能机器人一起工作。阿尔法狗以神经网络、深度学习和蒙特卡洛树搜索为核心算法。该系统由四部分组成：

1. 策略网络（Policy Network），以当前情况为输入，预测下一步；

2. 快速走子（Fast Rollout），在适当牺牲质量的条件下，目标类似于战略网络；

3. 价值网络（Value Network），以当前情况为输入，估算胜率；

4. 搜索蒙特卡洛树（Monte Carlo Tree Search），整合上述三个部分，形成完整的系统。

最初的阿尔法狗有176个GPU和1202个CPU。GPU通过内部多个过程的并行运算，可以获得比例CPU数量级运算速度较高。GPU为了管理多个过程，需要在微架构上精心设计，以满足带宽和缓存的需要。那么GPU和CPU有什么区别？

CPU由运算器（ALU）和控制器（CU）两个部件组成。此外，还有几个寄存器和高速缓冲存储器，以及实现它们之间连接的数据、控制和状态总线。ALU用于算术操作、移位操作、地址操作和转换；存储中间数据和指令；CU负责翻译指令，并发出控制信号，以完成每个指令的操作。 CPU的运行遵循冯·诺依曼构架：存储程序顺序执行。程序执行过程如下：

CPU按程序计数器（Program Counter，PC）从内存中获得指令，然后通过指令总线将指令发送到翻译器，将翻译后的指令交给时间发生器和操作控制器，然后从内存中获取数据，由操作员处理数据，最后通过数据总线将数据存储到数据缓存寄存器和内存中。

GPU电路板一般为6层或4层PCB线路板。GPU所有部件集成在其电路板上，影响电路板GPU的质量。

GPU电路板上最大的芯片是GPU，上面有散热器和风扇。作为数据处理的核心，GPU大多采用单芯片设计，专业GPU也有很多用途GPU芯片的。

GPU电路板上的另一个重要芯片是数/模转换器（RAMDAC）。它的功能是将显存中的数字信号转换为显示器可以识别的模拟信号，以速度MHz为单位，它决定了速度越快，图像越稳定GPU最高刷新频率可以支持。为了降低成本，大多数制造商集成了数字/模具转换器GPU芯片中仍有一些高端芯片GPU采用独立的数/模转换器芯片。

GPU数据存储在显存中，用于存储等待处理的图形数据信息。显存容量决定了GPU支持的分辨率和色深。分辨率越高，显示的像素点越多，显示容量越大。目前的三维GPU存储需要大量的显存Z-Buffer数据或材料数据。

显存有两大类：单端和双端显存。前者从GPU读取数据并将数据传输到数字/模具转换器并通过同一端口，数据的读写和传输不能同时进行；后者可以同时读写和传输数据。目前流行的显示器SDRAM、SGRAM、DDR RAM、VRAM、WRAM等。

计算机的输出图像是模拟信号，而计算机处理的是二进制数字信号。数据离开CPU之后，通过以下四个步骤到达显示屏成为图像。

• 经总线进入GPU，将CPU发送数据GPU处理在里面。(数字信号)

• 从GPU进入显存，将GPU处理后的数据发送到显存。(数字信号)

• 从显存进入数/模转换器，从显存读取数据，然后发送到数/模转换器进行数据转换。

• 从数/模转换器进入显示器，将转换后的模拟信号发送到显示屏(模拟信号)

最终处理结果显示在显示屏上，显示效率由上述四个步骤共同决定。GPU不同的效率，GPU效率决定中间两步。第一步是CPU进入到GPU，最后一步是由GPU将数据发送到显示屏。

近年来，人工智能中的深度学习算法非常流行GPU制造商大火。事实上，深度学习的理论早在20世纪70年代和80年代就存在，但它的崛起主要是因为GPU英伟达的联合创始人和CEO黄仁勋说：由于人工智能世界的爆炸，人工智能计算机科学家们找到了新算法，让我们能利用深度学习的技术，取得无人敢想的成果。”

提到显卡和GPU，人们会想到游戏和电影中精美的三维图形。其实，早期显卡不但不能处理三维图形，甚至连二维图形都无法处理，它仅具备显示能力。现在，GPU不但能够处理复杂的三维图形，还能作为协处理器，在通用计算中使用。

电脑图形处理器的发展是从图形显示适配器开始的，到图形加速器，再到图形处理器即GPU，其功能在不断增强。

从显示适配器到图形加速卡的转变是显卡历史上的重要转折点。从此，显卡开始承担计算机中的部分计算任务，这奠定了其日后与CPU分庭抗礼的基础。

在显卡出现之前，电脑中通常的图形输出工作由CPU承担。显卡的出现不是为了加速电脑的图形输出，最初的显卡是为了让游戏机上的二维图形显示加速。这款游戏是雅达利公司于1977年推出的雅达利2600。同期流行的电脑是苹果-II，而苹果-II的图形输出由CPU承担。

进行图形处理时需要电脑具备较强的并行计算能力，对精度和运算强度的要求也很高，对早期的电脑来说，这很难。当时的显卡仅仅是将CPU计算生成的图形翻译成显示设备能识别的信号来进行显示，不具备计算能力，被称作图形适配器（VGA Card）。

1981年，IBM推出了最早的装在5150个人电脑上的MDA（Monochrome Display Adapter）和CGA（Color Graghic Adapter）两款二维加速卡。

MDA仅支持黑色和绿色的文字，图形内存为4KB，无法产生图形。CGA是IBM个人电脑中最早的彩色显卡，640×200的分辨率，4种颜色。由于CGA的分辨率太低，因此有了EGA增强图形适配器（Enhanced Graphics Adapter）。

MDA、CGA、EGA三种标准都是以TTL数字信号输出的。IBM很快研发出了基于ISA（Industry Standard Architechture）的显卡，是最古老也是最普遍使用的VGA显卡。

直到VGA标准出现，显卡才和主板分开，VGA（Video Graphic Array）即显示绘图阵列，它的数字模式可以达到720×400种颜色，绘图模式可达640×480×16种颜色，以及320×200×256种颜色。直到此时，显卡才能同时显示256种色彩。

VGA标准采用了模拟信号输出，其彩色显示能力大大加强，原则上能显示无穷多种颜色，因此VGA迅速成为显示设备的标准。

这个时代，出现了第一款真正的显卡——Trident 8900/9000显卡，它是ISA/16色显卡的代名词，也是三维显卡的真正鼻祖，它第一次使显卡独立于电脑，显卡从此不再是集成的一块芯片，这为以后独立显卡的发展提供了可能性。

VGA之后又出现了SVGA标准。它是VGA标准的衍生产物，改良过的SVGA图形适配器已经能够支持16比特的彩色了。

真正将SVGA发扬光大的是S3735（Tr64V）以及Trident 9680，它们能够达到1024×768的分辨率，并且在低分辨率的情况下支持32比特真彩色。

1984年，硅图公司（Silicon Graghics Inc.，SGI）推出了专业的高端图形工作站，并配置了专门的图形硬件，称为图形加速器。它引入了许多经典概念，如顶点变换和纹理映射。在随后的10多年里，硅图公司又研发了很多面向专业领域的图形工作站，但它们的价格昂贵，无法进入个人电脑市场。

1984年，IBM又推出了两款显卡，它们是PGC（Professional Graghics Controller）和EGA。这两款显卡能够支持二维和三维的图形加速，并被用于计算机辅助设计。

1989年，多家芯片制造商联合创立了影像电子工程标准协会（Video Electronic Standards Association，VESA）。1994年年底，VESA发表了64位架构的VESA Local Bus标准，80486及以后的个人电脑大多采用该标准的显卡。

1991年，英特尔推出了一种局部总线PCI（Peripheral Component Interconnect）。在结构上，PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，由一个桥接电路对该层进行管理，并实现接口间的协调数据传送。管理器提供信号缓冲，使其支持10种外接设备，同时在高时钟频率下保持高性能。PCI为显卡、声卡、网卡等设备提供了接口。

显卡接口制约着显卡技术的发展。为了加快显卡与总线间的传输速度，使用高带宽的接口总线势在必行。在民用市场，显卡接口的起点是最普通的ISA接口，ISA接口包含ISA总线、EISA总线和VESA总线，ISA接口是一种统称。

当VGA标准流行之后，ISA接口就显得力不从心了，由PCI取而代之，但PCI接口并未持续多久就被更为先进的AGP（Accelerated Graphics Port）所淘汰。与PCI相比，AGP在带宽上有了突飞猛进的发展，还能有效利用系统内存。

1991年，支持微软视窗操作系统图形加速的第二代显卡（Graphics Card）问世。

VGA的唯一功能就是输出图像，图形运算全靠CPU，当微软的视窗操作系统出现后，PC不堪重负。1991年5月，ATI发布Mach8，这是ATI第一款优化微软视窗操作系统图形界面的显卡。ATI用专用芯片进行图形运算处理，将CPU解放了出来，且让视窗操作系统的界面运行起来非常流畅，图形化操作系统的资源消耗大降、实用性大增。

1991年6月，S3公司推出了一款二维图形加速卡S3 86C911。它是最早的视窗加速卡之一，支持16位256种颜色。此后，二维显卡进入了群雄争霸时代。当时，Trident、S3、Matrox三大厂商占据主导地位。

1994年，支持视频加速的第三代显卡出现了。

这时的PC已经进入了多媒体时代，二维图形处理在第二代显卡面前已不是问题了，但越来越多的视频图形解码让CPU不堪重负，因此集成了简单的视频解码器的第三代显卡出现了。

ATI在1994年推出的Mach64是第一款广为人知的多媒体显卡，它的硬件支持YUVtoRGB颜色转换和硬件缩放。有了它的PC能应付基本的AVI和MPEG-1播放，而不需要昂贵的专用硬件解码器，使得多媒体PC的成本大幅下降。

1994年，第四代显卡，三维加速显卡出现了。 20世纪末，3Dfx的崛起宣布了三维显卡进入了白热化竞争时代。S3、Matrox、3Dlabs等厂商都加入了竞争，但它们均不敌voodoo。除voodoo以外的三维显卡的代表作是ATI的3DRage II+DVD。

这一款1996年秋天发布的显卡，其二维引擎来自Mach64。它具有MPEG-2硬件动态补偿功能，能在播放DVD时起到辅助作用，这是非常先进的。加上ImpacTV芯片，它还可以播放电视节目。3DRage II的驱动支持也非常好，无论是游戏用户还是专业用户都可以得到对应的驱动程序。只是ATI当时专注于OEM市场，而非零售。

ATI在被AMD收购之前一直是计算机图形领域的领头羊之一。

1998年，3Dfx推出了voodoo2。voodoo2的性能比voodoo提高了2～3倍，它还增加了大量新的画质提升技术。voodoo2降低了对CPU的依赖，很多低端的CPU也可以流畅运行大型三维游戏。