如何在 DirectX / Direct3D 12 中使用栅栏同步 CPU 和 GPU？

Question

我开始学习 Direct3D 12，但难以理解 CPU-GPU 同步。据我了解，fence（ID3D12Fence）只不过是用作计数器的UINT64（unsigned long long）值。但它的方法让我困惑。以下是D3D12示例的部分源代码。( https://github.com/d3dcoder/d3d12book )

void D3DApp::FlushCommandQueue()
{
    // Advance the fence value to mark commands up to this fence point.
    mCurrentFence++;

    // Add an instruction to the command queue to set a new fence point.  Because we 
    // are on the GPU timeline, the new fence point won't be set until the GPU finishes
    // processing all the commands prior to this Signal().
    ThrowIfFailed(mCommandQueue->Signal(mFence.Get(), mCurrentFence));

    // Wait until the GPU has completed commands up to this fence point.
    if(mFence->GetCompletedValue() < mCurrentFence)
    {
        HANDLE eventHandle = CreateEventEx(nullptr, false, false, EVENT_ALL_ACCESS);

        // Fire event when GPU hits current fence.  
        ThrowIfFailed(mFence->SetEventOnCompletion(mCurrentFence, eventHandle));

        // Wait until the GPU hits current fence event is fired.
        WaitForSingleObject(eventHandle, INFINITE);
        CloseHandle(eventHandle);
    }
}

据我了解，这部分试图“刷新”命令队列，这基本上是让 CPU 等待 GPU 直到达到给定的“栅栏值”，以便 CPU 和 GPU 具有相同的栅栏值。

问：如果这个 Signal() 是一个让 GPU 更新给定 ID3D12Fence 内的栅栏值的函数，为什么需要 mCurrentFence 值？

根据 Microsoft Doc，它说“将栅栏更新为指定值”。规定值是多少？我需要的是“获取最后完成的命令列表值”，而不是设置或指定。这个指定值有什么用？

对我来说，它似乎必须是这样的

// Suppose mCurrentFence is 1 after submitting 1 command list (Index 0), and the thread reached to here for the FIRST time
ThrowIfFailed(mCommandQueue->Signal(mFence.Get()));
// At this point Fence value inside mFence is updated
if (m_Fence->GetCompletedValue() < mCurrentFence)
{
...
}

如果 m_Fence->GetCompletedValue() 为 0，

如果（0 < 1）

GPU尚未操作命令列表（索引0），则CPU必须等待GPU跟进。那么调用 SetEventOnCompletion、WaitForSingleObject 等就有意义了。

如果 (1 < 1)

GPU 已完成命令列表（索引 0），因此 CPU 无需等待。

在执行命令列表的地方增加 mCurrentFence 。

mCommandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(cmdsLists), cmdsLists);
mCurrentFence++;

Answer 1

mCommandQueue->Signal(mFence.Get(), mCurrentFence)mCurrentFence一旦执行了命令队列中所有先前排队的命令，就将栅栏值设置为。在这种情况下，“指定值”是mCurrentFence。

当您开始时，fence 和 mCurrentFence 的值都设置为 0。接下来，mCurrentFence 设置为 1。然后，mCommandQueue->Signal(mFence.Get(), 1)一旦该队列上的所有内容执行完毕，我们就会将 fence 设置为 1。最后我们mFence->SetEventOnCompletion(1, eventHandle)依次WaitForSingleObject调用等待栅栏设置为 1。

将 1 替换为 2 以进行下一次迭代，依此类推。

请注意，这mCommandQueue->Signal是一个非阻塞操作，不会立即设置栅栏的值，只有在执行完所有其他 GPU 命令后才设置。您可以假设m_Fence->GetCompletedValue() < mCurrentFence在此示例中始终如此。

为什么需要 mCurrentFence 值？

我想这不是必需的，但是您可以通过这种方式跟踪栅栏值来避免额外的 API 调用。在这种情况下你也可以这样做：

// retrieve last value of the fence and increment by one (Additional API call)
auto nextFence = mFence->GetCompletedValue() + 1;
ThrowIfFailed(mCommandQueue->Signal(mFence.Get(), nextFence));

// Wait until the GPU has completed commands up to this fence point.
if(mFence->GetCompletedValue() < nextFence)
{
    HANDLE eventHandle = CreateEventEx(nullptr, false, false, EVENT_ALL_ACCESS);  
    ThrowIfFailed(mFence->SetEventOnCompletion(nextFence, eventHandle));
    WaitForSingleObject(eventHandle, INFINITE);
    CloseHandle(eventHandle);
}