中关村学点知识 土老冒谈硬件 简析GF8的统一渲染架构

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[quote]有人捡到钱把你当成失主送给了你，收到 [color=Red]282[/color] 论坛币，魅力值减 [color=Red]1[/color] ！

　　　下次努力哦！……[/quote]　土老冒：亲爱的网友们，你们想俺吗？[font=Arial]　　Z博士：咳，土老冒，你真当自己是明星了啊？打招呼的方式怎么越来越阴阳怪气了呢？[/font]
[font=Arial]　　土老冒：哪有啊？俺只是高兴嘛，好不容易又到了土老冒谈硬件的时间了。你不知道，其实俺想天天都跟大家聊聊天，但似乎大家并不欢迎我啊。[/font]
[font=Arial]　　Z博士：不会不会，网友们不欢迎你，我可是爱死你了，对了，前几次你请我喝了可乐，我今天想喝果粒橙了，换个口味。[/font]
[font=Arial]　　土老冒：果粒橙贵啊，不过你要是能好好回答我的问题，也无所谓了。对了，这几天俺看[color=#0000ff]显卡[/color]市场很热闹啊，ATI刚刚发布了Radeon HD 2900XT，DX10游戏的DEMO也放出来了，俺今天就想了解一下这方面的东西。[/font]
　　Z博士：行，你问吧，我一定把知道的都告诉你，为了我的果粒橙。
　　土老冒：俺想知道，最近[color=#0000ff]NVIDIA[/color]老是在宣传一个什么“统一渲染架构”，这到底是个什么东西？
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采用统一渲染架构的GeForce 8800Ultra显卡[/align]　　Z博士：其实，最早提出统一渲染架构的是微软的DirectX 10而不是NVIDIA或ATI，也就是说，目前所有支持DX10的显卡都是采用统一渲染架构。
　　统一渲染架构（Unified Shader）是相对于分离式渲染架构而言的。早一代的GeForce 7系列以及ATI的Radeon X1000系列显卡都是采用分离式架构，也就是顶点处理单元和[color=#0000ff]像素[/color]渲染管线分开，各司其职，它们的比例各不相同。
　　土老冒：顶点处理单元和像素渲染管线是什么东西？
[b]3D图形处理原理简析[/b]
[font=Arial]　　Z博士：顶点处理单元是显示芯片内部用来处理顶点(Vertex)信息并完成着色工作的并行处理单元。顶点着色单元决定了[color=#1b6ad8]显卡[/color]的三角形处理和生成能力，所以也是衡量显示芯片性能特别是3D性能的重要参数。[/font]
[font=Arial]　　[color=#1b6ad8]像素[/color]渲染管线是一个比较笼统的称谓，比较传统的说法是，一条渲染管线是由Pixel Shader Unit（像素渲染单元）和TMU（纹理单元）两部分组成的。它们的分工是：像素渲染单元完成像素处理，纹理单元负责纹理渲染，最后由ROP（光栅操作处理器）负责像素的最终输出。由此看来，一条完整的像素管线在一个时钟周期可以完成至少一次像素运算，并输出一次纹理。[/font]
[font=Arial]　　土老冒：俺听得头都大了，到底顶点、像素、纹理是干嘛的？博士能不能举个通俗一点的例子？[/font]
[font=Arial]　　Z博士：顶点(Vertex)是图形学中的最基本元素，在三维空间中，每个顶点都拥有自己的坐标和颜色值等参数，三个顶点可以构成成一个三角形，而显卡所最终生成的立体画面则是由数量繁多的三角形构成的，而三角形数量的多少就决定了画面质量的高低，画面越真实越精美，就越需要数量更多的三角形来构成。顶点着色单元就是处理这些信息然后再送给像素渲染单元完成最后的贴图工作，最后再输出到[color=#1b6ad8]显示器[/color]就成为我们所看到的3D画面。[/font]
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http://img2.zol.com.cn/product/11_450x337/258/ceAsZDvDasX7Y.jpg[/font]
[font=Arial]3D画面的生成就好像是盖一栋建筑[/font][/align][font=Arial]　　这样说也许你又不明白了，还是举个简单的例子吧：我们把3D画面的生成比作是建一栋高大的建筑楼，首先我们肯定是要建这栋楼的钢筋骨架，这就相当于顶点，顶点越复杂，骨架就越复杂，当顶点处理完了以后，大楼的基本结构也就完成了。然后我们再对大楼添砖加瓦，最后装修，而这些添砖加瓦和装修的工作则可以看作是刚刚所说的渲染和贴图工作，所有的工作完成以后，一栋漂亮的大楼就出现在我们面前了。[/font]
[font=Arial]　　土老冒：原来是这样啊，如此看来，3D图形的形成和俺的工作差不多，俺就是整天搞建筑的民工，它们是同行，呵呵。[/font]
[font=Arial]　　Z博士：那你就更容易理解了，这下懂了？[/font]
[font=Arial]　　土老冒：懂了。不过这跟统一渲染架构好像没多大关系吧？[/font]
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[font=Arial][b]●　统一渲染架构的原理[/b][/font]
[font=Arial]　　Z博士：这只是3D图形形成的简单原理。下面我再讲讲分离式渲染架构。同样拿盖大楼作为例子。在分离式架构时代，负责钢筋骨架的工人和负责最后添砖加瓦、装修的工人各司其职，每个人都只是一心一意地负责自己的工作，从来不干涉其它人，这种方式有一定缺点，你知道是什么缺点吗？[/font]
[font=Arial]　　土老冒：是不是工人自己有自己的任务，不管其它人，在做有些建筑的时候，负责弄钢筋的人可能工作任务不是很重，而负责添砖加瓦和装修的工人却忙得要死，但他们却不能互相帮助？[/font]
[font=Arial]　　Z博士：土老冒真聪明，事实就是如此，因为不同的建筑的要求不一样，比如一座皇宫，可能负责装修的工人会很忙很忙，而负责搭钢筋骨架的工人却非常清闲，微软正是看到了这个问题，于是提出了统一渲染架构，它的意思，就是要所有的工人具备全能的素质，不但要会搭钢筋骨架，而且还要会添砖加瓦，会装修，哪方面忙不过来了，大家都一起去帮忙。这样就节省了之前出现的浪费现象。[/font]
[font=Arial]　　土老冒：也就是说，统一渲染架构就没有之前你所介绍的顶点处理单元和渲染管线了？[/font]
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http://img2.zol.com.cn/product/11_450x337/259/cenHJfnCC8Mi6.jpg[/font]
[font=Arial]流处理单元就好比是可以处理多项工作的全能型选手[/font][/align][font=Arial]　　Z博士：是的，在统一渲染架构里，之前所介绍的顶点处理单元和[color=#1b6ad8]像素[/color]渲染管线被名叫“streaming processors”的东西所替代，也就是[color=#1b6ad8]NVIDIA[/color]所说的流[color=#1b6ad8]处理器[/color]，这个东西可以说是统一渲染架构中的核心所在。它拥有之前所介绍的顶点单元、像素渲染单元和纹理单元的功能，可以根据不同类型3D画面的特点进行自由的分工协作，当遇到需要大量顶点单元完成的工作时，可能这些流处理器大部分担当顶点单元的角色，当遇到需要大量像素渲染和纹理渲染的工作时，流处理器中就会有较大比重的去担当像素渲染和纹理渲染的角色，这样就避免了之前分离式渲染架构中出现的资源浪费情况。[/font]
[font=Arial]　　换句话说，“streaming processors”，流处理器是一个全能的建筑工人！[/font]
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[font=Arial][b]●　统一渲染架构并为完全成熟[/b][/font]
[font=Arial]　　土老冒：这样说来，统一渲染架构很厉害啊，是一个全能型选手！那么采用统一渲染架构的[color=#1b6ad8]显卡[/color]与上一代分离式架构的产品相比肯定要厉害很多咯？[/font]
[font=Arial]　　Z博士，目前看来，采用统一渲染架构的GeForce 8系列显卡的执行效率很高，即使像8600GT这样只有32个流[color=#1b6ad8]处理器[/color]的中端产品，也能够在很多游戏和测试项目中达到或超过前一代的高端显卡GeForce 7900GS，因此统一渲染架构的优势是相当明显的。[/font]
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[font=Arial]采用分离式架构的显卡仍然值得购买[/font][/align][font=Arial]　　当然，不得不说的是，统一渲染架构刚刚才诞生，还有很长的路要走，由于架构革新，它的[color=#1b6ad8]驱动[/color]编写就给程序员带来了很高的难度，不过Z博士认为，统一渲染架构会很快的成熟起来。当然，不得不说的是，目前采用统一渲染架构的显卡价格还比较高，而上一代采用分离式架构的显卡性价比很高，所以如果老土追求性价比的话，不一定非得买采用统一渲染架构的显卡。[/font]
[font=Arial]　　土老冒：这样啊，也就是说，现在DX10游戏只是放出了一些DEMO，真正要普及还需要时间，是不是俺暂时还不一定非得买新产品，老一代的分离式架构显卡并不显得落后？[/font]
[font=Arial]　　Z博士：对的，等DX10游戏真正普及起来的时候，统一渲染架构的显卡可能会比现在更加成熟，那个时候再考虑购买也并不显得你是“土老冒”。[/font]
[font=Arial]　　土老冒：明白了，谢谢博士，我请你喝果粒橙吧！[/font]
[align=left][b][font=Arial]　[/font][/b][font=Arial][color=#1b6ad8][/color][/font][/align][/font][/font]