三 · GPU HARDWARE & EXECUTION
GPU 硬件架构与执行
理解硬件,才能解释性能数据
从执行单元、存储层次到纹理采样与输出显示的硬件视角。所有 Profiler 指标(Occupancy、缓存命中率、带宽)最终都要回到硬件架构上解释。
01
GPU 核心执行单元
Execution Units并行计算的物理载体,决定算力上限与利用率。
- ALU / FPU 计算
浮点吞吐、整数运算、特殊函数单元
- SIMD / Wavefront
Warp(NVIDIA 32 线程)/ Wavefront(AMD 64/32),分支发散代价
- Occupancy
活跃 Warp 占比,受寄存器与共享内存用量限制
02
存储与缓存层次
Memory Hierarchy数据离计算单元越远越慢,层次结构决定访存代价。
- 寄存器
Register:最快,但用量影响 Occupancy
- L1 / L2 Cache
缓存命中率直接决定实际带宽利用
- VRAM / 显存带宽
GDDR / LPDDR 带宽与容量上限
03
带宽与压缩
Bandwidth & Compression+扩展移动端第一瓶颈:一切围绕减少数据搬运。
- DCC 无损压缩+扩展
Delta Color Compression:Render Target 硬件压缩
- 纹理压缩格式+扩展
BCn(桌面)/ ASTC(移动),块压缩原理与质量权衡
- 带宽预算+扩展
每帧读写量估算:分辨率 × 格式 × Pass 次数
04
纹理与采样单元
Texture & Sampler专用硬件路径:过滤、寻址与 Mipmap 选择。
- Texture Cache
空间局部性与访问模式对命中率的影响
- Sampler / Filtering
Bilinear / Trilinear / 各向异性过滤
- Mipmap / Anisotropy
Mip 层级选择与带宽的直接关系
05
输出与显示
Output & Display从 Render Target 到屏幕的最后一公里。
- Render Target
格式选择 / MRT / Resolve 开销
- Back Buffer
交换链 Swapchain 与呈现模式
- 同步与延迟+扩展
VSync / 三重缓冲 / Present 延迟与输入延迟