CPU与GPU的同步

CPU与GPU的同步

CPU与GPU这两个处理器不是同步运行的，当CPU要GPU画第10个对象时，GPU可能还在画第一个对象。CPU与GPU不同步现象与是否使用Shader无关，无论是否使用Shader，CPU与GPU都不会同步运行。

CPU调用Direct3D和OpenGL的绘图函数来绘图时，这些指定不会被GPU马上运行，而是存放在某一块内存中，这快内存称为Command Buffer。GPU会一直从Command Buffer中取出CPU所指派的工作。当Command Buffer为空时，GPU就会闲下来。当Command Buffer被塞满时，CPU就不能再下新的命令，这个时候若CPU继续下命令，CPU就会被暂停，知道GPU处理并清除掉一些Command Buffer中的命令后，CPU才能继续运行。

如果CPU和GPU是同步运行的，那就代表有很多时候需要把CPU暂停，等GPU画完才能恢复CPU的运行。例如，如果CPU调用DrawPrimitive画一万个三角形，DrawPrimitive函数需要等GPU把这一万个三角形全部画完才会return。这样CPU在DrawPrimitive运行结束前只是被暂停，没做任何事，浪费了硬件的资源，有效率的做法是CPU调用DrawPrimitive时，DrawPrimitive函数只是把画一万个三角形的指令放在Command Buffer中，指令放好后立即return，让CPU做其他的事情。只要Command Buffer够大、CPU新增指令和GPU绘图的速度配合好，CPU和GPU就可以同时完成各自的工作。

CPU和GPU的不同步现象对Shader的编写事实上没有太大影响，不过要了解这个问题。C++代码在试图改变显示内存中的贴图和顶点数据时，有可能这些数据正被GPU使用。这个时候强制更新的话，会得到错误的绘图结果。如果要CPU暂停等到GPU更新完后更新数据，会拖慢程序的运行速度。有时我们会使用double buffer的方法，让CPU和GPU不同时存取一块内存。CPU更新buffer1的时候让GPU读取buffer2，下一个画面是CPU更新buffer2，GPU读取buffer1。虽然这样会让画面显示的数据慢一步，但是在视觉上没有太大的影响。通常游戏的帧数是30到60，画面反映慢一步，等于只是慢了1/30 - 1/60秒，几乎不会感觉到。

----摘自《3D绘图程序设计》