D3D Lock Pool

一 pool

 

D3D RUTIME的内存类型，分为3种，VIDEO MEMORY（VM）、AGP MEMORY（AM）和SYSTEM MEMORY（SM），
所有D3D资源都创建在这3种内存之中，在创建资源时，我们可以指定如下存储标志，
D3DPOOL_DEFAULT、D3DPOOL_MANAGED、D3DPOOL_SYSTEMMEM和D3DPOOL_SCRATCH。
VM就是位于显卡上的显存，CPU只能通过AGP或PCI-E总线访问到，读写速度都是非常慢的，
CPU连续写VM稍微快于读，因为CPU写VM时会在CACHE中分配32或64个字节（取决于CACHE LINE长度）
的写缓冲，当缓冲满后会一次性写入VM；SM就是系统内存，CPU读写都非常快，
因为SM是被CACHE到2级缓冲的，但GPU却不能直接访问到系统缓冲，所以创建在SM中的资源，
GPU是不能直接使用的；AM是最麻烦的一个类型，AM实际也存在于系统内存中，
但这部分MEM不会被CPU CACHE，意味着CPU读写AM都会写来个CACHE MISSING然后才通过内存总线访问AM，
所以CPU读写AM相比SM会比较慢，但连续的写会稍微快于读，
原因就是CPU写AM使用了“write combining”，而且GPU可以直接通过AGP或PCI-E总线访问AM。

如果我们使用D3DPOOL_DEFAULT来创建资源，则表示让D3D RUNTIME根据我们指定的资源使用
方法来自动使用存储类型，一般是VM或AM，系统不会在其他地方进行额外备份，当设备丢失后，
这些资源内容也会被丢失掉。但系统并不会在创建的时候使用D3DPOOL_SYSTEMMEM或D3DPOOL_MANAGED
来替换它，注意他们是完全不同的POOL类型，创建到D3DPOOL_DEFAULT中的纹理是不能被CPU LOCK的，
除非是动态纹理。但创建在D3DPOOL_DEFAULT中的VB IB RENDERTARGET BACK BUFFERS可以被LOCK。
当你用D3DPOOL_DEFAULT创建资源时，如果显存已经使用完毕，则托管资源会被换出显存来释放足够的空间。
D3DPOOL_SYSTEMMEM和D3DPOOL_SCRATCH都是位于SM中的，其差别是使用D3DPOOL_SYSTEMMEM时，
资源格式受限于Device性能，因为资源很可能会被更新到AM或VM中去供图形系统使用，
但SCRATCH只受RUNTIME限制，所以这种资源无法被图形系统使用。
D3DRUNTIME会优化D3DUSAGE_DYNAMIC 资源，一般将其放置于AM中，但不敢完全保证。
另外为什么静态纹理不能被LOCK，动态纹理却可以，都关系到D3D RUNTIME的设计，
在后面D3DLOCK说明中会叙述。

D3DPOOL_MANAGED表示让D3D RUNTIME来管理资源，被创建的资源会有2份拷贝，一份在SM中，
一份在VM/AM中，创建的时候被放置L在SM，在GPU需要使用资源时D3D RUNTIME自动将数据拷贝到
VM中去，当资源被GPU修改后，RUNTIME在必要时自动将其更新到SM中来，
而在SM中修改后也会被UPDATE到VM去中。所以被CPU或者GPU频发修改的数据，
一定不要使用托管类型，这样会产生非常昂贵的同步负担。当LOST DEVICE发生后，
RESET时RUNTIME会自动利用SM中的COPY来恢复VM中的数据

 

二 lock

 

如果LOCK DEFAULT资源会发生什么情况呢？DEFAULT资源可能在VM或AM中，如果在VM中，
必须在系统内容中开辟一个临时缓冲返回给数据，当应用程序将数据填充到临时缓冲后，
UNLOCK的时候，RUNTIME会将临时缓冲的数据传回到VM中去，如果资源D3DUSAGE属性不是WRITEONLY的，
则系统还需要先从VM里拷贝一份原始数据到临时缓冲区，这就是为什么不指定WRITEONLY会降低
程序性能的原因。CPU写AM也有需要注意的地方，因为CPU写AM一般是WRITE COMBINING，
也就是说将写缓冲到一个CACHE LINE上，当CACHE LINE满了之后才FLUSH到AM中去，
第一个要注意的就是写数据必须是WEAK ORDER的（图形数据一般都满足这个要求），
据说D3DRUNTIME和NV DIRVER有点小BUG，就是在CPU没有FLUSH到AM时，GPU就开始绘制相关资源产生
的错误，这时请使用SFENCE等指令FLUSH CACHE LINE。第二请尽量一次写满一个CACHE LINE，
否则会有额外延迟，因为CPU每次必须FLUSH整个CACHE LINE到目标，但如果我们只写了LINE中部分字节，
CPU必须先从AM中读取整个LINE长数据COMBINE后重新FLUSH。第三尽可能顺序写，
随机写会让WRITE COMBINING反而变成累赘，如果是随机写资源，不要使用D3DUSAGE_DYNAMIC创建，
请使用D3DPOOL_MANAGED，这样写会完全在SM中完成。

普通纹理（D3DPOOL_DEFAULT）是不能被锁定的，因为其位于VM中，只能通过UPDATESURFACE和
UPDATETEXTURE来访问，为什么D3D不让我们锁定静态纹理，却让我们锁定静态VB IB呢？我猜测可能
有2个方面的原因，第一就是纹理矩阵一般十分庞大，且纹理在GPU内部已二维方式存储；
第二是纹理在GPU内部是以NATIVE FORMAT方式存储的，并不是明文enRGBA格式。动态纹理因为表明
这个纹理需要经常修改，所以D3D会特别存储对待，高频率修改的动态纹理不适合用动态属性创建，
在此分两种情况说明，一种是GPU写入的RENDERTARGET，一种是CPU写入的TEXTURE VIDEO，
我们知道动态资源一般是放置在AM中的，GPU访问AM需要经过AGP/PCI-E总线，速度较VM慢许多，
而CPU访问AM又较SM慢很多，如果资源为动态属性，意味着GPU和CPU访问资源会持续的延迟，
所以此类资源最好以D3DPOOL_DEFAULT和D3DPOOL_SYSTEMMEM各创建一份，自己手动进行双向更新更好。
千万别 RENDERTARGET以D3DPOOL_MANAGED 属性创建，这样效率极低，原因自己分析。
而对于改动不太频繁的资源则推荐使用DEFAULT创建，自己手动更新，因为一次更新的效率损
失远比GPU持续访问AM带来的损失要小。

不合理的LOCK会严重影响程序性能，因为一般LOCK需要等待COMMAND BUFFER前面的绘制指令全部
执行完毕才能返回，否则很可能修改正在使用的资源，从LOCK返回到修改完毕UNLOCK这段时间GPU
全部处于空闲状态，没有合理使用GPU和CPU的并行性，DX8.0引进了一个新的LOCK标志D3DLOCK_DISCARD，
表示不会读取资源，只会全写资源，这样驱动和RUNTIME配合来了个瞒天过海，立即返回给应用程序
另外块VM地址指针，而原指针在本次UNLOCK之后被丢弃不再使用，这样CPU LOCK无需等待GPU使用
资源完毕，能继续操作图形资源（顶点缓冲和索引缓冲），这技术叫VB IB换名（renaming）。