Copy the Data

对于所有与绘制相关的资源，如贴图，模型，一开始都是存储在硬盘（HDD）上的 。在整个绘制过程中，它们会先被读取到内存（RAM）中，再被读取到显卡上的显存（VRAM）中。之所以要进行这么一个数据从 HDD 拷贝到 VRAM 中的操作，是因为显卡读取 VRAM 中的内容速度更快。整个过程如下所示：

又因为整个过程中数据是被 拷贝 的，因此当数据进入 VRAM 后，在 RAM 中的数据可以被正常销毁，不会影响到后续的绘制。如下所示：

但是 GPU 访问 VRAM 速度仍然不够快，VRAM 中需要使用到的数据会进一步的被拷贝到 GPU 中的一小块内存上（ on-chip caches），这一块内存被称为 L2 Cache 。过程如下所示：

在 GPU 更靠近核心（Core）的地方，还有一片更小的内存，称为 L1 Cache 。因为更靠近核心，所以 L1 Cache 中数据的访问速度相对于 L2 Cache 也更快。 L2 Cache 中的数据在需要被操作时，也会先拷贝到 L1 Cache 中。

在 L1 Cache 中的数据还会被进一步拷贝到 GPU 中被称为 Register 的内存区域，GPU Cores 会从该区域中读取数据，计算并将运算后结果放回到 Register 中：

Set the Render State

对于除了 Mesh 数据外的数据，如顶点 / 像素着色器，纹理，材质，光照信息，是否半透明等信息都称为 Render State 。

Mesh 数据会使用被设置的 Render State 进行渲染，图形 API 又是一个类似状态机的实现，即设置了 Render State 后，后续的 Mesh 都会使用该 State 进行渲染，直到有了新 State 被设置。示意图如下所示：

Draw Call

DrawCall 是一个由 CPU 端发出，由 GPU 端接受的绘制 一个 Mesh 的指令。该指令只包含指向需要绘制的 Mesh 的指针，而如材质这样的信息是通过 Render State 进行传递，并不会在 DrawCall 中。示意图如下所示：

Pipeline

当 DrawCall 发送后，GPU 会获取当前的 Render State，和设置的顶点信息（Mesh），并通过渲染管线（Pipeline）将其一步步转换到最终屏幕上所见像素。在管线中，对于顶点和像素的工作会被划分到 GPU 的多个核心中平行处理。整个管线工作的简单示意图如下所示：

Command Buffer

CPU 并不是直接将数据传递给 GPU，而是通过 Command Buffer ，这样 CPU 和 GPU 就可以各自独立的工作。如果是直接传递的话，当 GPU 在忙碌时，CPU 无法将数据送给 GPU，就会造成 CPU 的堵塞。

Command Buffer 是一个 FIFO 存储器 ，即 GPU 只会取 CPU 最早 Push 进 Command Buffer 中的数据。 Command Buffer 的示意图如下所示：

Reference

Render Hell – Book I | Simon schreibt.