基本信息

Directcompute概览(GPU通用计算API Directcompute简介 Directcompute技术的硬件支持 Directcompute的操作系统支持)

Directcompute技术的实际应用(视频处理 物理加速 动态模拟 网页加速 办公软件)

基本信息

Directcompute是一种用于GPU通用计算的应用程序接口，由Microsoft（微软）开发和推广，

集成在Microsoft DirectX内。其中DirectX 10内集成Directcompute 4.0；DirectX 10.1内集成Directcompute 4.1；DirectX 11内集成Directcompute 5.0 。与Directcompute起到相同作用的还有OpenCL和CUDA。其中Directcompute和OpenCL是开放标准，CUDA是基于nVIDIA CUDA架构的私有标准。

支持DX10的GPU可以利用Directcompute的一个子集进行通用计算，支持DX11的GPU则可以使用完整的DirectCompute功能。nVIDIA CUDA技术和ATI Stream技术（现在称为AMD APP技术）均提供对Directcompute的支持。

Directcompute概览

GPU通用计算API

GPU通用计算技术，简单的说就是让GPU（显卡核心）处理图形数据之外的其他数据。

在过去的几年里，GPU一直以每年或每半年更新一代的速度发展，其发展速度已远把CPU抛在后面。随着DirectX 10规范的出现，GPU开始采用统一渲染架构，其性能与功能也变得更为强大，它能做的事情已不单只是运行3D游戏，不少科学计算领域已开始利用GPU的优势进行计算。ATI最先提出通用计算的概念，与斯坦福大学合作，在Folding@Home研究项目中利用ATI Radeon X1900作运算加速。通过GPU来模拟蛋白质合成，进而找寻有关蛋白质的疾病。自ATI R520 GPU问世以来，基于它的可编程架构，ATI投入大量资源研究通用计算，也就是说用GPU处理非图形数据，处理一般在主流服务器和桌面处理器上运行的软件，性能比CPU高出10-30倍。

由于CPU与GPU在架构完全不同，软件要在GPU上运行，就必须通过特定的环境或接口。通俗来说，就是需要一种工具，把程序员的语言翻译成GPU听的懂的语言。这个工具，就叫做GPU通用计算API。目前主流的通用计算API包括OpenCL 、Directcompute。当然还有nVIDIA CUDA架构和ATI Stream架构也可实现相同的功能 。

Directcompute简介

随着业界对GPU通用计算技术的认可与重视，不同的厂商开始提供不同的GPU通用计算API解决方案。其中nVIDIA最先提出CUDA，但是CUDA是一种基于CUDA架构的私有标准，非CUDA架构的GPU（例如AMD GPU）无法使用。除了CUDA外，还有OpenCL，他是由苹果提出的，得到业界多家厂商支持的开放标准。

但是OpenCL的成员中并不包括微软，作为业界的领军者，微软自己推出了DirectCompute，并集成在DirectX内。当然DirectCompute也是一种开放的标准，由于微软在业界的地位，nVIDIA和AMD均提供对DirectCompute 的支持。

另外，nVIDIA CUDA只是面向GPU通用计算，而OpenCL和Directcompute则在面向GPU通用计算的同时，还支持CPU+GPU异构运算。因此nVIDIA在不断发展自身CUDA的同时，也要同时兼顾对OpenCL和Directcompute的支持。因为任何私有标准都是没有前途的。

Directcompute是Windows 7操作系统里最重要的一个组成部分，在Windows 7中，CPU与GPU组成了协同处理环境。它们的分工是，CPU运算非常复杂的序列代码，而GPU则运行大规模并行应用程序。 因此，在Windows 7，CPU与GPU功能平衡，可以提供更快、更可视化的Windows 7体验。也标志着主流的桌面级操作系统开始迈向异构通用计算。

Directcompute技术的硬件支持

nVIDIA Geforce8系列，9系列，GT200系列，GT400系列，GT500系列 ，ION系列。AMD Radeon HD4000系列，HD5000系列，HD6000系列显卡均提供最Directcompute的硬件支持。

Directcompute的操作系统支持

Windows Vista(需更新KB971512补丁,以便打开Vista的DirectX 11支持)、Windows 7、Windows Server 2008提供对Directcompute的支持。Windows XP以下和非Windows系统不在支持之列。

Directcompute技术的实际应用

视频处理

GPU在视频转码方面有着得天独厚的优势。Windows 7增加了视频即时拖放转换功能，可以将电脑中的视频直接转换到移动媒体播放器上，如果你的GPU支持Directcompute，那么这一转换过程就将由GPU完成。其转换速度将达到CPU5-6倍。

Windows 7中的Windows Media Player和Windows Media Center增加了对H.264和Quicktime.mov.content高清播放的原生支持。Windows 7还增加了对由GPU支持的高清播放的in-the-box支持，可以流畅观看，同时CPU占用率很低。这一切都是借助Directcompute实现的。

CyberLink旗下软件最新版均提供Directcompute支持。

在AMD显卡上，通过ATI Stream技术实现，在nVIDIA显卡上，则通过CUDA技术实现。

物理加速

nVIDIA公司非常成功的将PhysX物理引擎，通过CUDA技术与Geforce显卡相结合，诞生了nVIDIA PhysX物理加速技术，但是PhysX物理加速技术是基于私有的CUDA标准。为了与之竞争，AMD推出了基于OpenCL和Directcompute的“开放物理计划”与之抗衡。开放物理计划联合了Havok、Bullet和Pixelux DMM三种物理引擎，基于ATI Stream、OpenCL和Directcompute，将AMD GPU中强大的并行计算能力运用到游戏中去加速物理计算。同时开放物理计划也贯彻了异构运算理念，由CPU+GPU联合进行物理计算，GPU负责柔性材料模拟、流体模拟、爆炸模拟等大计算量的物理模拟计算。任何支持Directcompute技术的显卡都将支持这一计划。

动态模拟

利用Directcompute技术，GPU可以对自然界的事物做动态模拟，达到以假乱真的效果。

右图是nVIDIA制作的DEMO，透过Directcompute技术，在GPU上运算快速傅里叶变换，展现了模拟的动态海洋。

随着技术的发展， 动态模拟越来越多的用到游戏中，为我们在游戏中带来栩栩如生的虚拟世界。

网页加速

Internet Explorer 9加入了对Directcompute技术的支持，可以调用GPU对网页中的大计算量元素做加速计算，从而减轻CPU的负担。 在AMD显卡上，通过ATI Stream技术实现，在nVIDIA显卡上，则通过CUDA技术实现。

办公软件

Excel2010、Powerpoint2010均提供Directcompute技术支持。在AMD显卡上，通过ATI Stream技术实现，在nVIDIA显卡上，则通过CUDA技术实现。