GPU技術的進步至少體現在下列方面: (1)產品功能的擴充套件,
反映了GPU技術的創新與突破; (2)晶體管數量,
反映芯片的復雜程度和處理能力; (3)匯流排標準, CPU-GPU之間的傳輸速度制約著芯片效能的發揮; (4)應用程式介面(application programming interface, API)和渲染模型(shader model), 從開發者和套用角度反映了技術的進步; 等等. 我們綜合這些方面, 將GPU技術發展的歷程以年代順序整理為表 2‑1.
其中也包括了GPU誕生以前的圖形工作站系統. 縱覽此發展歷程,可以從並列體系結構的角度將其劃分為三個時代:
(1)1995-2000年, 各硬體單元形成一條圖形處理流水線, 每個流水級功能固定, 硬化了一些給定的函式. 我們稱這個時代為 固定功能架構 (fixed function architecture) 時代. 多條像素流水線對各自的輸入數據進行相同的操作, 計算模型是流式計算(stream computing). GPU卸去了CPU的計算負擔, 加速了繪制, 對圖形學意義重大.
(2)2001-2005年, GPU用可編程的頂點渲染器替換了變換與光照相關的固定單元, 用可編程的像素渲染器替換了紋理采樣與混合相關的固定單元. 這兩部份是實作圖形特效最密集的部份, 使用渲染器大大加強了圖形處理的靈活性與表現力.
兩個渲染器呈現流處理器(stream processor)
的特點,
然而在物理上是兩部份硬體, 不可相互通用. 我們稱這個時代為
分離渲染架構
(separated shader architecture)
時代.
(3)2006-今, GPU首次提供幾何渲染程式(geometry shader program)功能, 並動態排程統一的渲染硬體(unified shader)來執行頂點、幾何、像素程式, 在體系結構上不再是流水線的形式, 而呈現並列機的特征. 我們把這個時代稱為 統一渲染架構 (unified shader architecture) 時代. 對指令、紋理、數據精度等各方面的支持進一步完善, 支持整數, 單/雙精度浮點數, 但仍不支持遞迴程式. GPU廠商們開始從硬體和API上提供對GPGPU的專門支持, 且推出專門做通用計算的GPU(如AMD FireStream和NVIDIA Tesla). GPU的服務物件從以圖形為主發展為圖形和高效能計算並重.
