用語メモ

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こんにちわ、Pocolです。
今回は用語についてメモを残しておこうと思います。
間違いが多々あると思いますので,間違いがあったらご指摘いただけると幸いです。

バス

バスとは、コンピュータ内部でデータや信号を伝達するための回路や通路のこと。

メモリバス幅

メモリがデータを一度に送れる量。
NVIDIA GeForce GTX 980 はメモリバス幅は256 bit
NVIDIA GeForce GTX 980 Ti は 384 bit

メモリ帯域幅

バス幅×周波数×1サイクル当たりの転送回数=帯域幅 …らしい。
NVIDIA GeForce GTX 980 はメモリ帯域幅が 224 GB/s
NVIDIA GeForce GTX 980 Ti は336.5 GB/s

VRAM

パソコン本体のメモリ(メインメモリ)と同じく、一時的にデータを保存する場所で、グラフィックカードについているメモリは「VRAM」と呼ばれるそうです。

キャッシュメモリ

処理装置と主記憶装置とのデータのやり取りを高速化するためのメモリーだそうです。
キャッシュメモリで調べると「CPUとの~」的な説明が多いですが,GPUにも搭載されています。
L1キャッシュ,L2キャッシュの例え話。


* キッチン:L1キャッシュ
* 台所:L2キャッシュ
* 冷蔵庫:L3キャッシュ
* スーパー:HDD
という例えもある。

キャッシュミス

キャッシュの中に必要なデータが無いこと。

命令セット

命令セットとは、あるマイクロプロセッサで使用できる命令の集合。
そのプロセッサを動かすための機械語コードの体系で、プロセッサに対してどのような命令が使用できるか、また、命令がどのような動作をするのかを定めたものだそうです。

コマンド

命令のこと。

コマンドバッファ

コマンドバッファとは,GPUが実行するコマンド列のバッファのこと。

mantle_software_instructure
図は,Matle Programing Guide p.13 より引用。

コマンドリスト

Microsoftのドキュメントによると(https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/ee422102(v=vs.85).aspx)
「コマンド リストは、記録と再生が可能な GPU コマンド シーケンスです。」
とのこと。

DMA転送

DMAはDirect Memory Accessの略。
CPUを介さずに「直接」メモリに転送すること。
DMA転送のメリットは,CPUの負荷を上げずにハードウェアの能力を利用した高速なデータ転送が実現できること。

ヒープ

メモリ関係で,ヒープといったらツリー構造ではなく,動的にメモリ確保可能なメモリ領域のことを指す。
ヒープ (heap) とは,「山積み」という言葉の中の「山」をさす英単語らしい。

フィルレート

1秒あたり何ピクセルの描画をすることが出来るかという能力値のこと。

スピンロック

マルチスレッドなどの環境の排他制御において、ロックを獲得するまでスピン(ビジーループ)で待つ方法

Direct3D12メモ

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こんにちわ、Pocolです。
Direct3D12を触り始めたのですが,いくつかよく分からん用語があるのでメモとして残しておこうかなと思います。

Root Signature

リソースとシェーダーの対応付けを行うためのテーブルの定義で,レジスタとのバインド状態を指定するようです。
直接 Descriptor を格納すると 4個しか入らないので DescriptorTable と組み合わせて使うようです。
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn899208(v=vs.85).aspx

D3D12_ROOT_SIGNATURE_DESC
    ルートシグニチャのレイアウトを表します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn986747(v=vs.85).aspx
D3D12_ROOT_PARAMTER
    ルートシグニチャのスロットを表します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn879477(v=vs.85).aspx
D3D12_ROOT_PARAMTER_TYPE
    ルートシグニチャのスロットのタイプを表します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn879478(v=vs.85).aspx
D3D12_ROOT_DESCRIPTOR_TABLE
    Descriptor Heapに次々と表示されるDescriptor範囲の集合としてDescriptor Tableのレイアウトを表します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn859382(v=vs.85).aspx
D3D12_DESCRIPTOR_RANGE
  DescriptorTable内の与えられたDescriptorの範囲を定義する。
  https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn859380(v=vs.85).aspx
D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE
    範囲タイプを指定する。指定するデータ範囲がSRVを表すものなら,D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRVを指定する。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn859381(v=vs.85).aspx
D3D12_ROOT_CONSTANTS
    1つの定数バッファとして表示されるルートシグニチャ内の定数インラインを表します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn879475(v=vs.85).aspx
D3D12_SHADER_VISIBILITY
    与えられたルートシグニチャのスロットのコンテンツにアクセス可能なシェーダを指定します。
  https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn879482(v=vs.85).aspx
D3D12_STATIC_SAMPLER_DESC
    静的サンプラーを表します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn986748(v=vs.85).aspx
D3D12_ROOT_SIGNATURE_FLAGS
    ルートシグニチャのレイアウトのオプションを指定します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn879480(v=vs.85).aspx

ルートシグニチャの例
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn899123(v=vs.85).aspx

Descriptor

D3D12における単一リソースのバインディング(結び付け)の基本単位。
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn899109(v=vs.85).aspx
関係するものは以下のとおり。

* Index Buffer View
    D3D12_INDEX_BUFFER_VIEW 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn891445(v=vs.85).aspx
* Vertex Buffer View
    D3D12_VERTEX_BUFFER_VIEW 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn903819(v=vs.85).aspx
* Shader Resource View
    D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770406(v=vs.85).aspx
    作成には ID3D12Device::CreateShaderResourceView を呼び出します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788672(v=vs.85).aspx
* Constant Buffer View
    D3D12_CONSTANT_BUFFER_VIEW_DESC 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770351(v=vs.85).aspx
    作成には ID3D12Device::CreateConstantBufferView を呼び出します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788659(v=vs.85).aspx
* Sampler
    D3D12_SAMPLER_DESC 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770403(v=vs.85).aspx
    作成には ID3D12Device::CreateSampler を呼び出します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788671(v=vs.85).aspx
* Unordered Access View
    D3D12_UNORDERED_ACCESS_VIEW_DESC 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770451(v=vs.85).aspx
    作成には ID3D12Device::CreateUnorderedAccessView を呼び出します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788674(v=vs.85).aspx
* Stream Output View
    D3D12_STREAM_OUTPUT_DESC 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770410(v=vs.85).aspx
* Render Target View
    D3D12_RENDER_TARGET_VIEW_DESC 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770389(v=vs.85).aspx
    作成には ID3D12Device::CreateRenderTargetView を呼び出します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788668(v=vs.85).aspx
* Depth Stencil View
    D3D12_DEPTH_STENCIL_VIEW_DESC 構造体を使用して作成。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770357(v=vs.85).aspx
    作成には ID3D12Device::CreateDepthStencilView を呼び出します。
    https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788661(v=vs.85).aspx

Descriptor Heap

Descriptor Heap は Descriptor の連続するメモリ割り当てのコレクションです。
Descriptor Heap は Pipeline Stat Object(PSO), Shader Resource View (SRV), Unordered Access View (UAV), Constant Buffer View (CBV)などいくつかのオブジェクトタイプを含みます。

Resource Hazard

http://www.isus.jp/article/game-special/direct3d-12-overview-part-3-resource-binding/から引用。

何かが描画ターゲットやテクスチャーとバウンドされている場合、その処理中はランタイムとドライバーの両方が追跡しています。
ランタイムとドライバーがバインドを検出すると、古い設定をアンバインドし、新しい設定を適用します。
この方法でゲームは必要に応じてスイッチを作り、ソフトウェア・スタックはシーンの背後にあるスイッチを管理します。
さらに、ドライバーは描画ターゲットをテクスチャーとして使用するため、GPU パイプラインをフラッシュする必要があります。
そうしないと、GPU でリタイアする前にピクセルが読み取られると、コヒーレント状態を保てません。

上記の参照ページに詳細が載っているので、そちらを見たほうが早い。

Conservative Rasterization

Conservative Rasterization はピクセルレンダリングにある確実性を追加します。特に,衝突検出アルゴリズムに有用とのこと。
Conservative Rasterization は,描画されたプリミティブによって,少なくとも部分的に覆われるすべてのピクセルがラスタライズされ,ピクセルシェーダが起動します。
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn914594(v=vs.85).aspx

Rasterizer Ordered View

ラスタライズ処理によって同一画面座標上となったピクセルの陰影処理に起用されるピクセルシェーダの処理順を規定できる機能らしい。
GDCでは,OITの話をしていた。https://software.intel.com/sites/default/files/managed/4a/38/OIT-to-Volumetric-Shadow-Mapping.pdf

Direct3D12 開発環境構築 -プレビュー版-

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こんにちわ、Pocolです。
いつの間にやら7月になってしまっていますね。歳をとると早いものですね。

さて,7月に入りVisual Studio 2015 の正式版リリースまで 9日を切りました。
もうすぐVisual Studio 2015 と Windows 10 が Microsoft から正式版としてリリースされます。
そして,先日 Window 10 Insider Preview と Window 10 Developer Preview Tool の最新版である Build 10166(現在は,Windows 10 RTM Build 10240が提供されています) が提供されました。
d3d12.h のヘッダファイルも前バージョンとの差分がなくなり,ようやく仕様として固まったのかな? という感じがします。

実はとある事情で,d3d12の記事を書いていなかったのは,仕様が変更される可能性があり対応は6月以降にしたほうが良いと。
とあるイベントで,とある会社の人から教えてもらったからなのであります。

そんなわけで,正式版リリースが間近に迫った今大規模な変更はおそらく可能性少ないので(…と思いたい)
Direct3D 12についてちまちま書き始めます。

まずは,リリースまで待てない人のために開発環境の構築方法について説明します。

必要なものは以下の通りです。

(1) Windows 10 Insider Preview
(2) Visual Studio Community 2015 RC
(3) Windows 10 Developer Tool Preview Tool
(4) Graphics Tools

まず,Windows 10 Insider Preview ですが,ぶっ壊れても良いマシンにインストールしましょう。まだ正式版ではないので,最悪データが全て吹っ飛んだりなどする可能性があります。
絶対に普段使うメインマシンにはインストールしないようにしましょう。
そんなわけで,別の物理マシンがあればよいのですが,ない場合は仮想マシンにインストールするという手もあります。
ちなみに自分の場合は仮想マシンにインストールしています。
Windows 10 Insider Preview は下記のマイクロソフトのサイトから*.isoでダウンロードできます。

http://windows.microsoft.com/ja-jp/windows/preview-iso

最新版であるWindows 10 RTM Build 10240 は下記からダウンロードできます。
http://microsoft-news.com/download-windows-10-rtm-build-10240-iso/

仮想マシンの場合は,インストールする際にこの*.isoファイルを選択しましょう。
物理マシンの場合は,*.isoをDVDに焼いてインストールするか,Windows USB/DVD Toolを使ってUSBからブートできるようにすると良いと思います。
このインストールあたりは,Windows 8とさほど変わらないので,世の中にあふれているWindows 8/8.1などのブートディスクの作成方法を参考にすると良いと思います。

続いてVisual Studio Community 2015 RCのインストールです。
下記のマイクロソフトのダウンロードページからRC版をダウンロードします。

https://www.visualstudio.com/ja-jp/downloads/visual-studio-2015-downloads-vs.aspx

ダウンロードしたら,ダウンロードした*.exeをクリックしてインストールを開始します。
このときPocolが注意したのは,「カスタム」でインストールすることです。

vs2015rc_01

次の画面では,Windows SDKにチェックを入れました。

vs2015rc_02

この設定に気をつけて,インストールボタンを押してインストールを開始します。
きちんとボタンを押す前にWindow SDKの古いバージョンがインストールされることを確認しましょう。

vs2015rc_03

しばらくすると,インストールが終わるので待ちましょう。
仮想マシンを使っている人は,インストールが全然進まない!とイラつく前にネットワークの設定がきちんとされているか確認しておくと良いと思います。
VM Wareにインストールしたときはすんなりいったのですが,Virtual Box にインストールしたときは,このネットワークの設定をしていなかったせいで,インストーラーがファイルをダウンロードできず全然インストールが進みませんでした。
ネットワーク設定をきちんとしたら,すんなりインストール終わりました。

続いて Windows 10 Developer Preview Tools の最新版を手動でインストールしましょう。
SDK自体は,下記のマイクロソフトのサイトからダウンロードできます。

https://dev.windows.com/en-us/downloads/windows-10-developer-preview

ダウンロードしたら,ダウンロードしたファイルをクリックしてインストールをしましょう。
この際,インストール前にSDKのバージョン番号が表示されますが10.0.10166であることを確認しましょう。
windowsdk_preview

最後に,Graphics Tools がインストールされていることを確認します。
インストールされていない場合はインストールしましょう。
確認方法は,スタートボタンからスタートメニューから「設定」→「システム」→「アプリと機能」→「オプション機能の管理」に行き,
「Graphics Tools – This adds DirectX Graphics Tools support」があることを確認します。
Graphics Tools が無い場合は「機能の追加」ボタンを押して追加を行いましょう。
gfxtool

これで開発環境が構築できました。
あとは,ガリガリとコーディングしていきましょう!

次の記事では,Direct3D 12ってなんぞ?というあたりを書きたいなぁと思っています。