opengl 缓存友好的顶点定义？

rslzwgfq 于 2023-03-22 发布在其他

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我正在编写一个OpenGL应用程序，对于顶点、法线和颜色，我使用单独的缓冲区，如下所示：

GLuint vertex_buffer, normal_buffer, color_buffer;

我的主管告诉我，如果我定义一个结构体，比如：

struct vertex {
    glm::vec3 pos;
    glm::vec3 normal;
    glm::vec3 color;
};
GLuint vertex_buffer;

然后定义一个这些顶点的缓冲区，我的应用程序将变得更快，因为当位置被缓存时，法线和颜色将在缓存行中。
我认为定义这样的结构体对性能没有太大的影响，因为像结构体那样定义顶点会导致缓存行中的顶点减少，而将它们定义为单独的缓冲区，会导致缓存中有3个不同的缓存行用于位置，法线和颜色。所以，什么都没有改变。这是真的吗？

opengl

来源：https://stackoverflow.com/questions/29623938/cache-friendly-vertex-definition

4条答案

按热度按时间

tzxcd3kk1#

首先，为不同的顶点属性使用单独的缓冲区可能不是一种好的技术。
这里非常重要的因素是GPU架构。大多数（尤其是现代）GPU都有多个缓存行（输入汇编阶段的数据，统一，纹理），但从多个VBO获取输入属性无论如何都是低效的（总是配置文件！）。以交错格式定义它们有助于提高性能：

如果你使用这样的结构体，你就会得到这样的结果。
然而，这并不总是正确的（同样，总是配置文件！）-尽管交错数据更GPU友好，它需要正确对齐，并可能占用更多的内存空间。
但是，一般来说：

交叉数据格式：

减少GPU缓存压力，因为单个顶点的顶点坐标和属性不会分散在内存中。它们连续地适合几个缓存行，而分散的属性可能会导致更多的缓存更新，从而导致回收。最坏的情况可能是由于遥远的存储器位置，每次每个高速缓存行的顶点（属性）元素的数量减少，而顶点以非确定性/非连续的方式被拉取，其中可能没有预测和预取。GPU在这方面与CPU非常相似。
对于各种外部格式也非常有用，这些格式满足不推荐的交错格式，其中兼容数据源的数据集可以直接读取到Map的GPU内存中。正是出于这些原因，我最终使用当前的API重新实现了这些交错格式。
应该像简单数组一样布局对齐友好。混合具有不同大小/对齐要求的各种数据类型可能需要填充才能对GPU和CPU友好。这是我所知道的唯一缺点，与更困难的实现分开。
不要阻止您指向其中的单个属性数组以进行共享。

Source

进一步阅读：

Best Practices for Working with Vertex Data
Vertex Specification Best Practices

赞(0）回复(0）举报 2023-03-22

bzzcjhmw2#

取决于GPU架构。
大多数GPU都有多个缓存行（一些用于统一，其他用于顶点属性，其他用于纹理采样）
当顶点着色器快完成时，GPU可以将下一组属性预取该高速缓存中，这样当顶点着色器完成时，下一组属性就已经准备好加载到寄存器中了。
tl;dr不要为这些“经验法则”而烦恼，除非你真的剖析了它或者知道GPU的实际架构。

赞(0）回复(0）举报 2023-03-22

7nbnzgx93#

告诉你的主管 “过早的优化是万恶之源” - Donald E. Knuth。但不要忘记下一句话“但这并不意味着我们不应该优化热点”。
你真的分析了这些差异吗？
无论如何，顶点数据的布局对于现代GPU的缓存效率来说并不重要。它曾经是在旧的GPU上（大约2000年），这就是为什么有交错顶点数据的函数。但现在这几乎是一个不重要的问题。
这与现代GPU访问存储器的方式有关，并且实际上现代GPU的高速缓存行不是通过存储器地址索引的，而是通过访问模式（即，着色器中的第一个不同的存储器访问获得第一个高速缓存行，第二个获得第二个高速缓存行，等等）。

赞(0）回复(0）举报 2023-03-22

wdebmtf24#

这听起来是一个很好的方法来分离位置到不同的vbo，渲染它在zprepass或shadowpass没有获取非影响属性，如紫外线，颜色或正常。

赞(0）回复(0）举报 2023-03-22