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微软在Direct3D 12新增工作图功能,解除GPU与 CPU 通信带宽限制

发布时间:2023-06-28 11:13:00来源:
6 月 28 日消息,微软计划在 3D 图形程序开发接口 Direct3D 12 中加入工作图(Work Graphs)功能,这项功能可解除目前 GPU 程序开发模型中的限制,让 GPU 通用运算能够处理更多的工作负载,更广泛地被应用。

注意到,在传统情况下,GPU 的工作负载需要由 CPU 决定,即 GPU 运算的每一个结果,都需要传输给 CPU 进行分析解读,在此之后重新传输到 GPU,并进行下一轮工作。虽然这种情况在当下并不会产生肉眼可见的滞后,但实际上还是增加了 GPU 和 CPU 之间的带宽开销,且因为传输速度,CPU 及 GPU 的性能释放实际上也会受到一定限制。

▲ 图源 微软

例如 Epic Games 所开发的虚幻引擎 5,已经将这一套 GPU 与 CPU 之间的协作传输带宽吃尽。例如中的虚拟化几何技术 Nanite 以及全局光照解决方案 Lumen,需要由 CPU 发出一系列独立的调度,因此虽然能产生极佳的画面效果,但归根结底,实际上已经到了架构的极限,因此这些技术难以在未来进行本质上的更新,只能进行一些小修小补。

▲ 图源 虚幻引擎 5 演示 DEMO

在 Direct3D 12 之前,实际上已经出现了名为 ExecuteIndirect 的指令,允许 GPU 在不需要 CPU 介入的情况下,依据先前 GPU 的运算结果,决定所要执行的工作负载。该指令可以使运算更有效率,同时最大限度提升 GPU 的利用率。而如今微软“站在巨人的肩膀上”,推出了 Direct3D 12。

新的工作图(Work Graphs)是供 GPU 运作的着色器线程,一旦 GPU 处于空闲状态,系统便能够绕过 CPU,让 GPU 自行处理先前的运算结果,相对可以更容易表达出开发者所设计的算法意图和结构,也又不会过度造成开发者的负担。

▲ 图源微软

▲ 图源微软

微软提到,这种模型的异步性,让系统拥有更大的自由度,决定执行工作的最佳方法。但当下工作图的兼容性有限,且目前还在早期预览阶段,更多用于商企软件,尚未落地于“游戏娱乐”,因此还需要一段时间的发展。

据悉,AMD、英伟达、英特尔和高通四大芯片厂商都参与了工作图的设计。AMD 显卡驱动程序目前已经率先支持工作图,他们已在 AMD Radeon RX 7000 系列显卡的 Adrenalin 版本驱动程序中加入了相关 API,同时也有相对应的文件供开发者阅读。

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