图形硬件的简单历史：
GPU(Graphic Processing Unit) 中文名图形处理器。20世纪六、七十年代，受图形硬件的限制，图形显示器只是计算机输出的一种工具。受硬件的发展水平，人们只是纯粹的从软件角度考虑计算机图形界面的规范问题。此时还没有GPU。
Programmable Graphics Processing Unit（GPU），即可编程图形处理单元，通常也称之为可编程图形硬件。GPU概念在20世纪70年代末和80年代初被提出，使用单片集成电路（monolithic）作为图形芯片，此时的GPU已经被用于视频游戏和动画方面，它能够很快地进行几张图片的合成（仅限于此）。在20世纪80年代末到90年代初这段时间内，基于数字信号处理芯片（digital signal processor chip）的GPU被研发出来，与前代相比速度更快、功能更强，当然价格是非常的昂贵。在1991年，S3 Graphics公司研制出第一个单芯片2D加速器，到了1995年，主流的PC图形芯片厂商都在自己的芯片上增加了对2D加速器的支持。与此同时，固定功能的视窗加速器（fixed-function Windows accelerators）由于其高昂的价格而慢慢退出PC市场。
1998年NVIDIA公司宣布modern GPU的研发成功，标志着GPU研发的历史性突破成为现实。通常将20世纪70年代末到1998年的这一段时间称之为pre-GPU时期，而自1998年往后的GPU称之为modern GPU。在pre-GPU时期，一些图形厂商，如SGI、Evans & Sutherland，都研发了各自的GPU，这些GPU在现在并没有被淘汰，依然在持续改进和被广泛的使用，当然价格也是非常的高昂。
modern GPU使用晶体管（transistors）进行计算，在微芯片（microchip）中，GPU所使用的晶体管已经远远超过CPU。例如，Intel在 2.4GHz的Pentium IV上使用5千5百万（55 million）个晶体管；而NVIDIA在GeForce FX GPU上使用超过1亿2千5百万（125 million）个晶体管，在NVIDDIA 7800 GXT上的晶体管达到3亿2百万（302 million）个。
回顾Modern GPU的发展历史，自1998年后可以分为4个阶段。NVIDIA于1998年宣布Modern GPU研发成功，这标志着第一代Modern GPU的诞生，第一代Modern GPU包括NVIDIA TNT2，ATI的Rage和3Dfx的Voodoo3。这些GPU可以独立于CPU进行像素缓存区的更新，并可以光栅化三角面片以及进行纹理操作，但是缺乏三维顶点的空间坐标变换能力，这意味着“必须依赖于GPU执行顶点坐标变换的计算”。这一时期的GPU功能非常有限，只能用于纹理组合的数学计算或者像素颜色值的计算。
从1999到2000年，是第二代modern GPU的发展时期。这一时期的GPU可以进行三维坐标转换和光照计算（3D Object Transformation and Lighting, T&L），并且OpenGL和DirectX7都提供了开发接口，支持应用程序使用基于硬件的坐标变换。这是一个非常重要的时期，在此之前只有高级工作站（workstation）的图形硬件才支持快速的顶点变换。同时，这一阶段的GPU对于纹理的操作也扩展到了立方体纹理（cube map）。NVIDIA的GeForce256，GeForce MAX，ATI的Radeon 7500等都是在这一阶段研发的。
2001年是第三代modern GPU的发展时期，这一时期研发的GPU提供vertex programmability（顶点编程能力），如GeForce 3，GeForce 4Ti，ATI的8500等。这些GPU允许应用程序指定一个序列的指令进行顶点操作控制（GPU编程的本质！），这同样是一个具有开创意义的时期，这一时期确立的GPU编程思想一直延续到2009年的今天，不但深入到工程领域帮助改善人类日常生活（医疗、地质勘探、游戏、电影等），而且开创或延伸了计算机科学的诸多研究领域（体绘制、光照模拟、人群动画、通用计算等）。同时，Direct8和OpenGL都本着与时俱进的精神，提供了支持vertex programmability的扩展。不过，这一时期的GPU还不支持像素级的编程能力，即fragment programmability（片段编程能力），在第四代modern GPU时期，我们将迎来同时支持vertex programmability和fragment programmability的GPU。
第四代modern GPU的发展时期从2002年末到2003年。NVIDIA的GeForce FX和ATI Radeon 9700同时在市场的舞台上闪亮登场，这两种GPU都支持vertex programmability和fragment programmability。同时DirectX和OpenGL也扩展了自身的API，用以支持vertex programmability和fragment programmability。自2003年起，可编程图形硬件正式诞生，并且由于DirectX和OpenGL锲而不舍的追赶潮流，导致基于图形硬件的编程技术，简称GPU编程，也宣告诞生。恭喜GeForce和ATI的硬件研发人员，你们终于可以歇口气了，不用较着劲地出显卡了，同时也恭喜 DirectX和OpenGL的研发人员，你们也可以休息下了，不用斗鸡一般的工作了，最后恭喜广大工作在图形图像领域的程序员，你们可以继续学而不倦。
目前最新的可编程图形硬件已经具备了如下功能：
1. 支持vertex programmability和fragment programmability；
2. 支持IEEE32位浮点运算；
3. 支持4元向量，4阶矩阵计算；
4. 提供分支指令，支持循环控制语句；
5. 具有高带宽的内存传输能力（>27.1GB/s）；
6. 支持1D、2D、3D纹理像素查询和使用，且速度极快；
7. 支持绘制到纹理功能（Render to Texture，RTT）。
（摘抄“GPU Programming And Cg Language Primer 1rd Edition” 中文名“GPU编程与CG语言之阳春白雪下里巴人”第一章。）
可编程GPU
TL变换 T 指 Transform ，L指Lighting，也就是对顶点进行变换，对模型进行光照处理，叫做变换光照流水线 。
Vertex 即我们熟悉的组成3D图形的顶点，设计3D模型是基于坐标空间内部设计的，Vertex信息包含了3D模型在空间内的坐标等信息。 Vertex Shader 则是对于Vertex信息的运算编程器，可以通过赋予特定的算法而在工作中改变3D模型的外形，Vertex Shader顶点运算单元可以直接检索显存中的材质数据。对于复杂的的场景中的大量的材质和多边形，顶点材质技术可以极大的提高GPU在处理复杂的游戏场景时的效率。并且还可以使用Vertex Shader这一特性实现很多炫酷的特效。
GPU的优点和缺点
GPU的优越性， 由于GPU具有高并行结构，在GPU处理图形数据和复杂算法方面拥有比CPU更高的效率。CPU大部分面积为控制器和寄存器，GPU拥有更多的ALU(Arithmetic Logic Unit),逻辑运算单元，用于数据处理。这样的结构适合对密集型数据进行并行处理。
GPU采用流式并行计算模式，可对每个数据进行独立的并行计算,即流内任意元素的计算不依赖于其它同类型数据，如计算一个顶点的世界位置坐标，不依赖于其它顶点的位置。所谓并行计算是指 多个数据并行运算的时间和1个数据单独执行的时间是一样的。所以在顶点处理程序中，可以同时处理N个顶点数据。
GPU逻辑单元多 CPU还需要控制器，缓存器。
GPU 的缺陷 由于“任意一个元素的计算不依赖于其它同类型数据”，导致“需要知道数据之间相关性的”算法，在GPU上很难实现。一个典型的例子就是射线与物理的求交运算。GPU中控制器少于CPU，致使控制能力有限。另外，进行GPU编程必须掌握计算机图形学相关知识，以及图形处理API，入门门槛高，学习周期较长，尤其国内关于GPU编程的质料较为匮乏，这些都导致了学习难度的增加。在早期，GPU编程只能使用汇编语言，开发难度高、效率低，不过，随着高级shader language的兴起，在GPU上编程已经容易多了
终结： 2003年开始正式进入可编程GPU阶段，GPU的并行处理能力强于CPU，目前GPU无法代替CPU