显卡只能玩游戏? 10年GPU通用计算回顾

前言：从世界上第一款GPU横空出世到今天，显卡已经走过了10年历史。GPU在这10年演变过程中，我们看到GPU从最初帮助CPU分担几何吞吐量，到Shader单元初具规模，然后出现Shader单元可编程性，到今天GPU通用计算领域蓬勃发展这一清晰轨迹。

这10年包含了无数设计者艰辛努力的成果，GPU也用自己的发展速度创造了半导体行业的奇迹，而GPU当今成就的见证者，正是我们的无数硬件玩家和游戏爱好者。我们可以肯定以GPU诞生初期的设计定位和市场需求，没有人敢相信今天GPU能走上通用计算这条道路，正所谓无心插柳柳成荫。

● 硬件T&L单元催生GPU诞生

    Geforce 256——代号NV10于1999年8月发布。这是图形芯片领域开天辟地的产品，也是第一款提出GPU概念的产品。GPU英文全称Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”。Geforce 256所采用的核心技术有硬体T&L、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬体T&L技术可以说是GPU的标志。

Geforce 256诞生

    1999年，已经凭借RivaTNT2在图形芯片界立足的NVIDIA，主动放弃帮自己打下江山的Riva品牌，新启用的Geforce强调力量并沿用至今，并衍生出驱动品牌Forceware及芯片组品牌nForce。

    Geforce256之所以被称作GPU原因就在于Geforce256划时代的在图形芯片内部集成了T&L（几何光照转换）功能，使得GPU拥有初步的几何处理能力，彻底解决了当时众多游戏瓶颈发生在CPU几何吞吐量不够的瓶颈。

    Geforce 256显卡的出色表现，NVIDIA强大的技术实力得到全面释放，这块显卡是真正的全面领先型产品，而不是靠16bit色和32bit色的区域优势或者是单纯依赖特定的3D API支持。

    T&L几何光照转换原先由CPU负责，或者由另一个独立处理机来负责处理（例如一些旧式工作站显视卡）。较强劲的3dfx Voodoo2 和 Rendition Verite显示核心已整合了几何（三角形）建构，但硬件T&L仍是一大进步，原因是拥有该技术的显示核心从CPU接管了大量工作。硬件T&L单元让Geforce 256几乎成为一个全新的GPU标准，也让GPU更加独立自主。

DirectX 7.0推出获得众多支持

    不可否认在成功的背后，离不开微软推出的图形API——DirectX 7.0的鼎力支持。DirectX 7.0最大的特色就是支持T&L，在T&L问世之前，位置转换和灯光都需要CPU来计算，CPU速度越快，游戏表现越流畅。使用了T&L功能后，这两种效果的计算用显示卡的GPU来计算，这样就可以把CPU从繁忙的劳动中解脱出来。同时从另一个角度提升了GPU在PC系统中的地位。

    值得一提的是GeForce2首开了GPU通用计算的先河，凭借其强大的多纹理处理性能，结合纹理环境参数和纹理函数可以实现一些很灵活的应用。它具有Texture Shader以及Register Combiner单元，有一定的数值计算能力。开发人员可以利用Texture Shader的依赖纹理进行数据访问，用Register Combiner进行计算。GeForce2被用于求解数学上的扩散方程，成为GPU通用计算的最早应用。