GPU简介

关于绘图和动画有两种处理的方式：CPU（中央处理器）和GPU（图形处理器）。在现代iOS设备中，都有可以运行不同软件的可编程芯片，但是由于历史原因，我们可以说CPU所做的工作都在软件层面，而GPU在硬件层面。

总的来说，我们可以用软件（使用CPU）做任何事情，但是对于图像处理，通常用硬件会更快，因为GPU使用图像对高度并行浮点运算做了优化。由于某些原因，我们想尽可能把屏幕渲染的工作交给硬件去处理。问题在于GPU并没有无限制处理性能，而且一旦资源用完的话，性能就会开始下降了（即使CPU并没有完全占用）

大多数动画性能优化都是关于智能利用GPU和CPU，使得它们都不会超出负荷。于是我们首先需要知道Core Animation是如何在这两个处理器之间分配工作的。

GPU为一个具体的任务做了优化：它用来采集图片和形状（三角形），运行变换，应用纹理和混合然后把它们输送到屏幕上。现代iOS设备上可编程的GPU在这些操作的执行上又很大的灵活性，但是Core Animation并没有暴露出直接的接口。除非你想绕开Core Animation并编写你自己的OpenGL着色器，从根本上解决硬件加速的问题，那么剩下的所有都还是需要在CPU的软件层面上完成。

宽泛的说，大多数CALayer的属性都是用GPU来绘制。比如如果你设置图层背景或者边框的颜色，那么这些可以通过着色的三角板实时绘制出来。如果对一个contents属性设置一张图片，然后裁剪它 - 它就会被纹理的三角形绘制出来，而不需要软件层面做任何绘制。

OpenGL简介

OpenGL是Open Graphics Library的缩写，是个定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的标准，显卡通常有OpenGL的实现，不同显卡上的OpenGL实现也不一定相同，OpenGL标准不是平台相关的，所以同一个程序可能在不同的显卡上运行。OpenGL API只处理图形渲染，并不提供动画、定时器、文件IO、图像文件格式处理、GUI等功能。OpenGL不是开源代码，OpenGL指的是开放标准，在网上可以找到，任何人都可以免费下载，也有一个开源的GL实现，名叫 Mesa3D，已经实现了OpenGL 3.0和GLSL 1.30。

OpenGL被当作客户端-服务器系统来实现的，应用程序是客户端，图形硬件厂商提供的OpenGL实现是服务器。如下图所示，客户端程序需要调用OpenGL的接口实现3D渲染，那么OpenGL命令和数据会缓存在RAM中，在一定条件下，会将这些命令和数据通过CPU时钟发送到VRAM，在GPU的控制下，使用VRAM中的数据和命令，完成图形的渲染，并将结果存入帧缓冲区中，帧缓冲区中的帧最终会被发送到显示器上，显示出结果。在现代的图形硬件系统中，还支持不通过CPU时钟直接将数据由RAM发送至VRAM或直接将数据由帧缓冲区发送至RAM（例如OpenGL中的VBO，PBO）。

如下图所示，OpenGL中的顶点、像素等数据需要通过不同阶段的处理，才能产生最后的可视图像，就像是工厂里的生产线，称为图形渲染管线。像素和顶点数据可以选择存储在显示列表中，我们可以把显示列表看成是存储数据的媒介，用于加速渲染速度。顶点数据经过求值器，产生法向量、纹理坐标、点的空间坐标等，通过顶点操作和图元装配，生成相应的像素信息，进行光栅化处理，光栅化是把几何和像素数据转化成片段，每个片段块对应帧缓冲区中的一个像素。其中，顶点操作和图元装配中又可以细分出一条渲染管线，这里称为顶点处理管线。在光栅化完成后，还可以根据命令，对每个像素进行处理，最后写入帧缓冲区内。