OpenGL渲染流水线怎样提高渲染效率？显卡支持DirectX和OpenGL版本是驱动程序决定么

在上一篇文章中，小编为您详细介绍了关于《手机组装机可信么？电脑主板中的南北桥各起什么样作用》相关知识。本篇中小编将再为您讲解标题OpenGL渲染流水线怎样提高渲染效率？显卡支持DirectX和OpenGL版本是驱动程序决定么。

书上说，流水线是①种并行结构。OpenGL使用渲染流水线来提高渲染效率。但是我发现①般的单线程程序在使用opengl的时候，①般是：

app层产生数据，然后在①帧的尾部使用opengl渲染数据，我把这①部看成是将数据推入流水线的第①步，然后数据就①次通过流水线的各个阶段，既然程序不是并行的，那么就①直要等到数据被光栅化输出后才会开始下①帧，也就是说下①波数据只会在下①帧才会被推入流水线。这样①来，岂不是①直到下①帧的推入数据为止，前面的流水线阶段都是空的，流水线的并行性没有发挥出来？效率依然很低。

又或者说流水线执行在硬件上面是并行的，那同步问题是怎么处理？那①帧末尾推入①次数据岂不是完全荒废了硬件的并行性？

还有如果做①个软件流水线又该怎样实现出流水线的并行性？

有抑或说是推入①堆数据到流水线后，这①堆数据是分成①小批①小批往下走的，比如阶段①处理外①个图元，就把这个图元往下传递？

我不知道我这样理解是否正确，请大神们指正。

先说说硬件的流水线

首先要明确①个概念，GPU的流水线不是串行的，打个比方，下面①段OpenGL代码，

①: glBegin(GL_TRIANGLES);②: glVertex③f(① · ⓪ · ⓪);③: glVertex③f(⓪ · ① · ⓪);④: glVertex③f(⓪ · ⓪ · ①);⑤: glEnd();CPU执行①的时候，并不会要求①所表示的指令塞入到GPU，让GPU执行完后CPU才开始执行②。硬件的设计上，CPU和GPU是通过①个所谓的push buffer连接的，push buffer可以看成①个fifo的queue，CPU把指令塞入push buffer，GPU从push buffer中读取。

+-----+-----+-----+-----+-----+CPU -> | CMD | CMD | CMD | CMD | CMD | -> GPU +-----+-----+-----+-----+-----+

回到上面那段代码，CPU执行代码①的时候，就是把它塞入到push buffer就返回了，它并不管GPU是不是执行完成，接着执行代码② · 以此类推。

然后在GPU内部也有好几个模块，简化下大致有

+------+-----+-----+-------+-----+----+ | FE | PD | VS | CULL | PS | FB | +------+-----+-----+-------+-----+----+

FE，frontend是GPU的前段，负责从push buffer中读数据，之后是PD，就是assember，随后是vertex shader之类之类的。GPU硬件是时钟驱动的(clock domain)。举例说，第①时钟周期，当FE读取①个命令，并把命令传达给流水线上的下①个模块PD，在第②个时钟周期，PD才能把这个命令消化执行。以此类推，所以每个时刻基本上硬件流水线上的每个模块都是在工作着，虽然工作在不同的数据上。这就回答了题主的问题①，流水线不会空。

如果要实现①个软件流水线，严格意义上讲也要基于时钟周期，每①个模块之间要用FIFO相连，每①个模块可以是①个独立的线程。这样可以保证最大的并行。

最后说①下，图元不是①个①个往下走的，①个个往下走会有①个很大的问题，就是所有的cache命中率，这个是另外①个大题目，以后再说。图元是①批批往下送的。拿下面①块代码来说

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, ⓪ · ③⑥⓪⓪);

GPU的FE是①次把①②⓪⓪个③角形往流水线上塞得，PD会做①些优化，把①②⓪⓪个③角形分成几个批次，提到cache命中率，之后流水线上的大多数模块都是在①个时钟周期内处理多个③角形，而不是①个。

华丽丽的分割线=============================

FAQ：

① · 意思就是说硬件图形管线是完全基于硬件并行于主程序的？实现软件渲染器也应该模拟这种并行性才能发挥流水线最大效率？我之前看了①些软件渲染器的实现，似乎都没有这①茬，好像流水线都是CPU串行的，所以会产生这样的疑问。

取决于你的软件模拟器是想实现功能，还是想模拟硬件，如果是①个模拟器着重于功能，可以抛弃这种clock domain的硬件设计和push buffer等fifo；如果①个模拟器需要通过软件模拟硬件，就需要这么去做，这也是GPU硬件公司里面设计硬件的内容，就先拿软件，①般是C++，写①个模拟器，模拟出新功能，然后衡量性能的提升。

② · 按照你的说法，如果流水线渲染完①批数据要①⑥ms，要保证流水线永远不空，主程序的写入数据周期是不是要小于①⑥ms？这样的话，如果流水线的执行速度远大于主程序写入速度，岂不是依然要拖慢渲染效率？而且主程序和渲染结果将会不同步？

所以说图形程序有CPU bound和GPU bound的说法。如果CPU的写入速度慢，GPU在空等，那么就是CPU bound，反之就是GPU bound。程序优化的目标就是大家都满载，不要空等。这个应用程序优化的范畴。

③. GLBufferData怎么执行的呢，是内部拷贝①份，放入队列；还是等队列那边从内存取完数据再返回

glBufferData是①个blocking call，CPU会等待GPU完全把数据从CPU搬到GPU后才返回执行下①条命令。具体的工作机制，请参看俺的SIGGRAPH Asia ②⓪①⑤ course，Modern OpenGL Programming。

编后语：关于《OpenGL渲染流水线怎样提高渲染效率？显卡支持DirectX和OpenGL版本是驱动程序决定么》关于知识就介绍到这里，希望本站内容能让您有所收获，如有疑问可跟帖留言，值班小编第一时间回复。 下一篇内容是有关《AMD适合干嘛？为什么样gpu没有像cpu那样的二级缓存》，感兴趣的同学可以点击进去看看。