我是否正确地认为，现代消费图形卡使用完全相同的GPU结构，用于实际图形绘制和裸计算？

Question

我认为现代消费图形卡(比如那些传统的nVidia和ATi模型)使用完全相同的GPU结构和操作(通过DirectX、OpenGL等)进行实际的图形绘制，这是正确的吗？光计算(通过OpenCL、数据自动化系统等)？实际上，这是一个软件(firmware+drivers)部分，它可以使所有DirectX/OpenGL功能都支持，而不以纯硬件的方式执行任何特定于图形的操作？让它成为一个图形加速卡(而不是一个纯粹的通用计算加速单元)是一个软件逻辑抽象层吗?仅仅是在硬件上运行的应用程序吗？

我真正感兴趣的是，是否有可能(不管需要多少工作和技能)使用CUDA/OpenCL编写一个完整的软件(用户空间) 3D渲染(比如3D游戏)引擎，该引擎实现所有DirectX/OpenGL功能的效率(或接近它)与卡本身(有固件和驱动程序)一样高，并且当这个引擎工作时，任何卡硬件部件都会被闲置。

我之所以提出这个问题，是因为我从经验中了解到以下事实：

1. 硬件图形加速驱动程序过去有许多可见的bug。
2. 软件渲染(我以前玩3D游戏的时候，它是一个选项)几乎总是更稳定(不太容易挂起和视觉制品)。
3. 通用的CUDA/OpenCL操作似乎是相对稳定和确定的，比“硬件”图形加速工作更可靠。

因此，这似乎是一个奇怪的想法，实现3D渲染的“软件”方式，但使用GPU，而不是CPU的计算尽可能。例如，这似乎几乎可以解决Linux驱动程序的混乱问题。

Answer 1

不，您不能使用OpenCL/Cuda实现全速OpenGL/Direct3D。

三维绘制过程中的一些关键部分，如镶嵌和栅格化，以及整个可编程图形管道( Programmable )管道等，都是硬连线的。来自AMD公司GCN白皮书第12页

三维流水线由几种类型的可编程着色器(例如顶点、外壳、域、几何图形和像素着色器)和各种操纵三角形和像素的固定功能硬件组成。

在AMD的GCN体系结构中，有一个出口单元(第8页)，它是"the Compute Unit's window to the fixed function graphics hardware"，您无法用上一个OpenCL标准访问它。

您很可能在NVidia GPU中发现一些类似的东西。

要更务实地回答上一个问题:您需要一个驱动程序来执行GPGPU，这意味着无论如何您都无法解决"Linux驱动程序混乱“的问题。

Answer 2

图形卡的物理设计与通用计算单元不同。

一个通用的计算加速单元会有更少、更快的核心。例如，英特尔有一个有80个x86内核，而Nvidia的卡上有1千到两个核心。

然而，除此之外，它们基本上是一样的。同样的延迟问题，同样的吞吐量目标，因为延迟问题。

为了回答另一个问题，DirectX和OpenGL都是在软件中完成的，这样就可以从GPU的体系结构中获得巨大的好处。