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En el campo de los gráficos 3D por computadora , el modelo de sombreado unificado (conocido en Direct3D 10 como " Shader Model 4.0 ") se refiere a una forma de hardware de sombreado en una unidad de procesamiento gráfico (GPU) donde todas las etapas de sombreado en la canalización de renderizado (geometría, vértice, píxel, etc.) tienen las mismas capacidades. Todas pueden leer texturas y búferes, y utilizan conjuntos de instrucciones que son casi idénticos. [ 1 ]
Historia
Las primeras GPU generalmente incluían dos tipos de hardware de sombreado, con los sombreadores de vértices considerablemente más instrucciones que los sombreadores de píxeles más simples . Esto redujo el costo de implementación de la GPU en su conjunto y permitió un mayor número de sombreadores en una sola unidad. Sin embargo, esto se logró a costa de una menor flexibilidad del sistema y, en ocasiones, dejando un conjunto de sombreadores inactivo si la carga de trabajo los utilizaba más que los demás. Con las mejoras en la fabricación , esta distinción se volvió menos útil. ATI Technologies introdujo una arquitectura unificada en el hardware que desarrolló para la Xbox 360. Nvidia no tardó en seguir sus pasos con su diseño Tesla . Dos años después, AMD presentó un sombreador unificado en formato de tarjeta en la línea TeraScale . Desde entonces, este concepto se ha generalizado .
Las primeras abstracciones de sombreado (como Shader Model 1.x) utilizaban conjuntos de instrucciones muy diferentes para sombreadores de vértices y sombreadores de píxeles , siendo estos últimos mucho más flexibles. Los modelos de sombreado posteriores (como Shader Model 2.x y 3.0) redujeron estas diferencias, acercándose a un modelo de sombreado unificado. Incluso en un modelo unificado, los conjuntos de instrucciones pueden no ser completamente idénticos entre los diferentes tipos de sombreadores; las distintas etapas del sombreador pueden conservar algunas distinciones. Los sombreadores de fragmentos (sombreadores de píxeles) pueden calcular gradientes de coordenadas de textura implícitos , mientras que los sombreadores de geometría pueden emitir primitivas de renderizado . [ 1 ]
Arquitectura de sombreado unificada
La arquitectura de sombreado unificada (o arquitectura de sombreado unificada ) es un diseño de hardware que permite que todas las unidades de procesamiento de sombreado de un hardware gráfico puedan gestionar cualquier tipo de tarea de sombreado. Generalmente, el hardware con arquitectura de sombreado unificada se compone de una matriz de unidades de cómputo y algún tipo de sistema de planificación dinámica o equilibrio de carga que garantiza que todas las unidades de cómputo se mantengan operativas con la mayor frecuencia posible.
La arquitectura de sombreado unificada permite un uso más flexible del hardware de renderizado de gráficos . [ 2 ] Por ejemplo, en una situación con una carga de trabajo de geometría pesada, el sistema podría asignar la mayoría de las unidades de cómputo para ejecutar sombreadores de vértices y sombreadores de geometría . En casos con una carga de trabajo de vértices más ligera y una carga de trabajo de píxeles más pesada, se podrían asignar más unidades de cómputo para ejecutar sombreadores de píxeles .
Si bien el hardware con arquitectura de sombreado unificada y las interfaces de programación de modelos de sombreado unificados no son requisitos mutuos, una arquitectura unificada es la opción más sensata al diseñar hardware destinado a admitir una API que ofrezca un modelo de sombreado unificado.
OpenGL 3.3 (que ofrece un modelo de sombreado unificado) aún puede implementarse en hardware que no cuenta con una arquitectura de sombreado unificada. Del mismo modo, el hardware que admitía API de modelos de sombreado no unificados podría basarse en una arquitectura de sombreado unificada, como es el caso del chip gráfico Xenos de la Xbox 360 , por ejemplo.
La arquitectura de sombreado unificada se introdujo con las series Nvidia GeForce 8 , ATI Radeon HD 2000 , S3 Chrome 400 , Intel GMA X3000, la GPU de Xbox 360 , Qualcomm Adreno 200 , Mali Midgard y las GPU PowerVR SGX, y se utiliza en todas las series posteriores.
Por ejemplo, el sombreador unificado se denomina "núcleo CUDA" o "núcleo de sombreado" en las GPU de NVIDIA , y se denomina "núcleo ALU" en las GPU de Intel .
Arquitecturas
Nvidia
Intel
ATI/AMD
Referencias
- Sombreado