Отправка разных типов ресурсов

Статья
11/10/2023

Показывает, как использовать один буфер для отправки данных буфера констант и данных буфера вершин в GPU, а также правильное выделение и размещение данных в буферах. Использование одного буфера повышает гибкость использования памяти и обеспечивает приложения с более жестким контролем над использованием памяти. Также показаны различия между моделями Direct3D 11 и Direct3D 12 для отправки различных типов ресурсов.

Отправка различных типов ресурсов

В Direct3D 12 создается один буфер для размещения различных типов данных ресурсов для отправки, а данные ресурсов копируются в один и тот же буфер аналогичным образом для разных данных ресурсов. Затем создаются отдельные представления для привязки этих данных ресурсов к графическому конвейеру в модели привязки ресурсов Direct3D 12.

В Direct3D 11 вы создаете отдельные буферы для различных типов данных ресурсов (обратите внимание на различные BindFlags используемые в приведенном ниже примере кода Direct3D 11), явно привязывая каждый буфер ресурсов к графическому конвейеру и обновляя данные ресурсов с различными методами на основе различных типов ресурсов.

В Direct3D 12 и Direct3D 11 следует использовать ресурсы отправки только в том случае, когда ЦП будет записывать данные один раз, а GPU будет читать его один раз.

В некоторых случаях

GPU будет считывать данные несколько раз или
GPU не считывает данные линейно или
Отрисовка значительно ограничена GPU.

В таких случаях лучше использовать ID3D12GraphicsCommandList::CopyTextureRegion или ID3D12GraphicsCommandList::CopyBufferRegion, чтобы скопировать данные буфера отправки в ресурс по умолчанию.

Ресурс по умолчанию может находиться в физической памяти видео на дискретных GPU.

Пример кода: Direct3D 11

// Direct3D 11: Separate buffers for each resource type.

void main()
{
    // ...

    // Create a constant buffer.
    float constantBufferData[] = ...;

    D3D11_BUFFER_DESC constantBufferDesc = {0};  
    constantBufferDesc.ByteWidth = sizeof(constantBufferData);  
    constantBufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC;  
    constantBufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER;  
    constantBufferDesc.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;  

    ComPtr<ID3D11Buffer> constantBuffer;
    d3dDevice->CreateBuffer(  
        &constantBufferDesc,  
        NULL,
        &constantBuffer  
        );

    // Create a vertex buffer.
    float vertexBufferData[] = ...;

    D3D11_BUFFER_DESC vertexBufferDesc = { 0 };
    vertexBufferDesc.ByteWidth = sizeof(vertexBufferData);
    vertexBufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC;
    vertexBufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;

    ComPtr<ID3D11Buffer> vertexBuffer;
    d3dDevice->CreateBuffer(
        &vertexBufferDesc,
        NULL,
        &vertexBuffer
        );

    // ...
}

void DrawFrame()
{
    // ...

    // Bind buffers to the graphics pipeline.
    d3dDeviceContext->VSSetConstantBuffers(0, 1, constantBuffer.Get());
    d3dDeviceContext->IASetVertexBuffers(0, 1, vertexBuffer.Get(), ...);

    // Update the constant buffer.
    D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedResource;  
    d3dDeviceContext->Map(
        constantBuffer.Get(),
        0, 
        D3D11_MAP_WRITE_DISCARD,
        0,
        &mappedResource
        );
    memcpy(mappedResource.pData, constantBufferData,
        sizeof(contatnBufferData));
    d3dDeviceContext->Unmap(constantBuffer.Get(), 0);  

    // Update the vertex buffer.
    d3dDeviceContext->UpdateSubresource(
        vertexBuffer.Get(),
        0,
        NULL,
        vertexBufferData,
        sizeof(vertexBufferData),
        0
    );

    // ...
}

Пример кода: Direct3D 12

// Direct3D 12: One buffer to accommodate different types of resources

ComPtr<ID3D12Resource> m_spUploadBuffer;
UINT8* m_pDataBegin = nullptr;    // starting position of upload buffer
UINT8* m_pDataCur = nullptr;      // current position of upload buffer
UINT8* m_pDataEnd = nullptr;      // ending position of upload buffer

void main()
{
    //
    // Initialize an upload buffer
    //

    InitializeUploadBuffer(64 * 1024);

    // ...
}

void DrawFrame()
{
    // ...

    // Set vertices data to the upload buffer.

    float vertices[] = ...;
    UINT verticesOffset = 0;
    ThrowIfFailed(
        SetDataToUploadBuffer(
            vertices, sizeof(float), sizeof(vertices) / sizeof(float),
            sizeof(float), 
            verticesOffset
            ));

    // Set constant data to the upload buffer.

    float constants[] = ...;
    UINT constantsOffset = 0;
    ThrowIfFailed(
        SetDataToUploadBuffer(
            constants, sizeof(float), sizeof(constants) / sizeof(float), 
            D3D12_CONSTANT_BUFFER_DATA_PLACEMENT_ALIGNMENT, 
            constantsOffset
            ));

    // Create vertex buffer views for the new binding model.

    D3D12_VERTEX_BUFFER_VIEW vertexBufferViewDesc = {
        m_spUploadBuffer->GetGPUVirtualAddress() + verticesOffset,
        sizeof(vertices), // size
        sizeof(float) * 4,  // stride
    };

    commandList->IASetVertexBuffers( 
        0,
        1,
        &vertexBufferViewDesc,
        ));

    // Create constant buffer views for the new binding model.

    D3D12_CONSTANT_BUFFER_VIEW_DESC constantBufferViewDesc = {
        m_spUploadBuffer->GetGPUVirtualAddress() + constantsOffset,
        sizeof(constants) // size
         };

    d3dDevice->CreateConstantBufferView(
        &constantBufferViewDesc,
        ...
        ));

    // Continue command list building and execution ...
}

//
// Create an upload buffer and keep it always mapped.
//

HRESULT InitializeUploadBuffer(SIZE_T uSize)
{
    HRESULT hr = d3dDevice->CreateCommittedResource(
         &CD3DX12_HEAP_PROPERTIES( D3D12_HEAP_TYPE_UPLOAD ),    
               D3D12_HEAP_FLAG_NONE, 
               &CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer( uSize ), 
               D3D12_RESOURCE_STATE_GENERIC_READ, nullptr,  
               IID_PPV_ARGS( &m_spUploadBuffer ) );

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        void* pData;
        //
        // No CPU reads will be done from the resource.
        //
        CD3DX12_RANGE readRange(0, 0);
        m_spUploadBuffer->Map( 0, &readRange, &pData ); 
        m_pDataCur = m_pDataBegin = reinterpret_cast< UINT8* >( pData );
        m_pDataEnd = m_pDataBegin + uSize;
    }
    return hr;
}

//
// Sub-allocate from the buffer, with offset aligned.
//

HRESULT SuballocateFromBuffer(SIZE_T uSize, UINT uAlign)
{
    m_pDataCur = reinterpret_cast< UINT8* >(
        Align(reinterpret_cast< SIZE_T >(m_pDataCur), uAlign)
        );

    return (m_pDataCur + uSize > m_pDataEnd) ? E_INVALIDARG : S_OK;
}

//
// Place and copy data to the upload buffer.
//

HRESULT SetDataToUploadBuffer(
    const void* pData, 
    UINT bytesPerData, 
    UINT dataCount, 
    UINT alignment, 
    UINT& byteOffset
    )
{
    SIZE_T byteSize = bytesPerData * dataCount;
    HRESULT hr = SuballocateFromBuffer(byteSize, alignment);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        byteOffset = UINT(m_pDataCur - m_pDataBegin);
        memcpy(m_pDataCur, pData, byteSize); 
        m_pDataCur += byteSize;
    }
    return hr;
}

//
// Align uLocation to the next multiple of uAlign.
//

UINT Align(UINT uLocation, UINT uAlign)
{
    if ( (0 == uAlign) || (uAlign & (uAlign-1)) )
    {
        ThrowException("non-pow2 alignment");
    }

    return ( (uLocation + (uAlign-1)) & ~(uAlign-1) );
}

Обратите внимание на использование вспомогательных структур CD3DX12_HEAP_PROPERTIES и CD3DX12_RESOURCE_DESC.

Константы

Чтобы задать константы, вершины и индексы в куче отправки или чтения, используйте следующие API.

Ресурсы

Ресурсы — это концепция Direct3D, которая абстрагирует использование физической памяти GPU. Ресурсы требуют виртуального адресного пространства GPU для доступа к физической памяти. Создание ресурсов является свободным потоком.

Существует три типа ресурсов в отношении создания виртуальных адресов и гибкости в Direct3D 12.

Выделенные ресурсы

Выделенные ресурсы — это наиболее распространенная идея ресурсов Direct3D в поколениях. Создание такого ресурса выделяет диапазон виртуальных адресов, неявную кучу достаточно большой, чтобы соответствовать всему ресурсу, и фиксирует диапазон виртуальных адресов в физической памяти, инкапсулированной кучей. Свойства неявной кучи должны быть переданы для сопоставления функционального четности с предыдущими версиями Direct3D. См. раздел ID3D12Device::CreateCommittedResource.

Зарезервированные ресурсы

Зарезервированные ресурсы эквивалентны ресурсам Direct3D 11 с плитками. При создании выделяется только диапазон виртуальных адресов и не сопоставляется с кучей. Приложение сопоставляет такие ресурсы с кучами позже. Возможности таких ресурсов в настоящее время не изменяются с Direct3D 11, так как их можно сопоставить с кучей при детализации плитки 64 КБ с Помощью UpdateTileMappings. Обратитесь к ID3D12Device::CreateReservedResource.

Размещение ресурсов

Новые возможности Direct3D 12 позволяют создавать кучи отдельно от ресурсов. После этого можно найти несколько ресурсов в одной куче. Это можно сделать, не создавая плитки или зарезервированные ресурсы, позволяя создавать возможности для всех типов ресурсов, которые могут создаваться непосредственно приложением. Несколько ресурсов могут перекрываться, и для правильного использования физической памяти необходимо использовать ID3D12GraphicsCommandList::ResourceBarrier. См. раздел ID3D12Device::CreatePlacedResource.

Отражение размера ресурса

Необходимо использовать отражение размера ресурсов, чтобы понять, сколько текстур пространства с неизвестными макетами текстур требуются в кучах. Буферы также поддерживаются, но в основном в качестве удобства.

Вы должны знать о крупных несоответствиях выравнивания, чтобы помочь упаковать ресурсы более плотно.

Например, массив с одним элементом с однобайтовым буфером возвращает размер 64 КБ и выравнивание 64 КБ, так как буферы могут быть выровнены только 64 КБ.

Кроме того, массив элементов с двумя однотексельными 64 КБ выровненными текстурами и однотексельными 4 МБ выровненными текстурными отчетами по разным размерам в зависимости от порядка массива. Если выровненные текстуры размером 4 МБ находится в середине, результирующий размер составляет 12 МБ. В противном случае результирующий размер составляет 8 МБ. Возвращаемое выравнивание всегда будет 4 МБ, супермножеством всех выравниваний в массиве ресурсов.

Ссылка на следующие API.

Выравнивание буфера

Ограничения выравнивания буфера не изменились с Direct3D 11, в частности:

4 МБ для нескольких примеров текстур.
64 КБ для одно примеров текстур и буферов.

Подлокация в буферах

Поделиться через

Отправка разных типов ресурсов

Отправка различных типов ресурсов

Пример кода: Direct3D 11

Пример кода: Direct3D 12

Константы

Ресурсы

Выделенные ресурсы

Зарезервированные ресурсы

Размещение ресурсов

Отражение размера ресурса

Выравнивание буфера

Обратная связь

Дополнительные ресурсы

Поделиться через

Отправка разных типов ресурсов

Отправка различных типов ресурсов

Пример кода: Direct3D 11

Пример кода: Direct3D 12

Константы

Ресурсы

Выделенные ресурсы

Зарезервированные ресурсы

Размещение ресурсов

Отражение размера ресурса

Выравнивание буфера

См. также

Обратная связь

Дополнительные ресурсы