GPU图形渲染管线与硬件加速原理 · 课程目录

发展历史 · GPU vs CPU · 图形核心地位

图形渲染管线总览

顶点到像素 · 各阶段功能概述

顶点着色器

顶点变换 · 坐标空间 · 属性传递

点/线/三角形 · 拓扑结构 · 装配过程

屏幕映射 · 扫描转换 · 片元生成

片段着色器

逐片元处理 · 纹理采样 · 颜色计算

输出合并阶段

深度测试 · 模板测试 · 混合 · 帧缓冲

纹理映射原理

纹理坐标 · 过滤 · Mipmap

光照模型基础

环境/漫反射/镜面 · Blinn-Phong

着色器编程入门

GLSL语法 · 顶点/片段 · uniform/attribute

GPU硬件架构概览

SM/CU · 线程调度器 · 内存层次

SIMT执行模型

单指令多线程 · Warp · 线程束发散

GPU内存体系

全局/共享/寄存器/常量/纹理内存

并行计算基础

数据并行 · 任务并行 · Amdahl定律

GPU缓存机制

L1/L2缓存 · 命中率优化 · 一致性

硬件加速几何处理

固定功能单元 · Tessellator · 曲面细分

硬件加速光栅化

三角形设置 · Early-Z · Hierarchical Z

纹理单元与采样器

纹理缓存 · 各向异性过滤 · 压缩格式

ROP单元详解

渲染输出 · 颜色压缩 · MSAA硬件

GPU流水线并行性

指令/线程/任务级并行 · 超标量

GPU驱动与API

OpenGL/Vulkan/DirectX · 命令缓冲区

GPU性能分析工具

Nsight · Radeon GPU Profiler · Trace

渲染优化策略

减少Draw Call · 合批 · LOD · 遮挡剔除

GPU计算与图形融合

CUDA/OpenCL · GPGPU · 混合流水线

延迟渲染与Forward+

Deferred Shading · G-Buffer · Tile-based

光线追踪硬件加速

RT Core · BVH遍历 · 求交硬件

GPU虚拟化与多GPU

SLI/CrossFire · 分区 · 云渲染虚拟化

移动GPU架构

Tiled渲染 · TBDR · PowerVR/Mali

GPU功耗与散热

动态调频 · 电压调节 · 热节流 · 能效比

未来GPU趋势

Chiplet · 存算一体 · AI辅助 · 神经渲染