window 显示驱动开发-Direct3D 呈现性能改进（一）

Windows 显示驱动程序模型 (WDDM) 1.3 及更高版本驱动程序可以支持 Microsoft Direct3D 呈现性能改进，使 Direct3D 9 硬件能够更好地利用硬件命令缓冲区和计数器，并将系统内存高效复制到子资源。这些功能镜像 Direct3D 版本 10 硬件可用的一些功能，从 Windows 8.1 开始都是新的。

还提供了新的 Direct3D 11.1 资源修整和映射默认性能改进。下面的行为更改部分概述了映射默认方案。

呈现性能参考

本参考部分介绍用户模式设备驱动程序接口 (DDI) 。

用户模式驱动程序实现的 Direct3D 呈现性能函数

本部分包含 Windows 显示驱动程序模型 (WDDM) 1.3 及更高版本用户模式显示驱动程序实现的函数，以支持 Microsoft Direct3D 呈现性能改进。

PFND3DDDI_FLUSH1： PFND3DDDI_CHECKCOUNTERINFO

PFND3DDDI_CHECKCOUNTER： PFND3DDDI_UPDATESUBRESOURCEUP

1. 核心函数概览

WDDM 1.3 引入以下用户模式驱动（UMD）函数，用于优化 Direct3D 渲染性能：

2. 关键函数详解

(1) PFND3DDDI_FLUSH1

优化目标：减少 Flush 操作的 CPU 开销，支持并行提交。

新增参数：

复制代码

typedef struct _D3DDDIARG_FLUSH1 {
    UINT Flags;           // 控制刷新行为（如 D3DDDI_FLUSH1_WAIT_FOR_GPU）
    UINT NumSyncObjects;  // 同步对象数量
    HANDLE* hSyncObjects; // 同步对象句柄数组
} D3DDDIARG_FLUSH1;

驱动实现：

复制代码

HRESULT APIENTRY Flush1(D3D10DDI_HDEVICE hDevice, CONST D3DDDIARG_FLUSH1* pArgs) {
    if (pArgs->Flags & D3DDDI_FLUSH1_WAIT_FOR_GPU) {
        WaitForGpuIdle();  // 确保 GPU 完成所有任务
    }
    SubmitCommandBuffer(); // 提交命令到内核队列
    return S_OK;
}

(2) PFND3DDDI_CHECKCOUNTER / CHECKCOUNTERINFO

性能计数器类型（示例）：

复制代码

typedef enum _D3DDDI_COUNTER_TYPE {
    D3DDDI_COUNTER_TYPE_FLOAT32,  // 浮点数值（如 GPU 利用率）
    D3DDDI_COUNTER_TYPE_UINT64    // 整数值（如渲染三角形数）
} D3DDDI_COUNTER_TYPE;

驱动实现

复制代码

HRESULT APIENTRY CheckCounterInfo(
    D3D10DDI_HDEVICE hDevice,
    D3DDDI_COUNTER_INFO* pInfo
) {
    pInfo->NumCounters = 4;  // 支持的计数器数量
    strcpy(pInfo->Counters[0].Name, "GPU_BUSY_PERCENT");
    pInfo->Counters[0].Type = D3DDDI_COUNTER_TYPE_FLOAT32;
    return S_OK;
}

(3) PFND3DDDI_UPDATESUBRESOURCEUP

优化场景：动态更新纹理的局部区域（如游戏中的地形细节）。

参数说明：

复制代码

typedef struct _D3DDDIARG_UPDATESUBRESOURCEUP {
    D3D10DDI_HRESOURCE hDstResource;  // 目标资源
    UINT DstSubresource;              // 子资源索引
    const D3D10_DDI_BOX* pDstBox;     // 更新区域（NULL 表示全资源）
    const VOID* pSrcData;             // 源数据指针
    UINT SrcRowPitch;                 // 源数据行间距
    UINT SrcDepthPitch;               // 源数据深度间距
} D3DDDIARG_UPDATESUBRESOURCEUP;

驱动实现：

复制代码

HRESULT APIENTRY UpdateSubResourceUP(
    D3D10DDI_HDEVICE hDevice,
    CONST D3DDDIARG_UPDATESUBRESOURCEUP* pArgs
) {
    CopyPartialTexture(pArgs->hDstResource, pArgs->pDstBox, pArgs->pSrcData);
    return S_OK;
}

3. 性能优化实践

(1) 多线程渲染

FLUSH1 同步控制：

使用 hSyncObjects 实现线程间任务依赖，避免全局 GPU 等待。

示例：

复制代码

// 线程1：提交计算着色器任务
DispatchCompute();
hSyncObjects[0] = CreateGpuFence();
Flush1(D3DDDI_FLUSH1_SIGNAL_SYNC_OBJECT, 1, &hSyncObjects[0]);

// 线程2：等待计算完成再渲染
Flush1(D3DDDI_FLUSH1_WAIT_SYNC_OBJECT, 1, &hSyncObjects[0]);
DrawPrimitives();

(2) 动态资源更新

UpdateSubResourceUP 优势：

减少 CPU 内存拷贝（直接使用应用层指针 pSrcData）。

支持部分更新（pDstBox 指定区域），降低带宽占用。

(3) 性能监控集成

计数器应用：

实时显示 GPU 利用率、帧时间等指标（如游戏内调试 HUD）。

自动化性能测试（WHCK 认证要求）。

4. WHCK 认证要求

测试项	验证目标	工具依赖
`Device.Graphics.WDDM13.Flush1`	多线程刷新同步的正确性。	HLK 多线程压力测试。
`Device.Graphics.WDDM13.Counters`	性能计数器数据的准确性与稳定性。	GPUView 性能分析。
`Device.Graphics.WDDM13.PartialUpdate`	子资源部分更新的功能与性能。	PIX 纹理捕获工具。

5. 调试与问题排查

常见问题：

FLUSH1 同步失败：检查同步对象生命周期（避免提前销毁）。
计数器数据异常：验证 GPU 硬件寄存器读取逻辑。

工具推荐：

GPUView：分析刷新命令的时序和同步。
PIX on Windows：捕获 UpdateSubResourceUP 的调用链。

6. 总结

WDDM 1.3+ 必备：这些函数是驱动支持现代游戏/应用高性能渲染的基础。

关键收益：

降低 CPU 开销（FLUSH1）。

精细化性能分析（CHECKCOUNTER）。

高效资源更新（UPDATESUBRESOURCEUP）。