Update Constant Buffer的驅動實現

在使用經典的圖形API（比如Direct3D11）時，一個典型的場景渲染過程可以用偽代碼描述如下：

Map Constant Buffer For View? //For example, View Transform, Projection Transform

for each Mesh

{

Map_Write_Discard Call For [Constant Buffer For Per Mesh Data] //For example, Model Transform

...... //For example, CPU Write to It

Unmap Call For It

Draw Call For Mesh

}

盡管應用層繪制了很多個Mesh，但是應用層只創建了一個Constant Buffer。

那么問題來了！當我們在繪制第2個Mesh時，該Constant Buffer中存放著第1個Mesh的相關數據，很可能正在被GPU讀取；但是，我們仍可以用CPU將第2個Mesh的相關數據寫入到該Constant Buffer中，并不會與GPU的讀取發生沖突，這是為什么呢？

注：雖然下文中的討論是針對Direct3D的Map_Write_Discard，但是，在使用OpenGL時，應用層時也是在只創建一個UniformBuffer的情況下繪制多個Mesh；這意味著OpenGL中的DRAW_DYNAMIC的實現也是如此；雖然按照OpenGL規范，DRAW_DYNAMIC只是應用層的Hint，并不保證驅動實現，但是應用層的用法已經假定了驅動的實現（否則應用層在繪制時需要分配和Mesh個數一樣多的Uniform Buffer了（滑稽臉））。

MSDN / Direct3D11 / How to: Use dynamic resources

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/direct3d11/how-to--use-dynamic-resources

MSDN上的Direct3D11文檔中對Map_Write-_Discard的實現方式進行了說明：當應用層以Write_Discard的方式Map一個Buffer時，驅動會返回一塊新的內存區域給應用層，從而避免了CPU與GPU之間的讀寫沖突。

Holger Gruen. "Constant Buffers without Constant Pain". NVIDIA GameWorks Blog 2015.

http://developer.nvidia.com/content/constant-buffers-without-constant-pain-0

NVIDIA GameWorks Blog上的一篇文章對Map_Write_Discard的驅動實現進行了說明：驅動根據某個配額（目前是128MB）預先分配一大塊內存，當應用層調用Map_Write_Discard時，驅動以類似于線性分配器的方式不斷將指針后移，并將新的內存區域返回給應用層。

同時該文章中指出：驅動將應用層對UpdateSubresource的調用轉發到Map_Write_Discard，UpdateSubresource和Map_Write_Discard在本質上是等價的。

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MSDN / Direct3D12 / Fence-Based Resource Management / Ring Buffer

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/direct3d12/fence-based-resource-management

在使用次世代的圖形API（比如Direct3D12）時，Map_Write_Discard不再被API支持，需要在應用層實現相關的語義，MSDN上的Direct3D12文檔中給出了一種基于RingBuffer的實現方式（本質上即模仿驅動實現Map_Write_Discard的方式，只不過配額（即上文中的128MB）可以根據應用層自身的實際情況進行定制）。

本文轉載自異步社區

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