微軟計(jì)劃在 3D 圖形程序開發(fā)接口 Direct3D 12 中加入工作圖(Work Graphs)功能,這項(xiàng)功能可解除目前 GPU 程序開發(fā)模型中的限制,讓 GPU 通用運(yùn)算能夠處理更多的工作負(fù)載,更廣泛地被應(yīng)用。
在傳統(tǒng)情況下,GPU 的工作負(fù)載需要由 CPU 決定,即 GPU 運(yùn)算的每一個(gè)結(jié)果,都需要傳輸給 CPU 進(jìn)行分析解讀,在此之后重新傳輸?shù)?GPU,并進(jìn)行下一輪工作。雖然這種情況在當(dāng)下并不會(huì)產(chǎn)生肉眼可見的滯后,但實(shí)際上還是增加了 GPU 和 CPU 之間的帶寬開銷,且因?yàn)閭鬏斔俣龋珻PU 及 GPU 的性能釋放實(shí)際上也會(huì)受到一定限制。
例如 Epic Games 所開發(fā)的虛幻引擎 5,已經(jīng)將這一套 GPU 與 CPU 之間的協(xié)作傳輸帶寬吃盡。例如中的虛擬化幾何技術(shù) Nanite 以及全局光照解決方案 Lumen,需要由 CPU 發(fā)出一系列獨(dú)立的調(diào)度,因此雖然能產(chǎn)生極佳的畫面效果,但歸根結(jié)底,實(shí)際上已經(jīng)到了架構(gòu)的極限,因此這些技術(shù)難以在未來進(jìn)行本質(zhì)上的更新,只能進(jìn)行一些小修小補(bǔ)。
在 Direct3D 12 之前,實(shí)際上已經(jīng)出現(xiàn)了名為 ExecuteIndirect 的指令,允許 GPU 在不需要 CPU 介入的情況下,依據(jù)先前 GPU 的運(yùn)算結(jié)果,決定所要執(zhí)行的工作負(fù)載。該指令可以使運(yùn)算更有效率,同時(shí)最大限度提升 GPU 的利用率。而如今微軟“站在巨人的肩膀上”,推出了 Direct3D 12。
新的工作圖(Work Graphs)是供 GPU 運(yùn)作的著色器線程,一旦 GPU 處于空閑狀態(tài),系統(tǒng)便能夠繞過 CPU,讓 GPU 自行處理先前的運(yùn)算結(jié)果,相對(duì)可以更容易表達(dá)出開發(fā)者所設(shè)計(jì)的算法意圖和結(jié)構(gòu),也又不會(huì)過度造成開發(fā)者的負(fù)擔(dān)。
微軟提到,這種模型的異步性,讓系統(tǒng)擁有更大的自由度,決定執(zhí)行工作的最佳方法。但當(dāng)下工作圖的兼容性有限,且目前還在早期預(yù)覽階段,更多用于商企軟件,尚未落地于“游戲娛樂”,因此還需要一段時(shí)間的發(fā)展。
據(jù)悉,AMD、英偉達(dá)、英特爾和高通四大芯片廠商都參與了工作圖的設(shè)計(jì)。AMD 顯卡驅(qū)動(dòng)程序目前已經(jīng)率先支持工作圖,他們已在 AMD Radeon RX 7000 系列顯卡的 Adrenalin 版本驅(qū)動(dòng)程序中加入了相關(guān) API,同時(shí)也有相對(duì)應(yīng)的文件供開發(fā)者閱讀。
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