本来想这一节主要写一个固定管线与可编程管线的区别。
知乎上大能很多，这个回答里面的图拿过来用一下： 可编程渲染管线比固定管线的优势在哪？有什么应用？ - 王天祺的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/28024422/answer/39097192
渲染管线要做的事情就是下面这张图上展示的事情，即把一个3D的场景转换成一个2D的图片。
要完成这件事情，需要几个步骤：
一个场景里一般都有多个3D物体，这些3D物体在设计的时候是不可能考虑它在场景里的位置的，因为它的场景里的位置可能随着时间变化而变化。所以设计一个3D物体的时候，使用的坐标系一般是以物体的中心点为坐标原点。
设计3D物体的时候也不可能考虑屏幕的大小的，更不用提物体还可能被放大缩小，所以物体的坐标范围通常不是01080这样的整数值，而是0.01.0这样归一化的浮点数。
要把一个物体放在场景里显示的时候，首先要确定这个物体在放场景里哪个位置，然后相应的每一个顶点都要根据一个变化矩阵变化成场景里的坐标，也叫世界坐标系坐标。
场景里的景物是要给摄像机看，为了方便摄像机拍摄，还要将场景里的每个物体的坐标转换为摄像机为原点的坐标。摄像机坐标与世界坐标的对应关系也并非一成不变的，因为在一个游戏里，摄像机是可以被玩家操控去看世界的不同位置的。
一个模形是由网格组成的，网络是由一组顶点和一组顶点间的连线关系来确定的，模型中一个顶点不光有坐标信息，还要有这个顶点的颜色信息（颜色可以是rgba颜色，也可以通过纹理坐标间接指定一张贴图上某个坐标位置上的颜色）。网格面上的颜色要由顶点的颜色插值获得。所以要想渲染出一个有颜色的物体，就要先渲染这个物体模型上的每一个顶点。顶点除了有固定的颜色之外，还有法线信息，法线指定了这个顶点在受到光照时反射光的方向。这个也很重要，如果光线反射的方向不对着摄像机，在摄像机看来这个点可能就是一个非常暗，甚至是黑色的。
光照除了光源直射还包括散射、自发光等情形，具体可以参考一下： https://blog.csdn.net/xuexiaokkk/article/details/49513463
以上两个操作都需要对每个顶点操作，并且有一定的模式可循。硬件上会实现为一个称为顶点着色器的东西。
在固定管线GPU中，顶点着色器可以执行的操作是有限的，可以通过一些配置参数来配置。 在可编程管线的GPU中，你可以写一段程序来表明你想对每一个顶点要做什么样的操作。控制更灵活。
顶点着色器的输入是一个点的各个属性，如该点的坐标、纹理坐标、颜色、法线等。输出是该点转换后的摄像机坐标系坐标、颜色、纹理坐标等。
顶点着色器的输入还包括一些控制项，即图中的Uniforms和Samplers，它们是通过opengl或是direct 3d API提供给着色器程序的，对每个顶点都相同的值。
现在每个顶点都有了颜色，或是纹理坐标和z坐标。下一步要给面上的每一个点赋予一个颜色和z坐标。
首先要根据显示的分辨率，将面离散化成有限个点。每个点的颜色来源于它所在面的顶点插值，如果采用贴图的话，每个点的纹理坐标来源于顶点的纹理坐标的插值。这些点称为片元或片段。对应着最后有来显示一个像素。
在固定管线的GPU中，插值方式等可以配置。 在可编程的GPU中，片元着色器可以接受一个小程序段，控制这个阶段要做的事情。
片元着色器的输入一个光栅化后一个像素的二维坐标、z坐标、对应的纹理坐标等。 输出是该像素的颜色、z坐标等。
除了着色器程序，后面还需要做的事情：
无论是顶点着色器还是片元着色器，所要做的操作都是一些浮点数计算。它们有好大一部分操作是共通的。将两个硬件合并成同一个硬件也就合情合理了。
这个统一的着色器硬件称为一个GPU核，这个核很显然可以执行一个程序，做一些浮点运算。在现在GPU中，这样的核的个数是成千上万。相比于CPU，单个CPU的核心个数突破百个的都很少。
对于一些大量数据做同类运算的场景，GPU算得比CPU就要快多了。
下一节将通过opengl和opencl的对比，来看一下一个显卡如何变成计算平台的。