GPU-directX的发展历史

GPU发展历史：

GPU之前的基础：

1962

麻省理工学院的博士伊凡•苏泽兰发表的论文以及他的画板程序奠定了计算机图形学的基础。

1962-1984

没有专门图形处理硬件，由CPU完成

1984

专门的图形处理硬件（图形加速器）：SGI公司推出了面向专业领域的高端图形工作站。

1984-1995

SGI又不断研发出了一系列性能更好的图形工作站。由于价格昂贵，无法面向消费级市场。在消费级领域，还没有专门的图形处理硬件，只有一些2D加速卡（用显示芯片来代替 CPU，整块整块的移动显存里的数据）。

1995

第一块消费级3D显卡：3dfx公司发布的3D图形加速卡voodoo。

随后几年

AMD公司和ATI公司分别发布了自己的TNT系列与Rage系列显卡。它们已经从硬件上实现了Z缓存和双缓存，可以进行光栅化之类的操作，同时也实现了DirectX 6的特征集。

CPU终于从繁重的像素填充任务中解脱出来。但是当时顶点变换还是必须在CPU中完成，光栅化之后的像素操作也很有限。

GPU的出现：

1999

八月，NVIDIA公司发布了一款代号为NV10的图形芯片Geforce 256，是第一款提出GPU概念的产品。

Geforce 256所采用的核心技术有“T&L”(translateand lighting)硬件、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。

同时期的OpenGL和DirectX7都提供了硬件顶点变换编程接口。
2001

微软公司发布DirectX8，包含了Shader Model（优化渲染引擎模式）1.0标准。

遵循ShaderModel的GPU可以具备顶点和像素的可编程性。

同年，NVIDIA发布了Geforce3，ATI发布了Radeon8500，这两种GPU支持顶点编程。但是这一时期的GPU都不支持像素编程，只是提供了简单的配置功能。 
2002

年底，微软发布DirectX9.0b,Shader Model2.0版本

2003年开始，NVIDIA和ATI发布的新产品都同时具备了可编程顶点处理和可编程像素处理器，具备了良好的可编程性。

从此，GPU具备了可编程属性，也叫做可编程图形处理单元。 
2006

包含与DirectX10的 Shader Model4.0发布

这一版本的Shader Model采用统一渲染架构，而不是单独的可编程顶点处理器和可编程像素处理器，是使用统一的流处理器。

传统的架构中，两类处理器很难实现负载均衡，工作效率不高。在统一渲染架构下，流处理器可以执行不同的渲染指令，工作效率大幅提升，同时便于GPU开始由单纯的渲染转向通用计算领域。

这一时期，比较有代表性的GPU有NVIDIA的Geforce9600和ATI的Radeon 3850。

directX发展历史：

在DirectX诞生之初，业界已经有众多标准，其中有两个重要的标准：OpenGL和Glide

DirectX 1.0：

DirectX 2.0：

2.0最大的改善是在Direct Draw，DirectX2.0的D3D雏形基本完成

Direct X3.0：

1997年发布，2.0的简单升级版

DirectX 5.0：

微软没有发布DirectX4.0。首次引入了雾化的支持，让3D游戏更有空间真实感。除此以外在游戏系统的兼容性方面作了很大改善。

DirectX 6.0：

可以渲染出高分辨率下的32位色的3D效果，体现出AGP总线结构对PCI总线的优越性

DirectX 7.0：

最大的特色就是支持T&L。T&L让GPU来计算原来用CPU计算的位置转换和灯光。

DirectX 8.0：

Shader Model 1.0

2001年微软发布，首次引入了“像素渲染”概念，同时具备像素渲染引擎(Vertex Shader)与顶点渲染引擎(Pixel Shader)，实现动态光影效果。

DirectX 9.0：

2002年底微软发布，PS和VS的2.0版本，

增加对浮点数据的处理功能。取消了传统的硬件T&L单元

PS具备完全可编程的架构；增加硬件指令数量，同时操纵的材质数量；

VS通过增加Vertex程序的灵活性，显著提高了性能；

DirectX 9.0b：

Shader Model 2.0

DirectX 9.0c：

Shader Model 3.0

DirectX 9.0的改进版本，提升为Shader Model 3.0，像素渲染引擎3.0和顶点渲染引擎3.0的最大指令数分别从上一代的256个和96个提升到65535个

DirectX 10.0：

Shader Model 4.0

放弃之前版本中分离的像素渲染引擎以及顶点渲染引擎架构，而是通过统一渲染架构实现像素或者顶点渲染的功能，大幅度地提高GPU的资源利用率。

加入了新的几何渲染引擎，首次允许GPU动态创建或者删除图

提供了两种新的32bit浮点HDR格式，使得高动态范围比DirectX 9.0c更大，而且解决了HDR与AA两种特效之间的兼容性，同时还能够有效地节约显存带宽的消耗；

提供了对纹理阵列的支持，能够支持最高为8192×8192分辨率的贴图，同时访问的纹理数量达到了128个。

用于GPU通用计算的应用程序接口DirectComputer诞生，Direct Computer 4.0。让GPU处理图形数据之外的其他数据。

DirectX 10.1：

Shader Model 4.1

由于当时的GPU无法承受10.0版本的负担，10.1改进大多集中在提高GPU的资源利用率，同时降低对GPU的负担

DirectComputer 4.1

DirectX 11.0：

Shader Model 5.0

在指令集方面进行了扩充和改进

以往的DirectX不能支持高动态范围图像（HDR）的纹理压缩，开启了HDR会使显卡的显存占用率上升到很高的水平，DirectX 11采用了针对HDR的BC6H压缩算法和针对RGB的BC7压缩算法。

提供了多线程处理技术，通过引入延迟执行这一指令，将一个渲染进程拆分成多个线程，并且根据处理器的核心或者线程数量设置延迟执行内容的数目，从而实现了多线程处理一个渲染进程的效果。

OIT（透明独立叠加）乱序透明技术，可以准确地判定多个透明物体之间的层次关系，实现多个不同透明物体的快速混合

Tessellation细分曲面技术，利用GPU硬件加速，将现有3D模型的三角形拆分得更细小、更细致，也就是大大增加三角形数量，使得渲染对象的表面和边缘更平滑、更精细。

Direct Computer 5.0