GPU架构 核心问题记录

原文：深入GPU硬件架构及运行机制

1、GPU是如何与CPU协调工作的？

CPU与GPU的交流通过MMIO（Memory Mapped IO）进行。CPU 通过 MMIO 访问 GPU 的寄存器状态。
任何命令都是由CPU发出。命令流（command stream）被提交到硬件单元，也就是GPU Channel。

CPU-GPU数据流

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2、GPU也有缓存机制吗？有几层？它们的速度差异多少？

有，某些GPU最多包含5层结构，分别为寄存器、L1缓存、L2缓存、GPU显存、系统显存。

以2010年推出的NVidia Fermi架构为例（L2缓存在左下图中）

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3、GPU的渲染流程有哪些阶段？它们的功能分别是什么？

顶点着色器：

1. 将顶点从模型空间转换到世界空间
2. 从世界空间转换到摄像机空间
3. 确定光线对材质的影响（Shading）
   *此时将信息储存，用于之后的逐片元计算
4. 进行投影（正交/透视），转换至裁剪坐标系/标准化设备坐标系（normalized device coordinates，即NDC）（所有坐标在-1到1之间）

曲面细分：
根据摄像机的距离，调