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Wirago

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1

27.03.2015, 19:55

DX 12 vs Mantle vs Dx 11

Vielleicht kennen das manche von euch schon, aber es gibt nun die ersten Benchmarktests von DirectX 12. Im Vergleich zum AMD Pendant Mantle ist die Performance zwar besser aber nicht überwältigend. Im Vergleich zum aktuellen DirectX 11 kommt man sich allerdings ein wenig vor wie in der Steinzeit :D


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Als passionierter Computerspieler freue ich mich schon auf das was da kommen mag. Der extreme Anstieg dürfte zumindest Microsofts Windows 10 kräftig unter die Arme greifen, denn auf den Zug werden viele aufspringen denke ich.


Edit:
Querverweis zu einem themenrelevanten Beitrag hier im Forum:
Next generation rendering API rants (Vulkan, DirectX12, Mantle)

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Wirago« (27.03.2015, 20:05)


DeKugelschieber

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2

27.03.2015, 22:41

Geht es da jetzt eigentlich um Draw Calls? Weil wenn nur die schneller laufen sehen wir nicht zwangsläufig deutlich bessere Grafik. Also 10x Draw Calls sind nicht gleich 10x so schöne Texturen, Modelle, Vertices usw.

Wirago

Alter Hase

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3

27.03.2015, 22:46

Ja, es geht um Draw Calls. Du hast natürlich recht, mehr Calls != schönere Texturen. Allerdings würde der Detailgrad leicht erhöhbar sein.
Klassisches Beispiel wäre die Darstellung von Gras bzw Wiesen. Statt 100 Grashalmen könnten es dann 1000 sein.

David_pb

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4

28.03.2015, 09:54

Geht es da jetzt eigentlich um Draw Calls?


Es geht hauptsächlich darum den CPU Overhead zu minimieren. Viele PC Spiele sind aktuell "CPU bound" und können die Möglichkeiten von modernen Grafikkarten nicht wirklich nutzen. Das Problem liegt in der Logik die in OpenGL und DirectX 9/10/11 Treibern implementiert wird. Da wird auf Treiberebene versucht möglichst viele Pitfalls zu umgehen, über die eine Anwendung stolpern könnte. Zwei Beispiele:

Beispiel 1:
Die GPU läuft weitgehend asynchron zur CPU. Die CPU bereitet sog. Commandbuffer vor, mit allen Operationen die auf der GPU ausgeführt werden (Ressourcen binden, Kopieroperationen, Drawcalls etc...). Wenn eine Anwendung also eine Funktion auf einem Immediate-Context aufrufst (z.B. DrawIndexed) dann wird dieses Kommando nicht direkt an die GPU weitergeleitet, sondern erstmal in einem Puffer gemerkt (auch wenn die Bezeichnung 'Immediate Device Context' anderes suggeriert). Irgendwann wir der Puffer dann an die GPU weitergereicht und dort abgearbeitet. Die CPU kann durchaus mehrere Frames vorbereiten und die GPU arbeitet diese dann später ab, dadurch muss die CPU nicht auf die GPU warten und kann diese Zeit für andere Operationen verwenden.

Dies bringt viele Probleme mit sich, die umgangen/behandelt werden müssen. Nimmt man z.B. ein CPU-Partikelsystem. Die Partikeldaten werden pro Frame in einen Puffer geschrieben, der dann von der GPU gelesen wird, d.h. der Puffer wird pro Frame überschrieben. Wenn die GPU ohnehin schon einie Frames hinterherhinkt, dann würde das den bereits gebundenen Puffer für alle vorherigen Frames einfach überschreiben. Um dies zu verhindern implementieren Treiber ein 'renaming' Mechanismus. Im einfachsten Fall wird geschaut ob der Puffer (die Ressource) noch in einem Commandbuffer referenziert wird, der noch nicht abgearbeitet wurde. Ist dies der Fall, wird ein neuer Speicherbereich allokiert und (transparent für die Anwendung) ausgetauscht.

Beispiel 2:
Anwendungen geben GPU Ressourcen frei (z.B. bei Streaming Systemen i.Ä.). Werden die entsprechenden Ressourcen aber noch von der GPU benötigt dann gibts Zugriffe auf nicht verfügbaren Speicher. Im besten Fall resultiert das in einen GPU-Hang (o.Ä.) und wird vom System über ein Treibrereset abgefangen. Die Anwendung stürzt dennoch ab. Treiber versuchen also zu 'tracken' ob Ressourcen noch von einer GPU benötigt werden und verzögern das Löschen entsprechend.

Mit dieser (und viel andere Logik) sorgen Treiber dafür, das Anwendungen ziemlich sorglos tun können was sie wollen. Früher war das sogar noch toleranter, DX9 z.B. patched nicht verfügbare Vertexattribute usw... Weil Treiber aber nichts über die speziellen Anwendungeanforderungen wissen, muss die Logik möglichst allgemein Funktionieren. Das kostet i.A. massiv CPU Power die im Grunde oft gar nicht notwendig ist.

Vulkan und DirectX 12 gehen einen anderen Weg. Der ganze Overhead fliegt aus den Treibern raus und wird an die Anwendungen übertragen. D.h. alle Problemfälle müssen von Anwendungen behandelt werden. Das ermöglicht es den Anwendungen aber sehr spezielle Lösungen für die Probleme zu finden und den unnützen CPU Overhead einfach zu reduzieren.

Ein weiteres Problem von DX11/GL ist, das die APIs nicht wirklich für Multithreading ausgelegt waren. Das ist absoluter Unsinn im Hinblick darauf, das aktuelle Systeme immer mehr Prozessorkerne bekommen und die Leistung überhaupt nicht genutzt werden kann. DX12 und Vulkan ändern das, so das Anwendungen den Frame auf mehrere Kerne verteilen können und so nochmals deutlich Performanz gewinnen können.

Im Normalfall wird es also für Anwendungen deutlich einfacher sein GPU bound zu werden, d.h. die GPU Leistung optimal (besser) ausnutzen zu können. Hier wird oft, als anschauliches Beispiel, die große Anzahl der möglichen Drawcalls aufgezeigt. Eigentlich geht es eher darum das die CPU Kosten extrem sinken und die Anwendung i.A. einfach viel mehr machen können. Im Rückschluss kann das durchaus bessere Grafik bedeuten aber es ist auch für mobile Endgeräte interessant wenn die CPU dadurch weniger Energie benötigt.
@D13_Dreinig

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5

28.03.2015, 11:11

Danke für die ausführliche Erklärung :)

David_pb

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6

28.03.2015, 13:32

vergesst aber auch nicht, dass es bei mantle um eine threading API geht. sie ist von grundauf neu entwickelt worden um heutige systeme optimal auszulasten.


Hab ich ja oben auch kurz erwähnt. Im Endeffekt fällt das ja auch in die Kategorie CPU Overhead zu reduzieren. Die Idee der APIs ist die unterliegend Hardware möglichst nah abzubilden. Das gelingt natürlich nur bis zu einem gewissen Grad. Die APIs müssen auf dem PC abstrakt genug sein um jede Hardware abbilden zu können. Auf Konsolen funktioniert das besser, die PS4 hat eine API die deutlich dünner ist, aber Vulkan/DX12 gehen definitiv in die richtige Richtung und fühlen sich schon sehr ähnlich an wie man das von Konsolen kennt.
@D13_Dreinig

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7

28.03.2015, 14:39

Klingt gut. Mir gefällt vor allem dass man sich weniger mit diversen Optimierungen auseinandersetzen muss, um das gleiche Ergebnis zu erziehlen.
Dann kann man demnächst vielleicht wirklich für jedes Miniobjekt einen Draw Call machen, anstatt sich zu überlegen wie man diese jetzt am besten Batch usw. Machts auch einfacher, ich bin gespannt.

David_pb

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8

29.03.2015, 12:23

Klingt gut. Mir gefällt vor allem dass man sich weniger mit diversen Optimierungen auseinandersetzen muss, um das gleiche Ergebnis zu erziehlen.
Dann kann man demnächst vielleicht wirklich für jedes Miniobjekt einen Draw Call machen, anstatt sich zu überlegen wie man diese jetzt am besten Batch usw. Machts auch einfacher, ich bin gespannt.


Das hast du falsch verstanden. Mit den neuen APIs it es unbedingt Notwendig sich mit "diversen Optimierungen" auseinanderzusetzen. Die dünne Abstraktion lässt viel zu was später zu schlechterer Performanz führen kann. Der Overhead den DX11 oder GL hatte kam nicht, weil unfähige Leute an den Projekten sitzen. Bei Vulkan und DX12 ist es wahrscheinlicher, das die Anwendung Dinge auf eine schlechte/falsche/unperformante Art und Weise löst. Eine der Grundbedingungen ist viel Hintergrundwissen, z.B. wie eine GPU arbeitet. Die normalen Guidelines gelten natürlich nach wie vor, millionen kleiner Drawcalls sind immer noch keine gute Idee. Batching ist unbedingt notwendig etc... Am Ende wollen die APIs nicht einfach anwendbar/einsteigerfreundlich sein und richten sich eher an fortgeschrittene Entwickler.
@D13_Dreinig

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9

29.03.2015, 17:33

Gut ich meinte eher die Richtung dass man nur den Kram nimmt den man auch braucht und über diesen dann größere Kontrolle hat.
Auch jetzt ist Grafikprogrammierung nichts für Anfänger.

10

29.03.2015, 19:24

Eine der Grundbedingungen ist viel Hintergrundwissen, z.B. wie eine GPU arbeitet.

Gibt es da eigentlich gute Quellen um sowas zu lernen oder wie geht man an sowas ran? Grundkenntnisse haben die meisten hier denke ich auch, aber eben nicht dieses tiefe Verständnis, was ja jetzt notwendig ist.

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