Skip to content

Latest commit

 

History

History
410 lines (221 loc) · 9.84 KB

12 WebGPU基础之命令缓冲区(GPUCommandBuffer)与命令编码器(GPUCommandEncoder).md

File metadata and controls

410 lines (221 loc) · 9.84 KB
Raw

12 WebGPU基础之命令缓冲区(GPUCommandBuffer)与命令编码器(GPUCommandEncoder)

命令缓冲区(GPUCommandBuffer)用于预先记录 GPU 所需要执行的 N 条命令，命令缓冲区是由命令编码器(GPUCommandEncoder)通过“编码”得到的。


关于计算机中缓冲区(Buffer) 的概念和作用，在之前学习 GPUBuffer 时已经充分讲解过了，本文就不再重复。

下面直接进入本文正题。


关于 command 这个单词，其表达的含义为 命令 或 指令，但在本文中一概使用 “命令” 这个词语。

无论把它翻译为 命令 还是 指令都是可以的，出于个人习惯，我将其称呼为 命令。

因为 command 字面意思就是 命令，而 指令 的英文单词为 instruction


有一些技术文章中会将 命令编码 称呼为 命令录制。无论使用 编码 还是 录制，其本身含义是相同的。


关于 指令 百度百科的解释为：

指令是指示计算机执行某种操作的命令。它由一串二进制数码(0或1)组成。
一条指令通常由两个部分组成：操作码+地址码。
操作码：指明该指令要完成的操作的类型或性质，如取数、做加法或输出数据等。
地址码：指明操作对象的内容或所在的存储单元地址。


GPUCommandBuffer：GPU命令缓冲区

当我们需要让 GPU 执行某些任务，例如：设置状态、绘图、复制资源(纹理、缓冲区...) 等等，那么此时就需要通过 GPUCommandEncoder(命令编码器) 将上述那些任务的操作命令转化为一个 GPUCommandBuffer(命令缓冲区)，然后再将这个 GPUCommandBuffer(命令缓冲区) 通过 GPUQueue(命令队列) 传递给 GPU。

简而言之，他们 3 者的关系为：

  1. 命令编码器(GPUCommandEncoder)可将多条需要执行的任务(命令)转化(编码)为一个 命令缓冲区(GPUCommandBuffer)
  2. 命令缓冲区(GPUCommandBuffer) 的作用就是用于记录(保存) GPU 有待执行的命令
  3. 命令队列(GPUQueue) 的作用是将 命令缓冲区(GPUCommandBuffer) 提交给 GPU，让 GPU 开始执行

GPUCommandEncoder


请注意：GPUCommandBuffer 本身无法通过 new 或 GPUDevice.createXxxx() 这种形式进行创建实例化，它的实例化是由 GPUCommandEncoder 实例的 .finish() 创建得到的。


在学习 命令编码器(GPUCommandEncoder)之前，我们先看一下 GPUCommandsMixin。


GPUCommandsMixin：命令混合器

命令混合器(GPUCommandsMixin) 定义了所有编码命令的接口的通用的状态。

“所有编码命令” 是指 GPUCommandEncoder、GPUComputePassEncoder、GPURenderBundleEncoder、GPURenderPassEncoder

请注意：GPUCommandsMixin 中间的单词 commands 是有 s 的。


将 GPUCommandsMixin 翻译为 命令混合器 纯粹是我个人的理解，实际上是否应该加上 “器” 这个字我也不太确定。


所有编码命令的接口的通用的状态？

按照 WebGPU 目前官方文档上的介绍，GPUCommandsMixin 内部定义的状态([[stage]]插槽)有：

  1. open：编码器可用于对新命令进行编码
  2. locked：被子编码器锁定，当前无法使用该编码器
  3. ended：编码器已结束，无法再对新命令进行编码

如果查看 .d.ts 中的定义，会发现：

interface GPUCommandsMixin { }

???

我们可以这样去理解 GPUCommandsMixin：

  1. GPUCommandsMixin 目前是所有编码器的父类
  2. GPUCommandsMixin 目前仅为 WebGPU 内部使用，对于普通前端开发者而言暂时无任何有用的属性或方法
  3. 不排除未来会扩展 GPUCommandsMixin 的属性或方法供我们使用

GPUDebugCommandsMixin：调试命令标记混合器

GPUDebugCommandsMixin 主要是用来添加调试命令标记的。

它与 GPUCommandMixin 名字相似，但二者的作用并不太相同，

他们两个并不是继承关系，GPUDebugCommandsMixin 并非继承于 GPUCommandsMixin。


实际上在 WebGPU 官方文档中，GPUCommandsMixin 位于第 12 章，而 GPUDebugCommandsMixin 位于第 14 章。

请注意：我们本文我们马上要学习的 GPUCommandEncoder 同时继承于 GPUCommandsMixin 和 GPUDebugCommandsMixin。


GPUDebugCommandsMixin拥有的方法：

它的实例一共有 3 个方法：

pushDebugGroup()：开始(添加)一个命令组的调试标记(标签)

pushDebugGroup(
    groupLabel: string
): undefined;

popDebugGroup()：结束(删除)最近一个由 pushDebugGroup() 开始的命令组的调试标记(标签)

popDebugGroup(): undefined;

insertDebugMarker：用标签标记 命令流 中的一个点

insertDebugMarker(
    markerLabel: string
): undefined;

GPUCommandEncoder：命令编码器

命令编码器(GPUCommandEncoder) 实例是由 GPUDevice 的 .createCommandEncoder() 方法创建的。

createCommandEncoder({
    label?: string;
}): GPUCommandEncoder;

从创建方法的 TS 定义可以看出，我们可以选择添加一个 label 属性字段，或者 不传任何参数也是可以的。

//不添加任何参数
const commandEncoder = device.createCommandEncoder()

//添加一个 label，方便我们后续调试时识别出究竟是哪个 命令编码器
const commandEncoder = device.createCommandEncoder({ label: 'myCommandEncoder' })

命令编码器(GPUCommandEncoder)实例拥有的方法：

拥有以下方法：

通过方法的名字，我们几乎都能猜出来每个方法的作用。


pass 这个单词本意为 通过、通行证、关口 等，在本文中我们将其翻译为 通道


beginRenderPass()：开始对渲染通道进行编码

beginRenderPass(
    descriptor: GPURenderPassDescriptor
): GPURenderPassEncoder;

请注意：该方法返回值为一个 渲染通道编码器(GPURenderPassEncoder)


beginComputePass()：开始对计算通道进行编码

beginComputePass(
    descriptor?: GPUComputePassDescriptor
): GPUComputePassEncoder;

请注意：该方法返回一个 计算通道编码器(GPUComutePassEncoder)


copyBufferToBuffer()：两个缓冲区(Buffer)之间拷贝数据，换句话说就是创建了一个缓冲区副本

copyBufferToBuffer(
    source: GPUBuffer,
    sourceOffset: GPUSize64,
    destination: GPUBuffer,
    destinationOffset: GPUSize64,
    size: GPUSize64
): undefined;

copyBufferToTexture()：从纹理(Texture)拷贝数据到缓冲区(Buffer)

copyBufferToTexture(
    source: GPUImageCopyBuffer,
    destination: GPUImageCopyTexture,
    copySize: GPUExtent3DStrict
): undefined;

copyTextureToBuffer()：从缓冲区(Buffer)拷贝数据到纹理(Texture)

copyTextureToBuffer(
    source: GPUImageCopyTexture,
    destination: GPUImageCopyBuffer,
    copySize: GPUExtent3DStrict
): undefined;

copyTextureToTexture()：两个纹理(Texture)之间拷贝数据，换句话说就是创建了一个纹理副本

copyTextureToTexture(
    source: GPUImageCopyTexture,
    destination: GPUImageCopyTexture,
    copySize: GPUExtent3DStrict
): undefined;

clearBuffer()：清除缓冲区(Buffer)，这里所谓的 “清除” 实际上是使用 0 填充该命令缓冲区

clearBuffer(
    buffer: GPUBuffer,
    offset?: GPUSize64,
    size?: GPUSize64
): undefined;

本文开头提到了 百度百科中 关于 指令 的解释，其中说到 指令 是由二进制数据(0或1)构成的，那么所谓的 清空 就是指将所有位数上的值都修改成 0。


writeTimestamp()：在当前(之前)所有的命令都被执行完成时，向查询集(GPUQuerySet)中写入一个时间戳

注意是 “当前”，并不是 “全部”

关于 查询集(GPUQuerySet) 我们会在以后具体学习，目前你大概知道它是用于查询命令执行情况的即可。

writeTimestamp(
    querySet: GPUQuerySet,
    queryIndex: GPUSize32
): undefined;

resolveQuerySet()：将来自 查询集(GPUQuerySet) 的查询结果解析为 缓冲区(GPUBuffer) 的范围。

resolveQuerySet(
    querySet: GPUQuerySet,
    firstQuery: GPUSize32,
    queryCount: GPUSize32,
    destination: GPUBuffer,
    destinationOffset: GPUSize64
): undefined;

finish()：结束当前命令编码器的录入状态，换句话说就是 告知当前命令编码器 “全部的待编码命令已录入完成”，该方法会返回一个 命令缓冲区(GPUCommandBuffer)。

当调用过 finish() 方法后，当前的 GPUCommandEncoder 实例已完成它的使命，此后该命令编码器就不能再使用了。

finish(
    descriptor?: GPUCommandBufferDescriptor
): GPUCommandBuffer;

特别强调：

由于 GPUCommandEncoder 同时继承于 GPUCommandsMixin 和 GPUDebugCommandsMixin，所以它除了自身的这些方法外，也拥有继承于 GPUDebugCommandsMixin 的 3 个方法：pushDebugGroup()、popDebugGropu()、insertDebugMarker()


简单示例(伪代码)：

const commandEncoder = device.createCommandEncoder({ label: 'myCommandEncoder' })

...
commandEncoder.beginComputePass()
...
commandEncoder.pushDebugGroup('myGroup')
...

const commandBuffer = commandEncoder.finish()
const queue = device.queue.submit([commandBuffer])

划重点：

命令编码器(GPUCommandEncoder) 的 .beginRenderPass() 和 .beginComputePass() 会分别返回一个 渲染通道编码器(GPURenderPassEncoder)、计算通道编码器(GPUComputePassEncoder)


关于 WebGPU 中命令相关的编码器，我们先讲到这里，本文到此结束。

接下来将具体学习 渲染通道编码器(GPURenderPassEncoder) 和 计算通道编码器(GPUComputePassEncoder)。