window 显示驱动开发-GDI 硬件加速

Windows 7 引入的 GDI 硬件加速功能在图形处理单元 (GPU) 上提供加速的核心图形设备接口 (GDI) 操作。

若要指示 GPU 和驱动程序支持此功能，显示微型端口驱动程序必须将DXGKDDI_INTERFACE_VERSION设置为 >= DXGKDDI_INTERFACE_VERSION_WIN7。

显示微型端口驱动程序还应将 DXGK_PRESENTATIONCAPS-SupportKernelModeCommandBuffer> 设置为 TRUE，以指示它支持 GDI 硬件加速命令缓冲区处理。仅当存在缓存一致的 GPU 光圈段且 CPU 访问 GPU 内存时不会造成重大性能损失时，驱动程序才应报告此类支持。

一、驱动能力声明

1.1 版本标识设置

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// 在DriverEntry中明确声明接口版本
DRIVER_INITIALIZATION_DATA InitData = {0};
InitData.Version = DXGKDDI_INTERFACE_VERSION_WIN7;  // 必须≥0x700

1.2 能力位配置

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// 在DxgkDdiQueryAdapterInfo中设置
DXGK_PRESENTATIONCAPS caps = {0};
caps.SupportKernelModeCommandBuffer = TRUE;  // 关键标志
caps.GdiHwAccelerationLevel = DXGK_GDIACCEL_FULL;

二、核心数据结构

2.1 GDI操作参数结构

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classDiagram
    class DXGK_GDIARG_BITBLT {
        +RECT SrcRect
        +RECT DstRect
        +DWORD Rop
        +DWORD SrcPitch
        +DWORD DstPitch
    }
    class DXGK_RENDERKM_COMMAND {
        +DXGK_RENDERKM_OPERATION OpCode
        +union {
            DXGK_GDIARG_BITBLT BitBlt
            DXGK_GDIARG_ALPHABLEND AlphaBlend
        }
    }

三、关键函数实现

3.1 内核模式渲染入口

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NTSTATUS DxgkDdiRenderKm(
    _In_ HANDLE hContext,
    _Inout_ DXGKARG_RENDER* pRender)
{
    // 1. 验证命令缓冲区
    if (pRender->CommandLength < sizeof(DXGK_RENDERKM_COMMAND)) {
        return STATUS_INVALID_BUFFER_SIZE;
    }

    // 2. 解析GDI命令
    PDXGK_RENDERKM_COMMAND pCmd = (PDXGK_RENDERKM_COMMAND)pRender->pCommand;
    switch (pCmd->OpCode) {
        case DXGK_GDIOP_BITBLT:
            return HandleBitBlt(hContext, &pCmd->BitBlt);
        case DXGK_GDIOP_ALPHABLEND:
            return HandleAlphaBlend(hContext, &pCmd->AlphaBlend);
        default:
            return STATUS_INVALID_PARAMETER;
    }
}

3.2 位块传输加速示例

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NTSTATUS HandleBitBlt(HANDLE hContext, DXGK_GDIARG_BITBLT* pArgs) {
    // 1. 获取表面信息
    DXGK_GDI_SURFACE_INFO srcInfo, dstInfo;
    GetSurfaceInfo(pArgs->hSrcSurface, &srcInfo);
    GetSurfaceInfo(pArgs->hDstSurface, &dstInfo);

    // 2. 构建DMA命令
    DMA_BUFFER cmd = BuildGdiBitBltCmd(
        srcInfo.gpuAddress + pArgs->SrcRect.top * srcInfo.Pitch,
        dstInfo.gpuAddress + pArgs->DstRect.top * dstInfo.Pitch,
        pArgs->Rop,
        pArgs->SrcRect.right - pArgs->SrcRect.left,
        pArgs->SrcRect.bottom - pArgs->SrcRect.top);

    // 3. 提交到硬件队列
    return SubmitDmaBuffer(hContext, &cmd);
}

四、内存管理要求

4.1 缓存一致性配置

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// 在DxgkDdiCreateAllocation中设置
if (pAllocInfo->Flags.GdiSurface) {
    pAllocInfo->Cacheable = TRUE;  // 必须启用
    pAllocInfo->CpuVisible = TRUE; // CPU可访问
}

4.2 表面对齐规则

操作类型	最小宽度对齐	高度对齐	格式要求
BitBlt	8像素	1行	A8R8G8B8/X8R8G8B8
AlphaBlend	16像素	4行	必须含Alpha通道

五、性能优化

5.1 常用ROP预编译

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// 驱动初始化时构建ROP加速表
const DWORD RopCodes[] = {0x00AA0029, 0x00A000C9, ...};
for (int i = 0; i < ARRAYSIZE(RopCodes); ++i) {
    CacheRopProgram(RopCodes[i], BuildRopMicrocode(RopCodes[i]));
}

5.2 零拷贝路径条件

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BOOL CanUseZeroCopy(DXGK_GDIARG_BITBLT* pArgs) {
    return (pArgs->SrcRect.left % 8 == 0) && 
           (pArgs->SrcPitch == pArgs->DstPitch) &&
           (!(pArgs->Flags.Mirror));
}

六、调试支持

6.1 ETW事件追踪

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EventWriteGDI_ACCEL_START(
    pArgs->OpCode,
    pArgs->hSrcSurface,
    pArgs->hDstSurface);

6.2 WinDbg扩展命令

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!gdikm.surface 0x1234  // 查看GDI表面状态
!gdikm.ropcache       // 检查ROP代码缓存

七、兼容性矩阵

功能	WDDM 1.1要求	WDDM 1.2+增强
跨进程BitBlt	必须支持	支持D3DKMT_SHARED
32bpp表面加速	必需	增加64bpp支持
驱动托管ROP	可选	必须实现

实现检查清单：

验证DXGKDDI_INTERFACE_VERSION≥0x700
实现所有必需的GDI操作码处理
配置缓存一致的内存段
通过BitBlt/AlphaBlend WHQL测试项

以下参考主题介绍如何使用此功能：

驱动程序实现的函数

以下函数必须通过支持 GDI 硬件加速的显示微型端口驱动程序来实现：

DxgkDdiCreateAllocation

DxgkDdiGetStandardAllocationDriverData

DxgkDdiRenderKm

结构D3DKM_TRANSPARENTBLTFLAGS

D3DKMDT_GDISURFACEDATA

D3DKMDT_GDISURFACEFLAGS

DRIVER_INITIALIZATION_DATA

DXGK_CREATECONTEXTFLAGS

DXGK_CREATEDEVICEFLAGS

DXGK_GDIARG_ALPHABLEND

DXGK_GDIARG_BITBLT

DXGK_GDIARG_CLEARTYPEBLEND

DXGK_GDIARG_COLORFILL

DXGK_GDIARG_STRETCHBLT

DXGK_GDIARG_TRANSPARENTBLT

DXGK_RENDERKM_COMMAND

DXGK_PRESENTATIONCAPS

DXGKARG_GETSTANDARDALLOCATIONDRIVERDATA

DXGKARG_RENDER

枚举D3DKMDT_STANDARDALLOCATION_TYPE

D3DKMDT_GDISURFACETYPE

DXGK_GDIROP_BITBLT

DXGK_GDIROP_COLORFILL

DXGK_RENDERKM_OPERATION