2、统一渲染架构

　　相对SM4.0，其实在Shader Model 4.0中微软将引入统一着色架构，这才是DX10最大的更进。我们都知道，微软在DirectX 9中引入的了2.0/2.X/3.0三个版本的Vertex Shader(顶点着色引擎)以及Pixel Shader(像素着色引擎)。其中支持2.0版的着色引擎是DirectX 9的GPU的最低标准，而当前主流的显卡已经都硬件支持加入了拥有更多高级处理功能的3.0版本着色引擎。不过，即便是DirectX9.0c，对于功能相仿Vertex Shader、Pixel Shader来说，目前图形芯片厂商仍需要在GPU中划分两个区域来存放Vertex Shader阵列和Pixel Shader贴图流水线。这无疑是一种资源冗余，而且这也加重GPU的设计难度及成本。当Direct X10把渲染流程更细分为Vertex Shader、Geometry Shader及Pixel Shader，这个情况将会更为明显。那么，有没有可能把这两者整合在一起呢?答案就是肯定的!

　　而在DirectX 10中引入了统一渲染架，通过一个整合Vertex Shader、 Pixel Shader的可编程整合光影处理器来完成目前Vertex Shader、Pixel Shader所有的工作。所谓统一渲染架构，最容易的理解方式就是Shader单元不再分离，显示核心不再为Shader类型不同而配置不同类型的Shader单元，对于主流的显示核心，Pixel Shader单元以及vertex Shader单元的概念都应该已经非常熟悉了，而在统一渲染架构中这两种Shader单元将不再分离，转而所有的Shader单元都可以为需要处理的数据进行处理，不管和是Pixel Shader数据还是Vertex Shader数据。而调配哪几组Shader单元负责处理什么数据或者进行什么样子类型的计算，则由一个被称为small sets of instructions(SSI)的部分来控制。这样在硬件上，设计者就无需为不同的着色引擎设计不同的执行单元，只要按照所对应的接口以及操作方式全部融为一体，仅设置一种独立的Shader执行单元。这意味着GPU厂家可以用更小的核心来实现现在需要用8000万甚至更多晶体管才能实现的功能!

　　但由于Vertex和Pxiel Shader在很多时候对系统的需求量是不同的，如何调配不同的Shader单元呢?针对这么问题，在DirectX 10中由一个单元来判定当前需要渲染场景的具体Vertex以及Pixel Shader的计算需求量，而根据这个需求量来分配Shader资源。由于采用统一渲染架构，所有Shader单元既可以处理Pixel Shader数据同时也可以处理Vertex Shader的数据，这样的资源合理利用率要高于普通的分离式Shader单元设计。

　　统一渲染架构是一项极具创新意义的作法。要知道，在很多时候如果我们处理的一个场景注意是以Pixel Shader计算为主，Vertex Shader计算仅占一小部分的时候，如果采用分离Shader设计的显示核心，就可能存在Vertex Shader计算单元空闲，但Pixel Shader单元过渡计算的现象。同样的也可能存在Pixel Shader数据比较少，但Vertex Shader计算数据过多的问题。这就往往造成了一方面着色单元闲置，另一方着色单元资源紧缺的情况。

　　比如在《上古卷轴4:埋没》，7900GTX 1600×1200 HDR，FPS仅为14~50帧左右。这是因为独立渲染的草丛或者树叶是由庞大数量的多边形构成，对GPU的顶点渲染提出了严酷的要求，相对来说并不需要太多像素操作，如此一来大规模的像素渲染被闲置而顶点模块处于不堪重负状态。而统一渲染架构则可以帮我们解决硬件资源上的限制----你能够不受限制地使用纹理资源，并可以使用任意长度的着色指令，如果能够将闲置的像素单元用来处理顶点，那么游戏速度就不会如此可怜了!此外，统一渲染架构将令GPU的角色由单纯为Game Rendering提升至Game Computing的理念，Unified Shading引擎设计更适合异类运算工作(Heterogeneous Computing)，例如Physics运算、影像编码运算等，让显卡的应用范畴大幅提升。

　　其实ATI早在4年前就开始着手图形芯片统一渲染架构设计，比如ATI针对Xbox 360设计的Xenos图形芯片已经采用了Unified-Shader统一着色架构。在PC GPU方面，ATI方面也进行了缜密的安排，以保正旗下图形芯片平稳向DX10统一着色架构过渡。

　　注:XBOX360图形芯片Xenos核心架构图

　　比如R5xx当中采用的统一着色化的Ringbus内存总线，如控制像素单元的多线程“ Ultra-Threading Dispatch Processor ”(超线程分配处理器)。ATI这种做法将保正在2007年平稳地向R6xx图形芯片过渡，也就是说R6xx系列图形芯在采用统一渲染架构的同时，继续沿用R5xx的显存总线和超线程分配处理器，只是在性能上有所改进。

　　不过，目前NVIDIA方面似乎对统一渲染架构并不感兴趣，据之前多方面的消息表明，NV下一代旗舰G80芯片依然沿用传统的独立着色架构，但硬件规格上还是完整支持DX10，这是怎么回事呢?看来微软DX10似乎默许了G80的这种设计。但无论采用统一渲染架构还是独立渲染架构，DX10规格的GPU必须支持Shader Model 4.0。

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