如何在圖形卡中處理Direct3D和OpenGL指令？

Question

我想更好地瞭解GPU如何工作，我對他們如何處理Direct3D或OpenGL等高級API感到困惑。看到圖形卡廣告支持Direct3D和OpenGL硬件加速是非常常見的。這是否意味着他們直接在硬件中處理Direct3D和OpenGL指令？ 我一直無法找到明確的證據，或者他們被編譯成GPU可以處理的組裝表示。如果有這樣的轉換誰這樣做？軟件庫（Direct3D/OpenGL），驅動程序還是GPU本身？ 在同一行上，圖形管道在哪裏定義？在GPU硬件，驅動程序或軟件庫中？這使我特別想到可編程管道的概念。

有沒有一個很好的資源，我可以找到關於這些細節的信息？

Answer 1

您已經提出了一個非常廣泛和複雜的問題。其實，你問幾個廣泛，複雜的問題。

對任何硬件的操作進行最終管理的軟件稱爲硬件的「驅動程序」。當然，對於圖形硬件，這被稱爲「圖形驅動程序」。像所有驅動程序一樣，圖形驅動程序實際上是OS的可安裝部分;操作系統是圖形驅動程序能夠完成工作並與硬件通信的原因。這兩項工作攜手共進。

有效的兩種D3D或OpenGL（以前稱爲「API」）調用：那些與驅動程序交談和那些沒有。實際吸引某些東西的每個呼叫都需要（最終）與驅動程序通話，但稍後設置的呼叫可能只是在本地存儲數據。

當您進行繪圖調用時，API會執行一些檢查以確保您作爲用戶進行了有效的呈現調用。如果是這樣，那麼API可以選擇做什麼。事實證明，直接與司機談話需要很長時間，不管你開始說話時你給了多少指令。因此，經常發生的事情是，API會存儲您的呈現調用並立即返回。然後，可能在另一個線程中，它可能會查看已存儲多少個呈現調用。如果有「足夠」，那麼它會將它們轉發給駕駛員。這被稱爲「編組」。

驅動程序的工作是將這些已轉發的調用轉換成GPU將執行的內容。

在同一行上，圖形管道在哪裏定義？在GPU硬件，驅動程序或軟件庫中？

這些日子實際上是一個非常棘手的問題，並且每一代硬件都變得更加棘手。

在過去，圖形管道的構建是由GPU硬件嚴格控制的。這些日子，這是不太正確的，雖然有一些硬件控制。在現代硬件上（能夠使用OpenGL 3.0或Direct3D10或更高版本），如果您可以直接訪問圖形驅動程序，則理論上可以設計使用某種圖形管道版本的API。所以這些API決定了圖形管道看起來像什麼。

渲染流水線中的每個階段都將寶貴階段的某些值作爲輸入，並生成一些數值作爲輸出。如果用於從輸入生成輸出的機制涉及執行用戶提供的程序（稱爲「着色器」），則該階段是「可編程的」。所以沒有可編程管線（還）的東西;只是一個固定管道的可編程階段。

Answer 2

有沒有這樣的事情D3D或OGL說明。 Direct3D或OpenGL將調用圖形驅動程序，他們將執行任何他們需要做的事情來實現它。這完全不是真正的着色器，它在API（D3D/OGL）級別具有統一的字節碼，在這種情況下，API提供了一個編譯器，但據我所知，這些仍然轉換成在執行之前依賴於硬件的方式。當然，Direct3D和OpenGL還包含用戶模式組件，以提高性能或提供更好的界面 - 例如，它們將批量調用內核以減少上下文切換。

GPU製作的實際情況是，微軟和nVidia/ATi聚在一起，思考他們想要什麼和實現什麼是可行的，並提出一個組規範，因爲現實是，如果主要的硬件和軟件供應商沒有合作。沒有人會購買不支持DirectX的GPU，並且沒有人會購買沒有GPU實現DirectX的Windows。當然，「無人」是相對的，但是對於所有相關人員來說這將是一個巨大的損失，當然，如果您有一款僅爲D3D10 API構建的遊戲，那麼支持D3D10的驅動程序是運行遊戲的必須 - 通過增加可運行軟件的範圍來有效提高產品的價值，這是一個賣點。這意味着由硬件供應商或軟件供應商定義的語義差異是最小的，尤其是在PC，OpenGL和Direct3D上只有兩個真正的3D渲染API遵循非常類似的圖形管道模型的情況下，我知道。

但是，使用新的可編程GPU，您可能會爭辯說圖形管線並不存在 - 如果您有耐心編程，DX11設備可用於您可以想象的任何圖形管線。

最終，GPU受到強大的驅動程序級抽象的保護。它實現了一個C風格的接口，並且在該實現中允許或必需的內容。之後的所有內容都完全由實現定義。

您可以查看的圖形驅動程序的MSDN文檔。我已經看到它，但沒有方便的鏈接，它描述了你必須遵守的接口和其他東西。

Answer 3

你已經有了兩個很好的答案。但最好的是，閱讀AMD/ATI GPU的實際編程文檔：http://developer.amd.com/documentation/guides/pages/default.aspx#open_gpu

不幸的是NVidia不會發布他們的。