GPU架构解析——NVIDIA\AMD

GPU的起源

    NVIDIA公司在1999年首次提出GPU概念，硬件T&L（Transform and Lightning）多边形转换与光源处理是GPU问世的标志。除此之外，GPU采用的核心技术还包括：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。

    GPU的发展经历了固定渲染管线、可编程渲染管线、和统一渲染架构三个时期。

固定渲染管线

    也称为渲染流水线，传统的一条渲染管线由像素着色单元（PSU）、纹理贴图单元（TMU）、光栅化引擎（ROP）三部分组成。从功能上来讲，PSU负责像素处理，TMU负责纹理渲染，ROP完成像素的最终输出。

可编程渲染管线

    着色器替代了固定渲染管线，通过对着色器的编程，着色器可以完成以前固定管线无法实现的特效。着色器又可分为顶点着色器（Vertex Shader）和像素着色器（Pixel Shader）。通过对顶点着色器编程可以进行顶点变换、光照等；通过对像素着色器进行编程，可以控制像素颜色和纹理采样等。GPU在渲染3D图像的时候，实际上就是对顶点和像素的操作和计算，在程序中顶点信息格式为(X,Y,Z,W)，像素信息为(R,G,B,A)。着色器的计算的目的就是去改变每一个像素的顶点信息和像素信息，通过大量的渲染工作构建出了一幅3D画面和各种特效。