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写在前面:GPU的诞生与发展历程为什么要有GPU?在我们论及GPU渲染的种种之前,这是一个无法绕过的问题。真正的GPU,也就是GraphicProcessingUnit(图形处理器),其概念最早由NVIDIA在1999年发布GeForce256图形处理芯片时首先提出,核心技术有硬体TL、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等。NVIDIAGeForce256此前,所谓的显卡,虽然从20世纪80年代就已出现,却指的是显示适配器(DisplayAdapter),仅能用于简单的文字和图形输出,在处理3D图像和特效时主要还是依赖CPU。GPU的出现,使得显卡减少了对CPU的依赖,尤其是在3D图形处理时取代了部分原本CPU的工作。显而易见,GPU的诞生及此后不断革新的技术演进,是为了应对日益复杂的图形计算需求,达成更加逼真、更加生动的实时感官体验。初期GPU标识:硬件TL功能简单来讲,GPU的主要工作就是完成3D图形的生成,将图像映射到相应的像素点上,并且对每个像素进行计算确定最终颜色,最后完成输出。初期GPU的标识是硬件TL(Transformlighting,坐标转换和光源)功能。GPU通过硬件TL实现大量的坐标和光源转换,CPU不必再计算大量的光照数据,直接通过显卡就能获得更好的效能,同时3D模型可以用更多的多边形来描绘,得到更加细腻的效果。GPU的空前发展:Shader出现随着更加复杂多变的图形效果的出现,图形处理生成多边形的过程中需要加上许多附加运算,比如纹理信息、散光和映射光源下的颜色表现等等。这就对GPU提出了更高的要求。2001年微软发布的DirectX8带出了ShaderModel(渲染单元模式),Shader(渲染器/着色器)由此诞生。这是一种基于GPU图形流水线的具有更高效率和灵活性的方案。Shader架构Shader从本质上说是一段能够针对3D图像进行操作并被GPU所执行的图形渲染指令集,其中最主要的就是VertexShader(顶点着色器/顶点单元,VS)和PixelShader(像素着色器/像素单元,PS)。通过这些指令集,开发人员就能获得大部分想要的3D图形效果。相比TL实现的固定的坐标和光影转换,VS和PS拥有更大的灵活性,使得GPU在硬件上实现了顶点和像素的可编程,反映在图形特效上就是出现了动态的光影效果。A家与N家的竞争:统一渲染架构大发展Shader出现后,为进一步提高效率,先后诞生了支持多条渲染管线并行处理的SIMD(SingleInstructionMultipleData,)单指令多数据流架构,负载更加均衡的混合型SIMD设计,并最终促成了统一渲染架构(UnifiedShaderArchitecture)的出现。在这个过程中,两家厂商扮演着重要的角色,分别是ATI(以下简称A家)和NVIDIA(以下简称N家)。ATIVSNVIDIA2005年,A家与微软合作发布的XBOX360游戏主机采用了Xenos图形处理器。Xenos是A家第一代统一渲染架构。2006年,N家发布G80核心的GeForce8800GTX显卡,掀开了桌面统一渲染GPU架构的序幕。G80采用全标量设计,其革命性的多指令多数据架构(MIMD),完全区别于传统GPU的SIMD架构,影响了日后的数代显卡。G80流处理器(SP)架构2007年,AMD(此时A家已被AMD收购)正式发布基于桌面统一渲染架构R600的RadeonHD2900XT(以及其他低端型号的HD2000系列),采用5D超标量架构。R600相对G80保守一些,因为在它身上仍能看到传统GPU采用SIMD架构的影子,但与传统的GPU架构相比也是脱胎换骨的改变。R600超标量架构从G80和R600,我们就可以看到A家和N家在面对统一渲染架构时做出了不同的选择。随后两家虽然在技术和工艺上不断革新,但基本没有脱离G80和R600就已经决定的发展方向。至于A卡和N卡到底哪家强,则不在本文的讨论范围内,有兴趣的网友可以自行探索。(文/vera)。

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发布时间:2007/16 07:07
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