什麼是硬體加速GPU計劃？用處真的大嗎？實測驚訝

迴歸正題，要說到GPU排程管理，我們就先要了解一下WDDM GPU排程器是什麼。

... 所以，“硬體加速GPU計劃”實質上是一項對Windows圖形架構影響較大的新 ... MdEditor 什麼是硬體加速GPU計劃？用處真的大嗎？實測驚訝 語言:CN/TW/HK 時間 2020-07-0412:45:34 快科技 主題: GPU 本文轉載自超能網，其他媒體轉載需經超能網同意。

在Windows10Version2004中，開發團隊給系統新增了一個名為“硬體加速GPU計劃”的選項，它隱藏在“顯示設定-圖形設定”中，作為一個實驗性的選項提供。

對於這個選項，微軟官方在之前並沒有做太多的解釋，我們也就是道聽途說認為它可以減低顯示延遲什麼什麼的。

在上個月末，終於有官方人員對這個選項進行了完整的解釋，本文就根據官方的這篇博文，講講這個全新的硬體加速GPU計劃選項的具體工作原理和作用，並整合了多家媒體的測試資料，看看它起的作用大小。

“硬體加速GPU計劃” 官方把Hardware-acceleratedGPUscheduling這個詞翻譯成了硬體加速GPU計劃，實際上在這裡scheduling翻成“排程”能夠讓更多人明白它的意思，這也是比較有微軟風味的翻譯了。

迴歸正題，要說到GPU排程管理，我們就先要了解一下WDDMGPU排程器是什麼。

WDDMGPU排程器與命令緩衝佇列 從NT6開始，微軟給Windows引入了一套新的顯示驅動模型，也就是我們現在所熟知的WindowsDisplayDriverModel，簡稱WDDM。

在WDDM出現之前，應用程式可以直接把任務提交到GPU，當時系統只有一個全域性的任務佇列，嚴格按照先到先執行的原則進行任務的排程。

鑑於當時用到GPU的場景基本上就是全屏遊戲或者專業用途的渲染什麼的，這種方案也沒出什麼問題，被沿用了很多年。

現在很多程式都會呼叫GPU 到了應用程式開始普遍利用GPU加速的年代，比如說Windows要直接用GPU加速整個UI介面的渲染了，那麼再用這個全域性任務佇列就會有問題，比如渲染系統介面的任務前面排了一個其他程式提交的任務，那麼GPU會先處理掉那個任務再回頭來處理系統的需求，這會造成整個系統UI的卡頓。

為了妥善地安排GPU工作的優先順序，勢必需要一個新的任務排程器，由它負責安排GPU任務的工作優先順序。

那麼WDDM就引入了那麼一個任務排程器，它以高優先順序執行緒的形式一直執行在CPU上，負責協調、優先處理和排程各種應用程式提交的工作。

從Vista上面的WDDM1.0到Windows10Version2004的WDDM2.7，官方一直都在加強這個排程器的功能。

但這種管理方式存在有一定的限制，主要體現在提交會有額外開銷和任務達到GPU有一定的延遲時間，不過這些限制在實際中都被傳統圖形應用的渲染緩衝佇列給掩蓋了。

緩衝用來存放提前準備好的渲染命令等等內容，在GPU渲染當前幀的時候，CPU已經在準備下一幀、下下幀乃至之後的更多幀數了。

這種方式能夠保證CPU與GPU之間的良好執行並行性，也可降低整體的效能開銷，是現在很常見的GPU呼叫方式。

同時為了降低頻率提交渲染命令帶來的額外效能開銷，一般應用程式會提前準備好多幀的內容一起傳送到佇列中。

這裡產生了問題，緩衝的幀數越多，使用者能夠感受到的延遲越高。

題外話，NVIDIA和AMD兩家在去年都已經在驅動層面提供了對緩衝佇列深度的控制，通過降低緩衝佇列的幀數來實現降低延遲這一目的。

但如果想減少緩衝佇列的深度來降低延遲，又會造成提交開銷增加，影響到效能。

這兩者之間是一個權衡關係，程式可能以更高的頻率每次提交更少的幀數來降低延遲，又可能以較低的頻率每次提交更多的幀數來減少額外的排程、提交開銷。

所以，微軟決定修改其顯示驅動模型的基礎架構，引入了“硬體加速GPU計劃”。

把任務排程交給專用硬體 Windows10Version2004中引入的新選項就是允許系統將絕大多數的排程任務交由GPU專有的硬體排程器去做，Windows將繼續控制程式呼叫GPU的優先順序，但高頻任務將會交由GPU的排程處理器進行管理，它負責各種GPU引擎的量子管理和上下文切換。

在NVIDIA的官方說法中，新的選項就是允許GPU直接管理它自有的記憶體，也就是視訊記憶體，在此之前，視訊記憶體是交給系統來管理的。

要啟用這個新排程方式有兩個先決條件，一個是需要硬體支援：它需要GPU自身有專有的處理排程任務的硬體模組，另一個是驅動支援：系統需要一個符合WDDM2.7標準的顯示驅動。

當你的驅動和硬體都支援時，系統設定裡才會出現這一選項。

另外，引入新的排程方式對驅動模型有一個重大且根本性的改變，在某些時候、某些場景下它可能會產生不可知的效果，因此微軟將其作為一個實驗性的選項，預設情況下是關閉掉的。

目前開發團隊還在比較兩種排程器之間的效能差異，同時也在監控新排程器的可靠性，未來這個選項可能會在支援的硬體上變為預設開啟狀態。

目前支援這一特性的GPU有NVIDIA的PascalGPU和TuringGPU、AMD的RDNAGPU，Intel那邊的情況不明。

實際測試：對高階平臺影響不大 好了，說了那麼多，我們還是來看看這項功能在實際中的表現吧，我們找來了Tom'sHardware和Wccftech兩家媒體的測試資料（以下圖片來自於Tom'sHardware和Wccftech）。

Tom'sHardware這邊使用了三套測試平臺，分別是Corei9-9900K+RTX2080Ti、Ryzen93900X+RTX2080Ti和Corei9-9900K+GTX1050。

從五款遊戲的測試結果來看，基本上沒有使用者可感知的區別。

Wccftech選擇了Corei9-9900K+RTX2080Ti/GTX1650SUPER這樣兩套平臺，在RTX2080Ti上面啟用硬體排程的效能變化並不明顯，但是在GTX1650SUPER這樣一張主流級顯示卡上面則是出現了明顯的提升。

其原因，如果按照NVIDIA方面的說法來解釋，那就是由GPU直接管理視訊記憶體在效率上帶來了一定的提升。

也許，這項功能會為很多主流級平臺帶來可觀的免費效能增幅，而對高階平臺來說，影響是微乎其微的。

總結：仍需時日完善的好技術 所以，“硬體加速GPU計劃”實質上是一項對Windows圖形架構影響較大的新技術，它需要新硬體和新驅動的支援才能夠實現，能夠為平臺帶來一定的效能提升。

但目前它仍然處於測試狀態，GPU廠對它的支援仍然算是剛剛可以用的狀態，還需要官方進一步的優化和完善它。

這也是微軟為次世代圖形應用對系統做出的改變，為了儘可能的降低延遲，讓系統跟上時代的發展。

它是一項好技術，但仍然還有很長的一段路要走。

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