Uma Arquitetura de Suporte a Interações 3D ... - DCA - Unicamp

2.4 Arquitetura das GPUs programáveis 37
predicado usado em comparações, um registrador contendo a posição do pixel correspondente em co-
ordenadas da tela, e um registrador que informa a área da face que está sendo processada. Entretanto,
atualmente nenhum ambiente de execução de modificadores de fragmentos utiliza registradores de
endereçamento.
Os registradores de entrada contém os valores interpolados de saída do shader de vértices, tais
como os valores de cor dos fragmentos ou coordenadas de textura, e só possuem permissão de leitura
pelo modificador. Utilizando instruções especiais, o shader de fragmentos pode amostrar valores
filtrados de textura usando estágios de amostragem de texturas.
O shader pode tanto usar as coordenadas interpoladas de textura passadas em um dos registrado-
res de entrada como também as coordenadas de textura calculadas diretamente no modificador para
amostrar uma textura. Usando os valores dos registradores de entrada e os valores amostrados de tex-
turas, o shader produz seus resultados e armazena-os em registradores de saída. Como no shader de
vértices, esses registradores de saída possuem uma semântica pré-definida. A saída inclui obrigatori-
amente o valor final da cor do fragmento que será utilizado para formar a cor do pixel no frame buffer
e, opcionalmente, o valor de profundidade que será utilizado no teste de profundidade. As atuais
GPUs permitem a escrita desses valores em vários alvos de renderização ao mesmo tempo, através
do uso de vários registradores de saída de cor e valor de profundidade no shader de fragmentos.
2.4.3 A GPU como um processador de propósito geral
Com o aumento do número de instruções aritméticas e registradores disponíveis nos processadores
de vértices e fragmentos, e particularmente com o advento de instruções de fluxo de controle dinâmico
e capacidade de acessar e escrever em texturas com formato em ponto flutuante, as atuais GPUs pro-
gramáveis têm possibilitado a realização de processamento paralelo que extrapola aquele destinado
à síntese de imagens em tempo real [Luebke et al., 2004a]. Tão importante quanto o aprimoramento
do conjunto de instruções, as atuais GPUs possuem poder computacional maior do que as CPUs para
processamento de fluxos de dados e, como já discutido na seção 1.1, fornecem acesso mais eficiente
a dados armazenados em memória de vídeo local.
A arquitetura de uma GPU se assemelha ao modelo de um processador de fluxo (stream proces-
sor). Nessa arquitetura, cada elemento de um fluxo de dados é processado de forma paralela por uma
mesma função, chamada kernel, e os resultados são armazenados em um fluxo de saída, normalmente
(mas não necessariamente) com um mapeamento biunívoco entre os elementos de entrada e saída.
O processamento de cada elemento do fluxo independe do processamento dos demais elementos,
possibilitando assim a criação de diversos fluxos de processamento paralelo. De fato, as atuais GPUs
são compostas de centenas de fluxos simultâneos de processamento de fragmentos. Texturas podem
ser consideradas como fluxo de dados de entrada e saída dispostos em matrizes 2D, nas quais os