Поговорим про шину

Вы взяли ту же геометрию, тот же свет, те же материалы — просто заменили текстуры с 1K на 4K, чтобы было почетче. Ни одной новой строки в шейдере. А fps просел, и на телефоне куда сильнее, чем на компе. Профайлер показывает знакомое: ядра GPU недогружены — видеокарта не считает, она ждёт. Ждёт данные.

Дело в том, что у видеокарты две очень разные функции. Считать — умножать, складывать, гонять шейдерную арифметику — она умеет чудовищно быстро, тысячами потоков разом. А доставать данные из памяти — текстуру, вершины, буфер — заметно медленнее: байты лежат в видеопамяти далеко от вычислительных ядер, и их надо провезти по шине через кэши к тому месту, где над ними наконец сделают пару операций. Bandwidth (пропускная способность) — это сколько байт в секунду успевает проехать по этой дороге.

Собственно, ключевое свойство: на современном GPU довезти байт до вычисления дороже, чем само вычисление сделать. 4K-текстура — это вчетверо больше пикселей по каждой стороне, то есть в шестнадцать раз больше байт, которые тащатся по той же шине через тот же кэш. Шейдер не поменялся, а данных, которые надо подвезти, стало в разы больше — и подвоз не поспевает.

Вот почему безобидная замена текстур чего-то стоит, и не только текстур. Похожий механизм — дешёвый на вид полноэкранный эффект: блюр или bloom заняты не арифметикой, а выборкой текстур и чтением-записью целого кадрового буфера — и проходов таких много. На телефоне часто это буквально гоняет кадр во внешнюю память и обратно.

По сути, у кадра две точки для ключевой оптимизации. Одна — сколько GPU может посчитать, другая — сколько данных можно провезти. Уперлись в первый — оптимизируйте шейдеры. Уперлись во второй — арифметику хоть в два раза ускорьте, быстрее не станет; лечить надо другое: мельче текстуры, мипмапы, сжатие, меньше проходов по полноэкранному буферу. Мипмапы, кстати, дают fps не только за счёт сглаживания — уменьшенная копия лежит в памяти компактно и попадает в кэш, а полноразмерная текстура на далёком объекте читается вразнобой и впустую гоняет данные по шине.

А в пятницу в статье «Путь одного draw call» проследим всю дорогу команды — от вызова в коде через шину и стадии GPU до пикселя.

#геймдев #графика #математика #gpu #bandwidth #оптимизация