内存管理策略

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Direct3D 12 的内存管理器可能会迅速变得非常复杂，原因在于所有对 UMA 或离散（非 UMA）适配器的各层级支持，以及 GPU 适配器之间相当多的体系结构差异。

本部分所述的建议 Direct3D 12 内存管理策略是“分类、预算和流式处理”。

资源类型

“已提交资源”（创建在托管物理内存中初始化的虚拟和物理地址空间）的基本概念从 Direct3D 9 开始就已大致成形，不过，可以在 Direct3D 12 中梳理虚拟寻址 (VA) 和物理寻址，使应用能够精心管理物理内存。

除已提交的资源以外，Direct3D 12 的堆构造还支持其他两种资源类型“定位”和“保留”。 在 Direct3D 11 中，“保留”的资源称为“图块式资源”。

保留的资源与定位的资源的不同之处在于，保留的资源具有自身唯一的 GPU 虚拟地址空间。 这样，便可以提前大规模分配 VA 空间，然后启用 VA 页面到特定堆区段的映射，而应用程序可以即时重新配置安排方式。 VA 空间是连续的，可对其进行稀疏映射。

可将保留的资源设置为使用 UpdateTileMappings 等 API 调用引用堆中的区域，应用可以通过即时更新页面表来将其设置为常驻。 将 VA 范围映射到 NULL 或非常驻堆后，资源的该部分被视为非常驻。 将 VA 范围映射到常驻堆后，资源的该部分被视为常驻。 堆在创建时是常驻的。

定位的资源在设计上要简单得多，它们只是指向特定堆区域的指针（例如，5Mb 堆中为纹理提供的 1Mb 区域）。 别名屏障支持使用重叠放置的资源（请参阅 CreatePlacedResource 和 ResourceBarrier）。

保留的资源并非可在所有 Direct3D 12 硬件上使用，定位的资源是合理的回退，不过，定位的资源必须是连续的，且不能是部分常驻的。

内存预算

在 Direct3D 12 中分配堆时，会创建已提交资源的物理内存属性。 Direct3D 12 中提供了更显式的内存段选项（在视频和系统内存之间选择）。 UMA 适配器只有一个内存段：系统内存。

GPU 不支持页面错误，因此，开发人员必须意识到不能过度提交，尤其是对于系统内存较小（例如只有 1Gb）的系统。 如果应用过度提交，则 OS 会根据其对物理内存的需求，使用粗粒度的进程计划。 计划程序会冻结前台进程并从本质上将其中的某些进程移出页面，以将要运行的后台进程移入页面。 根据用户在后台执行的操作（例如运行浏览器或观看视频），可用的物理内存存在很大的差别。

内存预算 API 为 QueryVideoMemoryInfo。 对于离散的适配器，“local”是视频内存，“non-local”是系统内存。 对于 UMA 适配器，non-local 始终为 0。 一个设计问题是，引擎是要管理这两项预算，还是只管理本地预算。 只管理本地预算会更简单，但需要注意一些问题；例如，假设有一项 1Gb 的最大本地预算，则所有堆将来自 UMA 系统中的该 1Gb 预算，且不会溢出到系统内存（显然，原因是没有系统内存）。

由于 Direct3D11 会为应用程序管理内存，因此会从本质上将未使用的资源移出页面。

选择最适当的资源维度。 考虑资源大小对于实际运行应用程序的场合是否合适。 某些用户可能会在窗口中或使用 800x600 的屏幕分辨率运行应用程序。

分类策略

若要在内存受限的情况下有效管理资源，请考虑将资源分类为：

分类 示例 对象和 API 功能 管理说明
严重 游戏 UI 命令分配器、命令队列、查询堆、资源和资源堆。 这些元素应进入不可分页/始终提交的内存。
缩放/可选 级别特定的模型和纹理、交换链、天空盒、第一人称玩家角色模型 资源和堆。 提交的资源，但定位的资源和保留的资源可能也适用。 将内存驻留预算集成到渲染算法中。 选择适当的可用详细程度，但以低于每帧一次的频率重新评估。 技术包括使用大小可变的资源和交换链缩放。
重复使用的资源 阴影缓冲区、延迟渲染资源、后处理资源、照明数据缓存 资源和堆。 在堆和别名屏障中重叠定位的资源。 在帧中重复使用大型资源或堆区域，以削减整个帧的要求。 使用重用帧内部内存的技术。 在 Direct3D 11 中，应用程序只能重复使用类型相同的且维度可能足够大的资源。 Direct3D 12 堆允许重叠资源，以大幅简化和合理化重复使用。
流式处理资源 地形、开放世界纹理和几何图形 资源和堆。 自由线程创建、后台 CPU 线程，以及后台复制命令队列和列表。 部分驻留，通常基于可见性（使用视图截锥或基于距离的评估），重新评估每个帧的驻留需求。
当 GPU 适配器支持堆中的保留资源时，支持使用按图块的部分驻留管理和帧间重用的技术。
可以实现使用帧间内存重用和部分子资源驻留的技术，但效果欠佳。 包含堆的定位资源应支持更快的回收，但提交的资源可用作回退。

为完成大部分工作流式处理资源而吸引的应用程序越多，它们利用的定位资源和保留资源就越多，因此可在这四种分类之间最大化内存重用。 应用程序流越多，它们的预算和优先化带宽就越高。

通常Direct3D 12 图形引擎需要遵循更多样化的动态预算，这种预算比过去更严格。 最佳的应用程序会将所有四个类别定位到为进程分配的预算，将游戏从后台移动应用扩展为全屏离散预算。 但是，许多应用程序一开始使用了太多的关键资源级别，因此可能会出现困境。 Direct3D 11 允许匿名创建资源，可在不影响性能的情况下占用关键状态。 但是，对于 Direct3D 12，开发人员必须在其整个引擎和中间件中努力搜索随机创建的资源，并将其重新分配到其他类别之一。

其他问题体现在中间件组件、用户控件和帧内部流式处理方面。 中间件组件可能在预算中透露，或者不一定要紧密协作。 中间件组件可能会将功能公开为渲染技术；应用程序可以依赖于公开中间件和引擎设置。 开发人员可以依赖于 Direct3D 11 来执行分页以及获得适当的帧速率。 在某些情况下，Direct3D 11 应用程序可能会不断地将资源内容的页面移入和移出每个帧，使用户可以接受帧速率。 大多数引擎只将资源数据作为后台活动进行流式处理，而不能正常回退到高优先级的帧内部流式处理。 要求引擎实现该功能会抵销改用 Direct3D 12 所带来的一部分 CPU 开销增益。 引擎开发人员可能会考虑分阶段梳理其帧，以便为可重用的资源提供更多机会；他们还可能会与中间件供应商合作，以支持通过定位的资源和堆进行帧内部内存重用。

CreateCommittedResource

CreateReservedResource

Direct3D 12 编程指南

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