??? 畫外音：不知道我的6200A排在什么地方哈哈。
??? 其實上圖有偏頗，這張圖節(jié)選自Siggraph2004，而現(xiàn)在ATi 1800XT的SIMD性能已經(jīng)超過了6800好多，可不是游戲性能。不過可以看出，比CPU的浮點運算性能高好幾倍是不真的事實，可是如何利用呢？
??? 可編程硬件的到來為我們開了一個好頭，也許未來計算機(jī)硬件的發(fā)展趨勢就是，通用計算Generic Computing（GC，自造詞匯，可不是垃圾收集）。顯卡一直以來都是和Pixel打交道，讀取Texel，處理Primitive，寫入FrameBuffer，為SIMD的應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。顯卡芯片從開始就是并行設(shè)計的，這樣從紋理單元讀取Texel時才能發(fā)揮效力，當(dāng)年大名鼎鼎的Riva TNT2的意思其實是TwiNs Textures雙紋理，而不是黃色炸藥。Geforce3依靠添加的幾個昂貴的register實現(xiàn)了Vertex Programming。NV收購3dfx，推出NV30系列芯片，伴隨著DX8為PC機(jī)引入Shader，開創(chuàng)PC機(jī)圖像畫質(zhì)飛躍的先河，如今熱門游戲大多數(shù)已經(jīng)使用可編程著色技術(shù)用來實現(xiàn)以往在工作站上才能實現(xiàn)的效果，這就是為什么如今看游戲?qū)崟r演算的畫面都比當(dāng)年Square動用sgi工作站集群渲染出來的FF8動畫效果好的原因。其實高級CG圖形理論在80年代就已經(jīng)相當(dāng)成熟，比如78年的Shadow mapping，White的Ray-tracing等等。那些技術(shù)以后我會慢慢給大家介紹，大家不妨去NVIDIA下載一個SDK研究一下，還有MS DX SDK也是必需的。
??? 先說目前可編程硬件用作通用計算的局限，而且在我看來，這個局限在Vista與DX10流行后可能依舊得不到解決，那就是API的問題。顯卡廠商提供的驅(qū)動，無一例外的都是徹底為顯示服務(wù)的，而不是用來標(biāo)榜自己是GPGPU的。雖然說都有了自己的本地編譯器（主要是用于編譯GLSL string codes，HLSL可以預(yù)先編譯好，然后再由驅(qū)動載入執(zhí)行），可是依舊不是為了計算非圖形數(shù)據(jù)服務(wù)。于是找到了Sh。Sh是一個很有趣的東西，使用了metaprogramming技術(shù)，模擬圖形語言的算法，編譯的時候轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的低等級ASM語句，很多Graphic Slide里面進(jìn)行核心算法展示的時候都用的Sh。有興趣地可以到
這里看一下。強(qiáng)烈建議顯卡廠商推出可以直接進(jìn)行計算的驅(qū)動，不要和FrameBuffer牽涉，可以直接通過Bus寫入內(nèi)存，技術(shù)上并不難，也許是個商業(yè)問題。關(guān)鍵時刻永遠(yuǎn)是商業(yè)左右技術(shù)的發(fā)展，而不是技術(shù)人員的一廂情愿就可以左右世界發(fā)展，如今已經(jīng)不是工業(yè)革命時代了。
??? 給大家介紹來自Starford University的
Brook（聽起來好像廣告，不過在Shading Language界可是有Starford Shading Language得一席之地的）。Brook可以理解為是一個C編譯器，只不過它編譯的不是Bin，而是C++ string codes，而且是著色計算語句數(shù)組。比如有這樣一段Brook代碼，簡單的Alpha混合，不對，不像，反正就是它了：
kernel?void?saxpy(float?alpha,?float4?x<>,?float4?y<>,
out?float4?result<>)?{
result?=?(alpha?*?x)?+?y;
}
???
??? 編譯成最終的C++代碼變成，
static?const?char*?__saxpy_fp30[]?=?{
"!!FP1.0\n"
"DECLARE?alpha;\n"
"TEX?R0,?f[TEX0].xyxx,?TEX0,?RECT;\n"
"TEX?R1,?f[TEX1].xyxx,?TEX1,?RECT;\n"
"MADR?o[COLR],?alpha.x,?R0,?R1;\n"
"END?\n"
"##!!BRCC\n"
"##narg:4\n"
"##c:1:alpha\n"
"##s:4:x\n"
"##s:4:y\n"
"##o:4:result\n"
"##workspace:1024\n"
"##!!multipleOutputInfo:0:1:\n"
"",NULL};
void?saxpy?(const?float?alpha,const?::brook::stream&?x,const?::brook::stream&?y,
::brook::stream&?result)?{
??? static?const?void?*__saxpy_fp[]?=?{"fp30",?__saxpy_fp30,?"ps20",?__saxpy_ps20,
??? ??? ??? ??? ??? "cpu",?(void?*)?__saxpy_cpu,?NULL,?NULL?};
??? static?__BRTKernel?k(__saxpy_fp);
??? k->PushConstant(alpha);
??? k->PushStream(x);
??? k->PushStream(y);
??? k->PushOutput(result);
??? k->Map();
}
???
??? 這不就是純粹的Shading Language么。不過值得注意的是，Brook通過運行庫進(jìn)行封裝，把GPU當(dāng)作Streaming Processor，由CPU進(jìn)行控制，計算數(shù)據(jù)并輸出。目前似乎只能進(jìn)行圖形的計算，比如FFT，Ray-Tracing等演示，還沒有到達(dá)能夠計算pi的程度。
??? 思考了一下。精度問題需要解決，F(xiàn)P16剛剛開始廣泛使用，F(xiàn)P32還不能夠支持硬件過濾。FP32僅僅只是IEEE754 float的精度而已，更本談不上double的精度，用在需要精度較高的地方可能還不是很適合。如我設(shè)想那樣，進(jìn)行pi的幾百萬位的計算，目前來說不太可能，首先，Shading Language從來就沒有提供地址的操作，也就是無法選澤Pixel的位置，也就是無法對FrameBuffer進(jìn)行準(zhǔn)確定位。如果可以解決這個問題，那么就可以進(jìn)行真正意義上的通用計算，那個時候FrameBuffer只是一個暫時的緩沖容器而已。
??? SIMD的物理計算可以相當(dāng)?shù)膹?qiáng)悍。物理特性計算都是強(qiáng)調(diào)同時性的，而GPU可以同時并行計算，充分發(fā)揮了自己的優(yōu)勢，難怪NVIDIA要和Havok進(jìn)行合作。記得以前看過博客園中一位先生寫的物理引擎，著實震驚，我建議他不妨研究研究這一塊。Stream的概念將在DX10上得到徹底的詮釋，不妨看看我以前翻譯的DX10文章，其中Geometry Shader很有意思。
??? 我期待下一代API出現(xiàn)，一個嶄新的軟硬件組合方案，這樣就可能為Display Adapter這個古老的東西帶來真正的革命。值得注意的是，AMD已經(jīng)收購了ATi，而Intel還在為100億美元收購NV的價格評估的時候，也許下一代變革已經(jīng)開始了，讓我們拭目以待。
??? 提到的東西可以在這里找到
??? Brook
http://sourceforge.net/projects/brook??? libSh
http://sourceforge.net/projects/libsh