顯卡GPU技術(shù)發(fā)展歷程

　　GPU英文全稱Graphic Processing Unit，中文翻譯為“圖形處理器”。GPU是相對(duì)于CPU的一個(gè)概念，由于在現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)中（特別是家用系統(tǒng)，游戲的發(fā)燒友）圖形的處理變得越來(lái)越重要，需要一個(gè)專門(mén)的圖形的核心處理器。下面我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)顯卡GPU的發(fā)展歷程。

　　GPU發(fā)展歷程之一：T&L解放了CPU

　　今天對(duì)于nvidia旗下的geforce這個(gè)品牌，相信對(duì)于接觸過(guò)電腦的人已經(jīng)是無(wú)人不知，無(wú)人不曉了。1999年，nvidia借著RivaTNT2的成功，推出了一款可以用“驚變”來(lái)形容的顯示核心代號(hào)NV10的geforce 256。為什么說(shuō)是“驚變”呢？下面就來(lái)為大家一一介紹。

　　T&L 硬件級(jí)別幾何與光照轉(zhuǎn)換引擎：nVidia率先將硬體T&L整合到顯示核中。T&L原先由CPU負(fù)責(zé),或者由另一個(gè)獨(dú)立處理機(jī)處理 (例如一些舊式工作站顯視卡)。較強(qiáng)勁的3dfx Voodoo2 和 Rendition Verite顯視核心已整合了幾何 (三角形) 建構(gòu)， 但硬體T&L仍是一大進(jìn)步,原因是顯視核心從CPU接管了大量工作。  

3D模型平滑的外表  

T&L使GPU多邊形處理能力進(jìn)一步加強(qiáng)

　　硬件T&L引擎帶來(lái)的效果是，3D模型可以用更多的多邊形來(lái)描繪，這樣就擁有了更加細(xì)膩的效果。而對(duì)于Lighting來(lái)說(shuō)，CPU不必再計(jì)算大量的光照數(shù)據(jù)，直接通過(guò)顯卡就能獲得更好的效能。而目前T&L引擎早已取消了，原因就在于現(xiàn)今的3D建模與陰影效果都是通過(guò)可編程的Vertex shader，Pixel shader和Geometry Shader單元來(lái)表現(xiàn)的，是基于全新的shader model模式來(lái)完成的，就不再需要單獨(dú)引擎單元了。

　　GeForce 256采用了四條并行的渲染管線，每條渲染管線擁有一個(gè)紋理貼圖單元，這樣在一個(gè)GPU的時(shí)鐘周期內(nèi)就可以處理?yè)碛?個(gè)紋理的像素，而上一代TNT 2則僅有兩條渲染管線，對(duì)于大紋理的像素來(lái)說(shuō)處理起來(lái)就非常的吃力。

　　GPU發(fā)展歷程之二：可編程Shader技術(shù)   　

　　Shader翻譯過(guò)來(lái)是著色器的意思，屬于圖形渲染管線的一部分，是專門(mén)負(fù)責(zé)執(zhí)行重要的3D模型信息的轉(zhuǎn)換、賦值、基本運(yùn)算等功能的，注意我這里說(shuō)的是基本運(yùn)算，因?yàn)閷?duì)于當(dāng)時(shí)GPU來(lái)說(shuō)，在處理器3D模型的信息的時(shí)候還是要一定程度上依賴于CPU的運(yùn)算能力的。Shader的特色是基于可編程模式設(shè)計(jì)，將原有的固定渲染管線分離出可編程的部分來(lái)給編程者更多的設(shè)計(jì)空間。Shader從編程角度上包括：Geometry shader 、Vertex Shader 、Pixel Shader ，即：幾何著色器、定點(diǎn)著色器、像素著色器。  

Vertex Shader技術(shù)是模型表面更加逼真

　　所謂Vertex，就是我們熟悉的組成3D圖形的頂點(diǎn)，由于設(shè)計(jì)3D模型是基于坐標(biāo)空間內(nèi)部設(shè)計(jì)的，所以Vertex信息包含了3D模型在空間內(nèi)的坐標(biāo)等信息。Vertex Shader則是對(duì)于Vertex信息的運(yùn)算編程器，可以通過(guò)賦予特定的算法而在工作中改變3D模型的外形，Vertex Shader頂點(diǎn)運(yùn)算單元可以直接檢索顯存中的材質(zhì)數(shù)據(jù)。現(xiàn)在的游戲場(chǎng)景越來(lái)越復(fù)雜了。所涉及到的材質(zhì)和多邊形數(shù)量都非常驚人。頂點(diǎn)材質(zhì)技術(shù)可以極大的提高GPU在處理復(fù)雜的游戲場(chǎng)景時(shí)的效率。并且游戲開(kāi)發(fā)人員還可以利用Vertex Shader的這一新的特性，充分發(fā)揮想象，實(shí)現(xiàn)很多非常漂亮的特效。例如在星際爭(zhēng)霸2demo片中展示的神族母艦黑洞的技能效果。

Pixel Shader 3.0產(chǎn)生美輪美奐的效果

　　所謂Pixel 即一個(gè)像素點(diǎn)，像素點(diǎn)包括不同的顏色，而我們?cè)谟?jì)算機(jī)屏幕上看見(jiàn)的圖形就是有眾多的Pixel組成的。而Pixel Shader是包含用來(lái)控制像素顏色填充算法的著色器，在nvidia的GeForce 3顯示核心中首次將Pixel Shader與Vertex Shader賦予可編程的能力。例如：在GeForce 6的Demo中，美人魚(yú)的根根頭發(fā)就是用Pixel Shader針對(duì)每個(gè)像素來(lái)控制顯示出來(lái)的。其實(shí)在GeForce 3發(fā)布后的許多游戲中都是使用到了新的Shader技術(shù)。

　　可見(jiàn)GeForce 3給GPU不僅賦予了更強(qiáng)大的速度，更重要的是全新的Shader技術(shù)賦予了GPU更多的靈性。