GPU行业报告（122页）

行业报告下载 2023年05月02日 07:12 管理员

图形流水线（graphics pipeline），也叫图形管线，指的是一连串的图形处理任务，这一系列的工作先后有序、不可颠倒，因此得以有这个形象的称呼。图形流水线是GPU工作的通用模型，它以某种形式表示的三维场景为输入，输出二维的光栅图形到显示器。GPU的硬件结构从固定功能流水线架构发展为大规模并行的统一染色器架构。所谓统一渲染，即GPU中不再有单独的顶端渲染单元和像素渲染单元，而是由一个通用的渲染单元同时完成顶点和像素渲染任务。为了实现这一点，图形指令必须先经过一个通用的解码器、将顶点和像素指令翻译成统一渲染单元可直接执行的渲染微指令，而统一渲染单元其实就是一个高性能的浮点和矢量计算逻辑，它具有通用和可编程属性。在统一渲染架构的GPU中，Vertex Shader和Pixel Shader概念都将废除同时代之以ALU。

ALU是个完整的图形处理体系，它既能够执行对顶点操作的指令（代替VS），又能够执行对象素操作的指令（代替PS）。基于统一渲染架构，Shader Core被挖掘出了更多的使用方法，比如通用计算。以前GPU只支持固定管线，并且不支持编程， 2002年，GPU在Vertex Operations和Fragment Operations这两个模块中具有了可编程功能， 2 0 0 6年G P U流水线中增加了一种新的模块， Geometry Shader（几何元着色器），使得图形程序开发者在可编程渲染管道（programable render pipline）下能够更大的发挥自由度。再之后，Tessellation（細分曲面技術）、Mesh着色器等等功能的加入，GPU的流水线变得越来越复杂。 GPU要实现对二维屏幕上每一个像素点的输出，需要很多个并行工作的着色处理器s h a d e r processor同步工作，示意图中将硬件中的四个小处理器连为一组，软件层面将各类渲染任务按 4个thread打成一个卷warp发给硬件，同时加入了多warp切换的机制，保证了GPU任务执行的高效性。

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