可編程渲染管線中有哪些功能是由硬體電路實現的？

01-30

1.除了統一著色器外，管線中的其他功能是由硬體電路實現的，還是由驅動編程實現的？
2.看過其他的資料，現在的GPU主要由流處理單元+光柵單元+紋理單元組成。那像裁剪，圖元組裝，混合這些功能都是由流處理單元編程實現的么？

3.紋理單元的作用是什麼? (猜測:壓縮紋理的解碼,紋理線性插值?)
4.PowerVR中一個pipeline的執行流程是怎麼樣的？
是1個pipeline執行渲染管線中的一個子任務，如頂點著色或像素著色，多個pipe並發。

還是1個pipeline本身就完成了一整個渲染管線？

我給文刀和Xinzhao的答案點了贊，不過xinzhao的答案問題相對多一點。

常規內容已經說完了，額外補充幾句文不對題的：

軟體和硬體並沒有那麼涇渭分明。

如果類比做代碼，硬體就相當於將一些函數什麼的都展開成語句執行；

軟體就相當於把可以共用的ALU/FPU/其他邏輯電路硬體封裝成「函數」，這些「函數」被控制電路所共享，然後由指令去指揮控制電路調用那些「電路」。

所以「硬體」和「軟體」的區別之一，就是復用程度。軟體的復用更細（比如到指令一級），而硬體的復用要更大一些（功能級別的）。

因為GPU也是要靠Micro Code和Data才能工作的，所以整個GPU就相當於是個大的、執行GPU Micro Code的CPU。

當然，因為有流水線的存在，所以電路相當於是用面積來換吞吐量（速度），可以獲得比一般軟體更高的速度。

個人設備上的GPU幾乎已經沒有非Unified的架構了，包括Mobile GPU。

邏輯上紋理單元一般包括紋理存儲（Cache或Buffer）、紋理定址、地址計算、編解碼、過濾等一系列功能。可以認為 tex2d(x, y) 這條指令整個都是由紋理單元完成的。當然實際晶元中，紋理採樣的每一個步驟，比如ddx/ddy的求解、紋理壓縮格式的編解碼器、雙線/三線/各向異性過濾，都可能會隨著設計的變化而變化，可以選擇在紋理單元內實現、可以選擇紋理單元外的獨立單元、甚至可以選擇軟體實現。

https://fgiesen.wordpress.com/2011/07/09/a-trip-through-the-graphics-pipeline-2011-index/ 有人翻譯了部分(圖形學管線之旅)，但強烈建議看英文

這個系列教程，雖然不是官方也不是最新，但是依然很有意義、值得推薦... 將管線中的很多部分從硬體部分進行分析，講述的就是the D3D/OpenGL graphics pipelines as actually implemented by GPUs

可以當做是 @文刀秋二大大回答的補充資料=w=

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在知乎上還見過另一位大牛推薦的資料，Life of a triangle 不過這個我讀下來的感覺更偏硬一些，理解起來不如上面那個系列順暢，畢竟自己還是入門級別……

圖形渲染管線是提供給軟體開發者和硬體設計者之間的一個抽象。事實上，沒有哪個部分必須用硬體電路實現。這個管線只是說明了graphic pipeline各個階段的功能，然而並沒有規定哪些東西必須由硬體電路實現。具體到硬體電路究竟實現了哪些部分，這個就應該參考各個具體型號的GPU了。不過總的來說，一般情況下，對於比較複雜的部分，會使用驅動模擬。對於功能相對簡單，同時是瓶頸，並行量大的部分，則會採用硬體電路實現。

裁剪、圖元混合等，也是要看GPU而定的。有些架構比較激進的，全部採用Unified結構，沒有為這些Fix Function部分提供硬體電路，那麼就只能在shader裡邊模擬了。而有一些相對傳統的，仍然會有FF的硬體。不過總的趨勢肯定是大一統的，將來只有Unified Shader組成的陣列，到那個時候，GPU就是新的計算核心，graphic只是它的一個功能而已。

紋理單元的作用就是實現紋理解壓，例如BC1-BC7，ASTC等。這些紋理格式的特點是壓縮很難做的很好，但是解壓起來可是又快又容易。紋理單元的主要功能就是負責解壓的。至於你說的紋理線性插值，其實就是紋理解壓的一部分，你可以看看BC1-BC7和ASTC的規範就清楚了。

PowerVR架構不清楚怎麼實現的。

N 卡的架構比較籠統的介紹可以看這篇 Life of a triangle

real time rendering 里也有簡單的介紹

對 unit level 的細節感興趣，想天天看內部實現的話可以來面試 NV 嘛

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我是不是太不要臉了……