CPU-GPU内存数据流

我是一名新手图形程序员，最近我一直在想-模型数据（网格和材质）如何从应用程序（CPU内存）流到图形卡（GPU内存？）？假设我有一个静态模型（例如建筑物），该模型一次加载和设置一次，并且在整个应用程序生命周期中都没有改变。

• 它的数据是否仅发送到GPU内存一次并永久存在？
• 当实际渲染模型的每个帧时，GPU处理器是否每次都必须从GPU内存中获取其数据？我的意思是-如果我有2个模型分别渲染多次，那么，如果我先多次渲染第一个模型，然后又多次渲染第二个模型，或者如果我仅一次渲染第一个模型，第二个就渲染一次，那将很重要一直像那样交织在一起？从这个意义上讲，我可以将此问题称为“内部GPU数据流”。
• 显然显卡的内存有限-当无法容纳渲染1帧所需的所有模型数据时，我猜想它一直在每帧从CPU RAM提取（部分）数据，对吗？

我知道互联网上有很多关于这方面的书籍和内容，但是也许您有一些关于如何管理此数据流的快速通用指南（何时发送什么和多少，何时以及如何呈现）？

编辑： 我忘了一个区别：将数据发送到GPU，并且将缓冲区设置/绑定为当前。后者会导致任何数据流吗？

Edit2： 阅读Raxvan的文章后，我想提出一些动作：

• 通过初始化创建缓冲区（正如他所说，我可以将数据存储在CPU ram或GPU之一中）
• 缓冲数据更新（当数据保存在CPU内存中时，我认为这很简单；当数据保存在GPU内存中时，需要从GPU提取到CPU内存（然后取回））
• 将缓冲区绑定为活动状态（这是一种告诉API我希望此缓冲区在下一次绘制调用中呈现的方式，并且它本身不会执行任何操作吗？）
• API绘图调用（在这里我想听听您在那里实际发生的事情）

它的数据是否仅发送到GPU内存一次并永久存在？

通常是的，但是驱动程序可以自由地执行“最佳”操作，数据可能存储在VRAM或RAM中，或者可能只是缓存在这里，这是一个解释VBO流实际发生情况的斜线。

例如，如果将其标记为动态openGL缓冲区（例如VBO），则更有可能将其存储在RAM中。GPU使用直接内存访问（DMA）来直接访问ram，而无需CPU干预，这由图形卡和图形驱动器中的DMA控制器控制，并在内核模式下执行。

当实际渲染模型的每个帧时，即使模型连续渲染多个时间，GPU处理器也必须每次都从GPU内存中获取其数据吗？

就像CPU一样，允许GPU对GPU指令和内存访问操作进行重新排序（读取：无序执行），因此GPU很可能会通过访问其缓存中的内存来处理您提到的情况（通常是最近访问的） ），但有时无法做到这一点。

显然显卡的内存有限-当无法容纳渲染1帧所需的所有模型数据时，我猜想它一直在每帧从CPU RAM提取（部分）数据，对吗？

您不希望这种情况发生。但是，无论发生这种情况，GPU都会开始在RAM和VRAM之间移动内存（GPU上的命令处理器负责此操作），这会使渲染速度变慢，这将导致GPU停顿，因为它需要等待数据从/复制到V / RAM。

将数据发送到GPU，并将缓冲区设置/绑定为当前缓冲区。后者会引起任何数据流吗？

GPU包含命令缓冲区，并且所有API命令都提交给该缓冲区，请注意，这可能与将数据复制到GPU的同时发生。该命令环形缓冲器是在CPU和GPU之间的通信队列，任何命令，该命令需要将要执行需要被提交给队列，因此它可以由GPU execulated。就像绑定新缓冲区的任何操作都需要提交给gpu一样，以便它可以访问某些内存位置。

这是不建议使用glBegin / glEnd的原因之一，提交新命令需要队列同步（使用内存围栏/屏障）。

至于其他几点：

通过初始化创建缓冲区

您可以分配缓冲区而无需初始化，并将其保留以备后用。或者，您可以为其分配一个缓冲区并同时复制数据（谈论API级别）。

缓冲数据更新

您可以使用glMapBuffer在GPU端更新内存。是否将内存从RAM复制到RAM并不是标准的标准，并且将取决于供应商，GPU类型和驱动程序。

API绘制调用（在这里我想听听您在那里实际发生的事情）。

我在主要问题中的第二点涉及这一点。

将缓冲区绑定为活动状态（这是一种告诉API我希望此缓冲区>在下一个绘制调用中呈现的方式，并且它本身不会执行任何操作吗？）

可以将绑定视为this在任何面向对象的语言中使用指针，尽管并不完全相同，但是任何后续的API调用都将相对于该绑定缓冲区。

通常，cpu与gpu的界限和参与在平台上是特定的，但大多数遵循此模型：cpu有一些ram，gpu也可以移动内存（在某些情况下ram是共享的，但对于为了简单起见，让我们坚持使用单独的ram）。

第一点：您可以选择将初始化的数据保留在CPU内存或GPU内存中，这两种方法都有其优势。当渲染某些东西时，GPU必须承担繁重的工作，因此很明显，GPU内存中已经存在的数据将提供更好的性能。对于CPU，它必须先将数据发送到GPU（后者可以选择保留一段时间），然后执行渲染。

第二点：渲染方面有很多技巧，但主要的方法是使用多边形。在帧上，gpu将一个接一个地绘制由多边形组成的对象，并在完成后GPU将图片发送到显示器。没有诸如对象之类的概念，只有多边形，将它们放在一起的方式将创建图像。GPU的工作是将这些多边形从3d投影到2d并应用效果（如果需要）。多边形只能直接通过CPU-> GPU-> SCREEN或GPU-> SCREEN进行操作（如果多边形已经在GPU内存中）

第三点：例如，当渲染动画时，最好将数据保持在靠近CPU的位置，因为他会很费力，将数据保留在GPU中，将其移至CPU并返回每一帧并不是最佳选择。还有很多其他这样的例子，但总的来说，所有数据都会与进行计算的人保持联系。通常，您可能希望将尽可能多的数据移至GPU内存以获得性能。

实际将数据发送到GPU是由您使用的API（directx / opengl或其他）完成的，绑定和诸如此类的东西的概念仅仅是抽象的，以便API能够理解您想要做什么。

编辑进行编辑：

• buffer creation with initialisation：就像int a = new int[10]和a[0] = 0,a[1] = 1.... etc 创建缓冲区的过程之间的区别一样，它为数据腾出了空间，而当您初始化数据时，则将所需的内容放入其中。

• buffer data update如果它在cpu ram上，那么您就vertex * vertices可以使用它，如果它不在那儿，则必须将其从GPU移走vertex * vertices = map(buffer_id);（map是一种神话函数，应该将数据从GPU移到CPU ram，它也相反buffer_id = create_buffer(vertices);

• binding the buffer as active这只是一个概念，他们称binding渲染是一个复杂的过程，就像调用具有10000个参数的函数一样。绑定只是他们用来告诉哪个缓冲区到达何处的术语。这个术语背后没有真正的魔力，它不会转换，移动或重新分配缓冲区，只是告诉驱动程序在下一次绘制调用时使用此缓冲区。

• API draw call在所有的绑定和设置缓冲之后，这就是橡胶与道路相遇的地方。绘制调用将获取您指定的所有数据（或指向数据的ID），将其发送到GPU（如果需要），并告诉GPU开始计算数字。这并非在所有平台上都存在很多差异，但这并不是完全正确的，但是为了使事情简单，绘制将告诉GPU ....绘制。

最正确的答案是，这取决于您对其进行编程的方式，但这是一件令人担心的好事。尽管GPU的速度变得异常快，但往返于GPU RAM的带宽却并非如此，这将是您最令人沮丧的瓶颈。

它的数据是否仅发送到GPU内存一次并永久存在？

希望是。为了提高渲染速度，您希望将尽可能多的数据放置在GPU上，而不是每帧重新发送一次。VBO正是为这个目的服务的。静态和动态VBO都有，前者是静态模型的最佳选择，后者是顶点在每一帧都会变化的模型（例如，粒子系统）的最佳选择。但是，即使涉及动态VBO，您也不想每帧都重新发送所有顶点。只是那些正在变化的。

就您的建筑物而言，顶点数据将仅位于此处，唯一发生变化的是矩阵（模型/世界，投影和视图）。

对于粒子系统，我使动态VBO足够大，以存储该系统永远存在的最大粒子数。我向每一帧发送有关该帧发出的粒子的数据，以及几套制服，仅此而已。绘制时，可以在该VBO中指定起点和终点，因此不必删除粒子数据。我可以说不要画那些。

当实际渲染模型的每个帧时，GPU处理器是否每次都必须从GPU内存中获取其数据？我的意思是-如果我有2个模型分别渲染多次-如果我先多次渲染第一个模型，然后再渲染第二个模型，或者我仅一次渲染第一个模型，第二个就渲染一次，然后一直像那样交织在一起？

发送多个抽签而不是一次抽签的行为是一个更大的限制。查看实例渲染；它可能对您有很大帮助，并使该问题的答案毫无用处。我有一些尚未解决的驱动程序问题，但是如果您可以解决问题，那么问题就解决了。

显然显卡的内存有限-当无法容纳渲染1帧所需的所有模型数据时，我猜想它一直在每帧从CPU RAM提取（部分）数据，对吗？

您不想用完GPU RAM。如果这样做了，那就改变一下，以免改变。在您可能会用完的非常假想的情况下，它可能会以某种方式崩溃，但是我从未见过它发生，所以说实话我不知道。

我忘记了一个区别：将数据发送到GPU，并将缓冲区设置/绑定为当前缓冲区。后者会引起任何数据流吗？

没有任何重要的数据流，不。这要付出一些代价，但是对于您编写的每一行代码都是如此。再次找出配置成本是多少。

通过初始化创建缓冲区

Raxvan的答案听起来不错，但不太准确。在OpenGL中，创建缓冲区不会保留任何空间。如果要保留空间而不传递任何数据，则可以调用glBufferData并仅传递null。（请参阅此处的注释部分。）

缓冲数据更新

我猜你的意思是glBufferData或类似的其他功能，对吧？这是真正的数据传输发生的地方。（除非您传递空值，就像我在上一段中所说的那样。）

将缓冲区绑定为活动状态（这是一种告诉API我希望此缓冲区在下一次绘制调用中呈现的方式，并且它本身不会执行任何操作吗？）

是的，但是它可以做的更多。例如，如果绑定VAO（顶点数组对象），然后绑定VBO，则该VBO将绑定到VAO。以后，如果再次绑定该VAO，并调用glDrawArrays，它将知道要绘制哪个VBO。

请注意，尽管许多教程将为您为每个VBO创建一个VAO，但有人告诉我这不是它们的预期用途。假设您应该创建一个VAO，并将其与每个具有相同属性的VBO一起使用。我还没有尝试过，所以不能确定是好是坏。

API绘图调用

从我们的角度来看，这里发生的事情非常简单。假设您绑定了VAO，然后调用glDrawArrays。您指定一个起点和一个计数，它会为该范围内的每个顶点运行您的顶点着色器，然后将其输出向下传递到该行。但是，整个过程本身就是另一篇文章。