GPU性能調(diào)試：

通常來說，使用CPU時(shí)間事件來調(diào)試GPU是低效并且是不準(zhǔn)確的。D3D API在多數(shù)命令下會(huì)阻塞，甚至是Draw函數(shù)。它會(huì)在一些時(shí)間片上做一些真正的工作，而這往往是不可預(yù)知的。因此，GPU的性能調(diào)試只能用PIX或者是其他專用產(chǎn)品，例如NVIDIA’s NVPerfHUD來進(jìn)行。

顯卡所用的內(nèi)存：

顯卡所用的內(nèi)存可以分為兩大類：本地的和非本地的（相對(duì)于顯卡來說）。在顯卡處理的某些數(shù)據(jù)類型的時(shí)候，需要本地內(nèi)存，例如 幀緩沖。 非本地內(nèi)存，有時(shí)也成為AGP卡槽內(nèi)存(AGP aperture)，可以被顯卡訪問的某些數(shù)據(jù)類型所在的系統(tǒng)內(nèi)存，例如頂點(diǎn)緩沖。本地內(nèi)存要比非本地內(nèi)存快。

本地內(nèi)存通常是在顯卡內(nèi)的，但是有些顯卡可以共享系統(tǒng)內(nèi)存，這通常是平衡速度和價(jià)格之間的選擇。在這種情況下，幀緩存可以存在于系統(tǒng)內(nèi)存中，而不是在本地內(nèi)存中。這種技術(shù)下，顯卡處理某些數(shù)據(jù)的速度比不使用共享內(nèi)存的要慢，因?yàn)閿?shù)據(jù)必須從I/O Bus（例如PCI-Express）上傳輸過來。但是這可以使顯卡成本大大降低。在NVIDIA，這種技術(shù)被稱為TurboCache，而ATI稱之為HyperMemory。

著色器和著色模型：

Shader是運(yùn)行在GPU上的，處理一些D3D流水管線上一些任務(wù)的程序。有三種類型的shader，他們分別對(duì)應(yīng)三種可編程的stage：

Vertex shader (頂點(diǎn)著色器VS) stage, geometry shader (幾何著色器GS) stage, 還有pixel shader(像素著色器PS) stage。其中幾何著色器只能在DX10平臺(tái)上使用。

著色模型（shader model）是在GPU上運(yùn)行的虛擬機(jī)。每個(gè)虛擬機(jī)定義被稱為一種shader profile。并且包含了特定的匯編語言。

著色器的職責(zé)：

著色器通常是流水管線中描述物體表面的部分。例如，一種看起來像木頭的材質(zhì)被稱為木頭著色器（wood shader）。而在D3D中，這些著色語言指令集可以做的事情遠(yuǎn)不止描述物體表面。他們可以用來計(jì)算光照，矩陣轉(zhuǎn)換，頂點(diǎn)動(dòng)畫，進(jìn)行裁切，動(dòng)態(tài)生成新的幾何物體，等等。在Mental ray中，shader按照職責(zé)可以劃分為surface shader, light shader, shader shader, output shader等等。

在D3D中，這三種著色器的職責(zé)劃分并不是很明確。例如，光照計(jì)算過可以在頂點(diǎn)著色器，或者是像素著色器中完成，這取決于應(yīng)用程序的需求。因此，包含各種著色器的著色器集合應(yīng)運(yùn)而生。他們鏈接起來定義了一個(gè)工作流水線。

關(guān)于Direct3D 9 資源和內(nèi)存類型：

D3D支持下列類型的資源：紋理（包括常規(guī)的和渲染目標(biāo)render target），頂點(diǎn)緩沖，索引緩沖，字體，交換鏈（swap chain），狀態(tài)組，深度模板緩沖，特效等等。

有四種內(nèi)存類型（池），資源可以在這里分配：

·???????? 默認(rèn)Default：在顯卡內(nèi)存中，包括AGP卡槽內(nèi)存和本地顯存。在設(shè)備丟失之后，必須被釋放，重構(gòu)。

·???????? 托管Managed：存在于系統(tǒng)內(nèi)存中，按需拷貝到顯存。

·???????? 系統(tǒng)SystemMem：永遠(yuǎn)存在于系統(tǒng)內(nèi)存中，并且不能直接用于渲染?？梢援?dāng)作源或者目標(biāo)拷貝。例如UpdateSurface和UpdateTexture。

·???????? Scrach: 永遠(yuǎn)存在于系統(tǒng)內(nèi)存中，并且不會(huì)被設(shè)備大小或格式限制，例如紋理的2的冪限制。不能把它放到顯存中。

查找資源泄露：

在關(guān)閉一個(gè)基于D3D的應(yīng)用程序時(shí)，D3D調(diào)試運(yùn)行庫會(huì)報(bào)告內(nèi)存泄露。按照以下步驟定位泄漏點(diǎn)。

1.?????? 在DirectX Control Panel中（通常在DXSDK安裝目錄中可以找到），啟用“Use Debug Version of Direct3D 9”并且將Debug Output Level設(shè)置為”More”。確保Break on Memory Leaks被禁用。點(diǎn)擊Apply。

2.?????? 在VS中調(diào)試運(yùn)行應(yīng)用程序。在關(guān)閉應(yīng)用程序之后，查看VS的輸出窗口Direct 3D9: (WARN) : Memory Address:? 00xxxxxx,? IAllocID= xx dwSize = xxxxxxxx;(pid = xxxxx)

3.?????? 每條記錄對(duì)應(yīng)了一個(gè)資源泄漏，查看并記住ID，然后在DirectX Control Panel中輸入ID并且點(diǎn)擊Apply。

4.?????? 再次運(yùn)行程序，重復(fù)以上步驟。程序會(huì)在分配點(diǎn)中斷，你可以檢查哪里遺忘釋放。

5.?????? 當(dāng)你調(diào)試完成之后，別忘了將Break On AllocID設(shè)置為0。

處理設(shè)備丟失（Device Lost）

一個(gè)D3D設(shè)備可以在很多情況下丟失，例如從全屏向窗口轉(zhuǎn)換，一個(gè)電源管理事件，按CTRL+DEL+ALT返回Windows Security Dialog。

必須采取措施去檢查一個(gè)設(shè)備是否丟失，丟失了之后如何恢復(fù)。

方法：在某些地方調(diào)用IDirect3DDevice9::TestCooperativeLevel，例如在每幀開始渲染之前調(diào)用。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備丟失之后，采取下列措施：

1.?????? 釋放所有在Default內(nèi)存中的資源

2.?????? 釋放其他沒有和Default, Managed, SystemMem綁定的資源

3.?????? 調(diào)用IDirect3DDevice9::TestCooperativeLevel去確認(rèn)設(shè)備是否可以被重置如果能，那么調(diào)用IDirect3DDevice9::Reset 如果不能，繼續(xù)等待，然后再嘗試

4.?????? 重新創(chuàng)建需要的資源

渲染目標(biāo)和交換鏈（Render Targets and Swap Chains）

一個(gè)渲染目標(biāo)是一個(gè)用于保存在圖形流水線輸出像素的表面。也就是說，它是一個(gè)顏色數(shù)組。一個(gè)設(shè)備可以有一個(gè)或者多個(gè)活動(dòng)的渲染目標(biāo)，可以通過SetRenderTarget來啟用。一個(gè)用于渲染目標(biāo)的表面只能放在Default池中，有三種渲染目標(biāo)：

·???????? 渲染目標(biāo)表面Render target surfaces（通過CreateRenderTarget創(chuàng)建）

·???????? 渲染目標(biāo)紋理Render target textures（tongguo D3DUSAGE_RENDERTARGET標(biāo)識(shí)來創(chuàng)建）

·???????? 交換鏈Swap chains 交換鏈就是后備緩沖的集合，它們能夠相繼渲染到前緩沖，也就是屏幕上。一個(gè)在交換鏈中的后備緩沖可以當(dāng)作一個(gè)渲染目標(biāo)賦給一個(gè)設(shè)備。但是，不像其他的渲染目標(biāo)，交換鏈可以渲染到屏幕上，因?yàn)榻粨Q鏈?zhǔn)呛痛翱?全屏大小綁定的?？梢詣?chuàng)建多個(gè)交換鏈，注意更改默認(rèn)交換鏈大小會(huì)造成設(shè)備丟失，所以窗口程序會(huì)忽略默認(rèn)的交換鏈，而使用一個(gè)附加的交換鏈來避免這個(gè)問題。渲染目標(biāo)可以被鎖定（用來讀取），但是當(dāng)這個(gè)渲染目標(biāo)是活動(dòng)的話，會(huì)影響系統(tǒng)性能。我們可以根據(jù)需要用IDirect3DDevice9::GetRenderTargetData來將一個(gè)在Default池中的渲染目標(biāo)拷貝出來?？梢允褂肐Direct3DDevice9::StrechRectangle在兩個(gè)在顯卡內(nèi)存中的渲染目標(biāo)中進(jìn)行高效拷貝。

批處理（Batching）

D3D的效率在很大程度上受制于傳給API的幾何模型數(shù)據(jù)的批次上。一個(gè)批處理就是調(diào)用一次DrawPrimitive或者DrawIndexPrimitive。在GPU可以處理數(shù)據(jù)前，CPU花相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間來處理每批數(shù)據(jù)。現(xiàn)在常見的CPU和GPU，可以參考以下數(shù)據(jù)：

·???????? 使用DX9，CPU每秒可以處理50000批次；使用DX10，這個(gè)數(shù)據(jù)是200000。

·???????? 在DX9中，處理2000個(gè)三角形在CPU和GPU所花的時(shí)間大致相等。在DX10中，這個(gè)數(shù)據(jù)是500。簡(jiǎn)單的著色程序使這個(gè)數(shù)字增加，復(fù)雜的著色程序使這個(gè)數(shù)字減少。在CPU和GPU在同一個(gè)批次上花相同時(shí)間的情況下，實(shí)例化（Instancing）可以提高三角形的輸出能力。因?yàn)橐陨显?#xff0c;每個(gè)批次中處理數(shù)據(jù)的數(shù)量越大越好，這樣能夠?qū)⑷切蔚耐掏铝孔畲蠡?/p>

在實(shí)踐中，具體有兩種方式：

·???????? Consolidation合并：將相同性質(zhì)的幾何元素合并起來，通常是將一些屬性進(jìn)行排序的結(jié)果

·???????? Instancing實(shí)例化：將相同的幾何物體，經(jīng)過一些細(xì)微的，不同的變換后畫出多個(gè)實(shí)例來。例如世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換和顏色轉(zhuǎn)換。

頂點(diǎn)，索引緩沖Vertex / Index Buffer

頂點(diǎn)和索引緩沖有兩種類型：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的。

一旦創(chuàng)建之后，靜態(tài)的緩沖使用起來比動(dòng)態(tài)的快一倍。但是，動(dòng)態(tài)緩沖的加鎖和解鎖要比靜態(tài)的快，它們是為更改的每一幀設(shè)計(jì)的，通常被存儲(chǔ)在AGP卡槽內(nèi)存中。經(jīng)常對(duì)靜態(tài)緩沖加解鎖是不明智的，因?yàn)橹挥械闰?qū)動(dòng)完成了所有掛起的命令之后才能返回該緩沖的指針。如果經(jīng)常這樣做，這會(huì)導(dǎo)致CPU和GPU很多不必要的同步，這樣性能將會(huì)變得很差。

為了得到最好的性能，必須采用動(dòng)態(tài)緩存。這樣驅(qū)動(dòng)可以繼續(xù)進(jìn)行并行渲染。使用DISCARD或者是NOOVERWRITING標(biāo)志可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這樣驅(qū)動(dòng)可以在更新數(shù)據(jù)的同時(shí)繼續(xù)處理老的數(shù)據(jù)。

DISCARD：這個(gè)標(biāo)志說明應(yīng)用程序不關(guān)心當(dāng)前緩沖的內(nèi)容。所以在緩沖被渲染的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)可以給應(yīng)用程序一個(gè)全新的緩沖。這個(gè)處理稱之為“buffer renaming”。注意，在實(shí)踐中，驅(qū)動(dòng)傾向于不去釋放“緩沖重命名”中所用的內(nèi)存，因此這個(gè)標(biāo)志必須盡量少用。

NOOVERWRITE：這表示，對(duì)于之前添加的，不帶這個(gè)標(biāo)志的數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序不會(huì)更改它。例如應(yīng)用程序只會(huì)在現(xiàn)有緩沖之后添加數(shù)據(jù)。所以驅(qū)動(dòng)可以繼續(xù)使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染。

CPU和GPU的并行處理

D3D runtime會(huì)將一堆命令做成命令串傳給GPU，這就允許GPU和CPU進(jìn)行并行處理。這樣也是硬件加速渲染這么高效的原因之一。但是，在很多情況下，CPU和GPU必須進(jìn)行同步之后才能做進(jìn)一步的處理。通常來說，應(yīng)該盡量避免這種情況，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致整個(gè)流水管線的刷新，大幅降低性能。例如，對(duì)靜態(tài)緩沖加鎖，這要求GPU先處理完所有的命令之后，才能返回被鎖緩沖的指針。如果用動(dòng)態(tài)緩沖，就可以避免，就像前面講過的一樣。

有一些同步是不可避免的，例如，CPU可能會(huì)需要一些GPU還來不及處理的命令結(jié)果。在這種情況下，用戶會(huì)感到畫面延遲Lag。要避免這種情況，可以在GPU落后兩三幀的情況下調(diào)用Present來強(qiáng)迫CPU等待GPU。因此，調(diào)用Present可能比較慢，但是正式它處理了必要的同步。

狀態(tài)的更換State Changes

不管冗余還是不冗余，狀態(tài)的轉(zhuǎn)換在到達(dá)驅(qū)動(dòng)層的時(shí)候，開銷總是很大。所以在某些層面，狀態(tài)轉(zhuǎn)換必須被過濾。一個(gè)對(duì)狀態(tài)進(jìn)行更換的函數(shù)調(diào)用并不一定會(huì)開銷很大，因?yàn)镈3D Runtime很有可能緩沖這些轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，在真正調(diào)用DrawPrimitive函數(shù)之前不會(huì)去執(zhí)行它。多次的狀態(tài)轉(zhuǎn)換也不會(huì)加大開銷，因?yàn)橹皇褂米詈笠粋€(gè)狀態(tài)值。盡管如此，狀態(tài)轉(zhuǎn)換還是應(yīng)該盡量避免。某些狀態(tài)轉(zhuǎn)換會(huì)比其他的轉(zhuǎn)換的開銷更大。例如，對(duì)于更改處于活動(dòng)狀態(tài)的頂點(diǎn)緩沖和像素緩沖會(huì)導(dǎo)致整個(gè)流水管線的刷新。因?yàn)樵谀承╋@卡上，同一時(shí)間每個(gè)類型只有一個(gè)著色器可以處于活動(dòng)狀態(tài)。一個(gè)圖形流水線可以很長(zhǎng)，花一段時(shí)間才能完成一個(gè)像素的渲染。因此，整個(gè)流水線的刷新需要盡量避免。在不同的顯卡上，某個(gè)狀態(tài)的更新的花費(fèi)差別可能會(huì)很大。另外，D3D的函數(shù)調(diào)用個(gè)數(shù)也必須盡量的少，雖然它的開銷不如達(dá)到驅(qū)動(dòng)層的狀態(tài)更改那么大?？梢允褂脿顟B(tài)塊來減少D3D API的調(diào)用，狀態(tài)塊可以將狀態(tài)的更改集中在一起，并且可以重用。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/ComputerG/archive/2011/03/10/1979608.html

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

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