通过阅读本文，你将知道：

1. 什么是GPU优化

2. 优化GPU的思路是怎样的

3. 常见的优化GPU的方法有哪些

介绍

在做GPU优化之前，我们需要知道：

1. 定位到瓶颈是前提。优化非瓶颈阶段，相当于做无用功

2. 瓶颈总是存在的，而且通常是动态变化的。在GPU上运行某应用程序，总有一个阶段是瓶颈，而且随着运行不同的应用程序，瓶颈也是动态变化的

3. 尽量不要过度优化。只需要优化到当前阶段不是瓶颈了即可

4. 如果我们说应用程序处理阶段是瓶颈，代表着在一帧的渲染过程中，它大部分时间都是是整个流水线中最慢的阶段。

5. 如果瓶颈已经不能再优化了，那么可以让其他阶段做更多的事情。类似于单位时间内可以渲染的帧的数量已经无法提升，那么可以提高每一帧的渲染质量。

瓶颈定位

瓶颈定位的思路，

1. 为待测阶段设计若干测试用例，各测试用例在该阶段的工作量递减，其他阶段的工作量保持不变。如果帧率提升，那么该阶段很有可能就是瓶颈。

2. 为待测阶段设计若干测试用例，各测试用例在该阶段的工作量不变，其他阶段的工作量递减。如果帧率保持不变，那么该阶段很有可能就是瓶颈。

GPU流水线可以大致划分为四个阶段，分别为：应用程序处理阶段、几何处理阶段、光栅化阶段和像素处理阶段。接下来，我们详细介绍每个阶段的可用的瓶颈定位方法。

应用程序处理阶段

• 直接查看CPU的使用率

  • 如果CPU使用率维持在100%或者接近100%，则可以简单地认为应用程序处理阶段是瓶颈。

  • 这种方式有的时候不靠谱，因为有可能CPU是在等待GPU完成一帧的渲染。

• 架空GPU的情况下查看CPU的使用率

  • 架空GPU方式可以用一个空的驱动程序。

  • 这种方式的缺点是：检测不到驱动程序的处理导致的瓶颈问题以及CPU和GPU交互导致的瓶颈问题。

• 让CPU降频或超频运行

  • 如果降频导致性能相应地等比例降低，那可以认为应用程序处理阶段是瓶颈。超频是类似的。

几何处理阶段

• 增加顶点属性

  • 增加顶点属性（如纹理坐标）相当于增加了顶点抓取的数据量，如果增加后GPU性能下降则可以认为顶点抓取便是瓶颈。

• 增加染色程序的大小

  • 增加染色程序的长度之后，如果GPU性能下降则可以认为顶点处理是瓶颈。

  • 需要注意，要避免编译器优化掉添加的无效指令。

光栅化阶段

• Shadow Map Generation这个功能使用的像素染色程序非常简单，使用这个功能的时候，光栅化和像素合并阶段都有可能成为瓶颈。

• 在渲染小三角形比较多的场景时（如草地或树叶），光栅化可能会成为瓶颈。验证方法是：增加染色程序的大小。如果渲染一帧的时间没有增加，那么光栅化阶段便是瓶颈。

像素处理阶段

• 降低屏幕分辨率

  • 如果把屏幕分辨率降低可以显著提升帧率，那么很有可能像素处理阶段便是瓶颈。

• 增加片段染色程序的大小

  • 增加染色程序的长度之后，如果GPU性能下降则可以认为像素处理是瓶颈。

  • 需要注意，要避免编译器优化掉添加的无效指令。

• 简化片段染色程序

  • 简化片段染色程序之后，如果一帧的渲染时间下降明显则可以认为像素处理是瓶颈。

• 降低纹理大小

• 修改缓冲区的位深度

• 打开关闭混合

• 改变混合模式

• 渲染头发、草地、树叶等（像素染色程序简单

优化瓶颈

对于应用程序处理阶段，

• 提高代码运行效率

• 提高存储访问效率

• 减少存储访问

对于几何处理阶段，

• 优化染色程序，尤其是光照相关

• 顶点预加载

• 顶点数据压缩

对于光栅化阶段，

• Early Z

• 开启背面消隐

对于像素处理阶段，

• Early Z

• 开启背面消隐

• 数据压缩

• 像素和深度缓冲区合并

• Forward Pixel Killing

• Transaction Elimination

总结

• GPU优化是找到GPU的瓶颈阶段并使得该阶段不再是瓶颈的过程，以及让非瓶颈阶段做更多有意义的事情的过程。

• 瓶颈定位的思路：

  • 为待测阶段设计若干测试用例，各测试用例在该阶段的工作量递减，其他阶段的工作量保持不变。如果帧率提升，那么该阶段很有可能就是瓶颈。

  • 为待测阶段设计若干测试用例，各测试用例在该阶段的工作量不变，其他阶段的工作量递减。如果帧率保持不变，那么该阶段很有可能就是瓶颈。

• 简单介绍了应用程序处理阶段、几何处理阶段、光栅化阶段和像素处理阶段的常见瓶颈定位和优化方法。