Direct x
DirectX是一种应用程序接口，它可让以windows为平台的游戏或多媒体程序获得更高的执行效率，加强3d图形和声音效果，并提供设计人员一个共同的硬件驱动标准，让游戏开发者不必为每一品牌的硬件来写不同的驱动程序，也降低用户安装及设置硬件的复杂度。这样说是不是有点不太明白，其实从字面意义上说，Direct就是直接的意思，而后边的X则代表了很多的意思，从这一点上我们就可以看出DirectX的出现就是为了为众多软件提供直接服务的。
举个例子吧，骨灰级玩家（玩游戏比较长的）在DOS下玩游戏时，可不想我们现在，安装上就可以玩了，他们往往首先要先设置声卡的品牌和型号，然后还要设置IRQ（中断）、I/O（输入于输出）、DMA（存取模式），如果哪项设置的不对，那么游戏声音就发不出来。这部分的设置不仅让玩家伤透脑筋，而且对游戏开发者来说就更头痛了，因为为了让游戏能够在众多电脑中正确运行，开发者必须在游戏制作之初,便需要把市面上所有声卡硬件数据都收集过来，然后根据不同的 API（应用编程接口）来写不同的驱动程序，这对于游戏制作公司来说，是很难完成的，所以说在当时多媒体游戏很少。微软正是看到了这个问题，为众厂家推出了一个共同的应用程序接口——DirectX，只要这个游戏是依照Directx来开发的，不管你是什么显卡、声卡、统统都能玩，而且还能发挥更佳的效果。当然，前提是你的显卡、声卡的驱动程序也必须支持Directx才行。
DirectX是由很多API组成的，按照性质分类，可以分为四大部分，显示部分、声音部分、输入部分和网络部分。
显示部分担任图形处理的关键，分为Direct Draw（DDraw）和Direct 3D（D3D），前者主要负责2D图像加速。它包括很多方面：我们播放mpg、DVD电影、看图、玩小游戏等等都是用的DDraw，你可以把它理解成所有划线的部分都是用的DDraw。后者则主要负责3D效果的显示，比如CS中的场景和人物、FIFA中的人物等等，都是使用了DirectX的Direct 3D。
声音部分中最主要的API是DirectSound，除了播放声音和处理混音之外，还加强了3d音效，并提供了录音功能。我们前面所举的声卡兼容的例子，就是利用了DirectSound来解决的。
输入部分Direct Input可以支持很多的游戏输入设备，它能够让这些设备充分发挥最佳状态和全部功能。除了键盘和鼠标之外还可以连接手柄、摇杆、模拟器等。
网络部分DirectPlay主要就是为了具有网络功能游戏而开发的，提供了多种连接方式，TPC/IP，IPX，Modem，串口等等，让玩家可以用各种连网方式来进行对战，此外也提供网络对话功能及保密措施
DirectX并不是一个单纯的图形API，它是由微软公司开发的用途广泛的API，它包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多个组件，它提供了一整套的多媒体接口方案。只是其在3D图形方面的优秀表现，让它的其它方面显得暗淡无光。DirectX开发之初是为了弥补Windows 3.1系统对图形、声音处理能力的不足，而今已发展成为对整个多媒体系统的各个方面都有决定性影响的接口。
DirectX 1.0
第一代的DirectX很不成功，推出时众多的硬件均不支持，当时基本都采用专业图形API－OpenGL，缺乏硬件的支持成了其流行的最大障碍。
DirectX 1.0版本是第一个可以直接对硬件信息进行读取的程序。它提供了更为直接的读取图形硬件的性能（比如：显示卡上的块移动功能）以及基本的声音和输入设备功能（函数），使开发的游戏能实现对二维（2D）图像进行加速。这时候的DirectX不包括现在所有的3D功能，还处于一个初级阶段。
DirectX 2.0
DirectX 2.0在二维图形方面做了些改进，增加了一些动态效果，采用了Direct 3D的技术。这样DirectX 2.0与DirectX 1.0有了相当大的不同。在DirectX 2.0中，采用了“平滑模拟和RGB模拟”两种模拟方式对三维(3D)图像进行加速计算的。DirectX 2.0同时也采用了更加友好的用户设置程序并更正了应用程序接口的许多问题。从DirectX 2.0开始，整个DirectX的设计架构雏形就已基本完成。
DirectX 3.0
DirectX 3.0的推出是在1997年最后一个版本的Windows95发布后不久，此时3D游戏开始深入人心，DirectX也逐渐得到软硬件厂商的认可。97年时应用程序接口标准共有三个，分别是专业的OpenGL接口，微软的DirectX D接口和3DFX公司的Glide接口。而那时的3DFX公司是最为强大的显卡制造商，它的Glide接口自然也受到最广泛的应用，但随着3DFX公司的没落，Voodoo显卡的衰败，Glide接口才逐渐消失了。
DirectX 3.0是DirectX 2.0的简单升级版，它对DirectX 2.0的改动并不多。包括对DirectSound（针对3D声音功能）和DirectPlay（针对游戏/网络）的一些修改和升级。DirectX 3.0集成了较简单的3D效果，还不是很成熟。
DirectX 5.0
微软公司并没有推出DirectX 4.0，而是直接推出了DirectX 5.0。此版本对Direct3D做出了很大的改动，加入了雾化效果、Alpha混合等3D特效，使3D游戏中的空间感和真实感得以增强，还加入了S3的纹理压缩技术。
同时，DirectX 5.0在其它各组件方面也有加强，在声卡、游戏控制器方面均做了改进，支持了更多的设备。因此，DirectX发展到DirectX 5.0才真正走向了成熟。此时的DirectX性能完全不逊色于其它3D API，而且大有后来居上之势。
DirectX 6.0
DirectX 6.0推出时，其最大的竞争对手之一Glide，已逐步走向了没落，而DirectX则得到了大多数厂商的认可。DirectX 6.0中加入了双线性过滤、三线性过滤等优化3D图像质量的技术，游戏中的3D技术逐渐走入成熟阶段。
DirectX 7.0
DirectX 7.0最大的特色就是支持T&L，中文名称是“坐标转换和光源”。3D游戏中的任何一个物体都有一个坐标，当此物体运动时，它的坐标发生变化，这指的就是坐标转换；3D游戏中除了场景＋物体还需要灯光，没有灯光就没有3D物体的表现，无论是实时3D游戏还是3D影像渲染，加上灯光的3D渲染是最消耗资源的。虽然OpenGL中已有相关技术，但此前从未在民用级硬件中出现。
在T&L问世之前，位置转换和灯光都需要CPU来计算，CPU速度越快，游戏表现越流畅。使用了T&L功能后，这两种效果的计算用显示卡的GPU来计算，这样就可以把CPU从繁忙的劳动中解脱出来。换句话说，拥有T&L显示卡，使用DirectX 7.0，即使没有高速的CPU，同样能流畅的跑3D游戏。
DirectX 8.0
DirectX 8.0的推出引发了一场显卡革命，它首次引入了“像素渲染”概念，同时具备像素渲染引擎(Pixel Shader)与顶点渲染引擎(Vertex Shader)，反映在特效上就是动态光影效果。同硬件T&L仅仅实现的固定光影转换相比，VS和PS单元的灵活性更大，它使GPU真正成为了可编程的处理器。这意味着程序员可通过它们实现3D场景构建的难度大大降低。通过VS和PS的渲染，可以很容易的宁造出真实的水面动态波纹光影效果。此时DirectX的权威地位终于建成。
DirectX 9.0
2002年底，微软发布DirectX9.0。DirectX 9中PS单元的渲染精度已达到浮点精度，传统的硬件T&L单元也被取消。全新的VertexShader(顶点着色引擎)编程将比以前复杂得多，新的VertexShader标准增加了流程控制，更多的常量，每个程序的着色指令增加到了1024条。
PS 2.0具备完全可编程的架构，能对纹理效果即时演算、动态纹理贴图，还不占用显存，理论上对材质贴图的分辨率的精度提高无限多；另外PS1.4只能支持28个硬件指令，同时操作6个材质，而PS2.0却可以支持160个硬件指令，同时操作16个材质数量，新的高精度浮点数据规格可以使用多重纹理贴图，可操作的指令数可以任意长，电影级别的显示效果轻而易举的实现。
VS 2.0通过增加Vertex程序的灵活性，显著的提高了老版本(DirectX8)的VS性能，新的控制指令，可以用通用的程序代替以前专用的单独着色程序，效率提高许多倍；增加循环操作指令，减少工作时间，提高处理效率；扩展着色指令个数，从128个提升到256个。
增加对浮点数据的处理功能，以前只能对整数进行处理，这样提高渲染精度，使最终处理的色彩格式达到电影级别。突破了以前限制PC图形图象质量在数学上的精度障碍，它的每条渲染流水线都升级为128位浮点颜色，让游戏程序设计师们更容易更轻松的创造出更漂亮的效果，让程序员编程更容易。
显卡所支持的DirectX版本已成为评价显卡性能的标准，从显卡支持什么版本的DirectX，用户就可以分辨出显卡的性能高低，从而选择出适合于自己的显卡产品。
DirectX 10
几何渲染单元
在DirectX 10的图形流水线体系中，最大的结构性变化就是在几何处理阶段增加了几何渲染单元（Geometry Shader）。几何渲染单元被附加在顶点渲染单元之后，但它并不像顶点渲染单元那样输出一个个顶点，而是以图元作为处理对象。图元在层次上比顶点高一级，它由一个或多个顶点构成。由单个顶点组成的图元被称为“点”，由两个顶点组成的图元被称为“线”，由三个顶点组成的图元被称为“三角形”。几何渲染单元支持点、线、三角形、带邻接点的线、带邻接点的三角形等多种图元类型，它一次最多可处理六个顶点。借助丰富的图元类型支持，几何渲染单元可以让GPU提供更精细的模型细节。
几何渲染单元赋予GPU自行创造新几何物体、为场景添加内容的神奇能力。灵活的处理能力使GPU更加通用化，以往很多必须倚靠CPU才能完成的工作，现在完全可交由GPU处理。如此一来，CPU就有更多时间处理人工智能、寻址等工作。更令人惊喜的是，几何渲染单元还让物理运算的加入变得更简单，DirectX 10可创建具备物理特性的盒子、模拟刚性物体，物理运算有望在它的带领下逐渐走向普及。可以预见，借助几何渲染单元这一武器，显卡性能将产生质的飞跃，我们也将体验到速度更流畅、画面更精美、情节更细致的游戏。
改进的API和驱动功效
我们知道，每一个游戏角色、武器和景物在3D程序中都是一个Object（对象），而每一帧游戏画面就可能出现数百个Object。在显卡工作时，每一个Object都要从应用程序传输到API接口，然后通过显卡驱动程序到达显卡。在现有的DirectX体系中，任何一个Object进行操作或者渲染，都会导致系统资源的额外消耗，游戏的Object越多，所耗费的传递时间就越长，造成的额外消耗也就越多。据统计，现有的DirectX 9图形芯片在工作时，只有60%的性能用于运算3D程序，其余40%的运算能力被白白浪费了！
为了改变这一现状，DirectX 10在渲染程序中采用了动态索引功能，Object被驱动程序自动加载，数据可以分类并连续输入，这样一来，单次传输的数据量就增加了，从而大大降低了额外耗费的时间。通过引入新的API及驱动程序，DirectX 10将图形芯片的执行效能提升至80%。在不增加显卡硬件成本的前提下，显卡性能得到了大幅提升。
并行引擎支持技术
为了提升多块显卡协作的工作效率，微软在DirectX 10中提出了“Parallel Engine Support（并行引擎支持）”的概念，它可以预先把两个GPU需要的数据分别传输到两块对应的GPU当中，帧渲染将完全由驱动控制和调配，两块显卡的工作强度可以获得很好的平衡。而在目前主从卡的运作模式中，主卡要对从卡框架、渲染数量进行判定，而引入并行引擎支持技术后，主从卡的概念将消失，两块甚至多块显卡的协作威力将充分体现。
统一渲染架构
DirectX 10最大的革新就是统一渲染架构（Unified Shader Architecture）。目前各类图形硬件和API均采用分离渲染架构，即顶点渲染和像素渲染各自独立进行，前者的任务是构建出含三维坐标信息的多边形顶点，后者则是将这些顶点从三维转换为二维，这样便可以通过视觉欺骗在屏幕上显示出“三维”的场景。与此对应，GPU中也有专门的顶点渲染单元和像素渲染单元来分别执行这两项工作（由于工作量不同，这两种渲染单元的数量不相等，顶点渲染单元通常只有像素渲染单元的1/3～1/2）。在过去几年中，这种分离式设计对计算机图形领域的发展做出了一定的贡献。
不过，微软认为这种分离渲染架构不够灵活，不同的GPU，其像素渲染单元和顶点渲染单元的比例不一样，软件开发人员在编写代码时必须考虑这个比例，这就大大限制了开发人员自由发挥的空间。另外，不同的图形游戏或软件对像素渲染和顶点渲染的需求不一样，导致GPU的运算资源得不到充分利用。为此，微软在DirectX 10中提出了统一渲染架构的思想：在相同物理类型的渲染单元上执行不同类型的渲染程序。换句话说，只用一种渲染单元，让它既能完成顶点渲染，也能完成像素渲染，甚至还能实现几何渲染。这样一来，渲染单元可以得到最大程度的利用，减少了资源闲置的情形。目前，Xbox 360的显示芯片Xenos就采用了统一渲染架构，该芯片一共有48个渲染单元，它们可全部用于顶点渲染或像素渲染，没有固定分配比例。此外，ATI也打算在新一代的R600芯片中采用统一渲染架构。
当然，统一渲染架构也并非完美无瑕。相对顶点渲染来说，像素渲染将面临大规模使用纹理所带来的材质延迟，这是统一渲染架构急待解决的问题。据悉，NVIDIA下一代的G80有可能继续坚持分离式设计。到底是统一架构好还是分离设计好？相信只有等G80和R600同台竞技后，答案才会揭晓。不过有一点可以肯定，在微软的大力推动下，统一渲染架构是大势所趋。
Vista
除统一渲染架构外，DirectX 10的另一大特色就是与Windows Vista紧密结合，Vista系统将调用GPU资源来渲染Aero Glass 3D界面，这样图形API就与操作系统核心高度整合在一起。举个例子，当我们点击应用程序时，CPU将立刻收到驱动程序的指令，而软件界面渲染指令则通过DirectX 10直接传送给GPU，这样，Vista就能与CPU和GPU同时沟通，让3D界面渲染工作变得更高效。
相比之下，在DirectX 9环境中，Vista（软件）界面的渲染工作就要“迟钝”一些了：用户点击运行某个软件，Vista将相应的指令发送给CPU，要求CPU进行后续处理；CPU接到运行指令的同时向GPU发出请求，要求GPU在屏幕上渲染出界面。GPU（支持DirectX 9）识别Vista界面渲染指令后完成相应的工作（注意：DirectX 8显卡无法完成渲染工作，必须让CPU通过软件模拟来实现，此时系统速度非常缓慢）。换句话说，在“DirectX 9显卡+Vista”的平台中，CPU还是核心，GPU必须在CPU的控制下工作，而Vista系统也必须通过CPU来调用GPU的资源。
DirectX9还有一个不足之处，那就是它只能进行单任务渲染，即无法同时完成两个场景的渲染工作（如无法在运行游戏的同时为软件渲染3D界面），应用范围受到极大的限制。而DirectX 10则允许GPU同时渲染多个不相关的3D场景，工作效率大为提高。因此，尽管DirectX 9显卡大都能驱动Vista华丽的Aero Glass视觉模式，但很多方面受到了限制，只有DirectX 10显卡才是Vista的理想“伴侣”。
SM 4.0
从DirectX 8开始，Shader Model（渲染单元模式）在DirectX体系中的地位就日趋重要，其版本和渲染单元的规格也成为了决定显卡性能高低的关键因素（编注：关于Shader Model的具体介绍，请大家参阅本报今年第7期D15版）。随着DirectX 10时代的到来，Shader Model也升级到了4.0版本。与眼下如日中天的Shader Model 3.0（以下简称SM 3.0）相比，Shader Model 4.0（以下简称SM 4.0）有哪些可喜的变化？
首先，SM4.0中的指令长度被提升到大于64K（即64×1024）的水平，这是SM 3.0规格（渲染指令长度允许大于512）的128倍。显然，SM 4.0在为渲染出电影级别的游戏画面做准备。由于渲染指令长度大幅提升，SM 4.0中相应的寄存器规格也有所增强，如Constant寄存器采用16×4096阵列、tmp寄存器则有4096个、input寄存器采用16/32规格等，上述指标都比以前的DirectX有明显的改进。其次，SM 4.0在纹理数量方面也有提高。DirectX 10允许程序员在渲染物体时使用128个纹理，而DirectX 9只提供4/16规格，更多的纹理意味着物体表面精度更接近真实，游戏开发者拥有更广泛的选择。
从上述情况不难看出，DirectX 10在性能方面的提升是巨大的，它将进一步解放CPU的资源。当然，我们也必须看到，DirectX 10对硬件（尤其是显卡）的要求也更为苛刻，GPU在设计上也将更加复杂。
DirectX 10.1
正如以前的DX版本一样，DX10.1也是DX10的超集，因此它将支持DirectX 10的所有功能，同时它将支持更多的功能，提供更高的性能。
DX10.1的一个主要提高是改善的shader资源存取功能，在多样本AA时，在读取样本时有更好的控制能力。除此之外，DX10.1还将可以创建定制的下行采样滤波器。
DX10.1还将有更新的浮点混合功能，对于渲染目标更有针对性，对于渲染目标混合将有新的格式，渲染目标可以实现独立的各自混合。阴影功能一直是游戏的重要特效，Direct3D 10.1 的阴影滤波功能也将有所提高，从而可望进一步提高画质。
在性能方面，DirectX 10.1将支持多核系统有更高的性能。而在渲染，反射和散射时，Direct3D 10.1将减少对API的调用次数，从而将获得不错的性能提升。
其他方面，DX10.1的提高也不少，包括32bit浮点滤波，可以提高渲染精确度，改善HDR渲染的画质。完全的抗锯齿应用程序控制也将是DX10.1的亮点，应用程序将可以控制多重采样和超级采样的使用，并选择在特定场景出现的采样模板。DX10.1将至少需要单像素四采样。
DX10.1还将引入更新的驱动模型，WDDM 2.1。与DX10的WDDM2.0相比，2.1有一些显著的提高。
首先是更多的内容转换功能，WDDM2.0支持处理一个命令或三角形后进行内容转换，而WDDM2.1则可以让内容转换即时进行。由于GPU同时要并行处理多个线程，因此内容转换的即时性不仅可以保证转换质量，还可以提升GPU效率，减少等待时间。另外，由于WDDM 2.1支持基于过程的虚拟内存分配，处理GPU和驱动页面错误的方式也更为成熟。[1]
DirectX 11
随着新一代操作系统Windows 7的发布，也带来了最新的DirectX 11。但其实DirectX 11只是DirectX 10的大幅度加强版，而不是9.0C和10.0/10.1的彻底革新。DirectX 11带来了Tessellation（拆嵌式细分曲面技术）、Multi-Threading（多线程）、DirectCompute（通用计算）、Shader Model 5.0（渲染引擎5.0）以及Texture Compression（纹理压缩）五个重要特性，为用户带来更好的视觉享受。Win7直接提供了DirectX 11，而Vista则可通过升级DirectX驱动包来支持11.0。