在上一篇文章《什么是GPU？GPU有什么用？》曾提及可編程著色器，可編程著色器對于 3D 游戲的設計者來說可謂有巨大的優點，不過同時也給 GPU 工程師帶來了一些和 CPU 類似的有趣的問題。因需要發送指令（instruction）運行，解碼（decode）和執行指令（execute）過程必不可少，而著色器代碼中判斷語句和循環語句也會引起執行次序的小問題等等。這意味著著色器核心已經能成為一個小型的計算引擎去執行任何的編程任務，盡管不如 CPU 那么靈活多變，但也能執行有用的、非圖形相關的任務。

　　GPU 計算

　　而現在利用 GPU 計算的任務基本都是高度并行的——同時執行大量小型的數學計算，所以當前其發展方向是機器學習（machine learning）和計算機視覺（computer vision）。隨著 GPU 計算擴展的領域越來越大，作用也會隨著越發重要，它就能成為和 CPU 并排的伙伴而不再是 CPU 附屬的一個部件。

　　在 2015 年 10 月 ARM 發布最新的 SoC 時順帶還有 CoreLink CCI-550，它的作用就是將 CPU、GPU、主存儲器和各種內存緩沖區連接在一起。新的 GPU 代號為 Mimir，能夠從高速緩存內存里直接獲取數據，甚至在 CPU 執行變動時，GPU 無需通過主存儲器就能獲得和 CPU 一樣的數據。CCI-550 也允許 CPU 和 GPU 共享相同的內存，無需在 CPU 和 GPU 的緩沖區之間復制數據。

　　統一著色器（Unified shaders）和 Vulkan

　　OpenGL ES 3.0（或相近的 DirectX 版本） 對比 OpenGL ES 2.0 最大的變化就是統一著色器。查看 Mali-470 的模型圖，就能發現兼容 OpenGL ES 2.0 的 GPU 有兩種類型的著色器，分別稱作“頂點（Vertex Processor）”和“片段（Fragment Processor）”，就是之前介紹過的頂點著色器和片段著色器。Mali-470 有 1 個頂點著色器和 4 個片段著色器，而查看 Mali-T860 的模型圖就會發現它支持 16 個能作為頂點著色器或片段著色器的統一著色器，此前著色器可能會空閑的情況被消除了。

　　2016 年 2 月發布的 3D 圖形 API——Vulkan 是另一個重點，它帶來了兩個重要的創新。一是通過降低驅動程序的消耗和提高 CPU 多線程使用率，帶來顯著的性能提升；二是為桌面系統、移動系統和控制臺提供了一個統一的 API。Vulkan 現支持 Windows 7/8/10、SteamOS、Android 和部分 Linux 發行版，首款支持 Vulkan 的 Android 機器是三星的 Galaxy S7。

　　電源問題

　　不同于 PC 上的顯卡，它們擁有大的風扇、復雜的冷卻系統，部分有需要的還會直接供電，智能手機和平板上的 GPU 體積無法和這些顯卡相比。加上智能手機的 GPU 由電池供電，所以與桌面級的顯卡相比，這些移動版的 GPU 不能大量的消耗能源，更要控制熱量的散發。然而作為消費者的我們肯定是希望它能有更強的圖形性能，所以對于移動版 GPU 工程師來說，最大的挑戰不是支持最新的 3D API，而是更高的圖形性能與發熱、能耗之間如何達到一個平衡。

　　總結

　　回顧一下這次兩篇文章的重點：移動 3D 圖形基于三角形，模型進行移動、縮放是對三角形的頂點進行處理；GPU 里面的可編程執行單元被稱為著色器核心，游戲開發者可以編寫基于著色器核心的代碼；頂點著色器處理完后，交由片段著色器轉換為一個個像素，最終送到像素著色器設置顏色；3D 游戲開發者可以根據需要編程自由調用頂點著色器和片段著色器；GPU 并行處理的特性讓其非常適合用于機器學習和計算機視覺。