[DirectX12]#Part2 - Direct3D의 기초_GPU와 CPU의 상호작용

[DirectX12] #Part 2 - Direct 3D 기초

 

"DirectX12를 이용한 3D 게임 프로그래밍 입문" 서적의 Part 2, "Direct3D의 기초"에 해당하는 내용입니다. 

현재, 게임 개발에 입문하여 기초지식을 습득하여 기록하기 위함이며, 개념 이해와 예제코드 작성을 진행.

 

 

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명령 대기열(Command Queue)과 명령 목록(Command List)

GPU에는 명령 대기열이 있습니다. CPU는 그리기 명령어들이 담긴 명령 목록을 Direct3D API를 통해 그 대기열에 제출합니다. 하지만, CPU가 명령들을 명령 대기열에 제출했다고 해도, GPU는 그 명령들을 즉시 실행하지 않습니다! 여기서 우리가 알아야 할 점은 게임 같은 고성능 응용 프로그램의 목표는 가용 하드웨어 자원을 최대한 활용 할 수 있도록 CPU와 GPU의 상호작용을 원할하게 하는 것입니다.

 

ID3D12CommandQueue 인터페이스 

#define IID_PPV_ARGS(ppType) __uuidof(**(pType)), IID_PPV_ARGS_Helper(ppType)

Microsoft::WRL::ComPtr<ID3D12CommandQueue> mCommandQueue;	//CommandQueue를 가리키는 포인터
D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC queueDesc = {};			//Desc 순서로 담을 배열
queueDesc.Type = D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT;
queueDesc.Flags = D3D12_COMMAND_QUEUE_FLAGE_NONE;

ThrowIfFailed(md3Device->CreateCommandQueue(
	&queueDesc, IID_PPV_ARGS(&mCommandQueue)));

먼저 메크로를 살펴보면, uuidof(**(ppType))은 (**(ppType))의 COM 인터페이스 ID로 평가됩니다. "ID3D12CommandQueue" 인터페이스의 주요 메서드는 명령들을 대기열에 추가하는 "ExecuteCommandList' 입니다. 

 

ExecuteCommandList

void ID3D12CommandQueue::ExecuteCommandList (
    //배열에 있는 명령 목록의 개수
    UINT 		Count,
    //명령 목록들의 배열을 가리키는 포인터
    ID3D12CommnadList 	*const *ppCommandLists;
);

 

ID3D12CommandList(명령목록 인터페이스)

HRESULT ID3D12Device::CreateCommandList(
    UINT 			nodeMask,		//GPU가 하나일 경우 0으로 설정
    D3D12_COMMAND_LIST_TYPE 	type,			//명령 목록의 종류 아래에서 추가 설명
    ID3D12CommandAllocator 	*pCommandAllocator,	// 명령 목록 할당자 아래에서 설명
    ID3D12PipelineState 	*pInitialState,		// 명령 목록의 파이프라인 초기 상태
    REFIID 			riid,			// 인터페이스 COM id
    void 			**ppCommandList		//명령 목록을 가리키는 포인터
)

mCommandList->RSSetViewports(1, &mScreenViewport);
mCommnadList->ClearRenderTargetView(mBackBufferView,
	Colors::LightSteelBlue, 0, nullptr);
mCommnadList->DrawIndexedInstance(36, 1, 0, 0, 0);
...
...
mCommandList->Close();

ID3D12CommnadList를 가리키는 포인터 mCommandList를 사용하여 명령들을 명령 목록에 추가하는 예제 코드입니다. 뷰포를 설정하고(RSSetViewports), 렌더 대상 뷰를 지우고(ClearRenderTargetView), 그리기 호출을(DrawIndexedInstance) 실행합니다. 이 메서드들은 단지 명령들을 명령 목록에 추가만 할뿐, 명령들을 실행 시키는건 "ExecuteCommandLists"입니다.  명령 목록을 제출하기 전에, 먼저 "ID3D12CommandAllocator" 형식의 메모리 할당자 하나를 명령 목록과 연관시켜야 합니다. 아래에서 살펴 보겠습니다.

 

ID3D12Device::CreateCommandAllocator (명령 목록 메모리 할당자)

HRESULT ID3D12Device::CreateCommandAllocator(
    D3D12_COMMAND_LIST_TYPE 	type,
    REFIID			riid,
    void			**ppCommandAllocator,
);

여기서 type은 할당자와 연관 시킬 수 있는 명령 목록의 종류입니다. 흔히 두 종류가 있습니다.

 

1. D3D12_COMMNAD_LIST_TYPE_DIRECT: GPU가 직접 실행하는 명령 목록

2. D3D12_COMMNAD_LIST_TYPE_BUNDLE: 일련의 명령들을 소위 '묶음' 단위로 기록할 수 있는 최적화 수단

 

riid는 다시 ID3D12CommandAllocator 인터페이스의 COM ID입니다. 마지막은 당연히 메모리 할당자 객체를 가리키는 포인터겠죠. 추가적으로, 한 할당자를 여러 명령 목록에 연관시키는것은 가능하지만, 명령들을 여러 명령 목록에 동시에 기록할 수 없습니다. 명령목록들간의 명령들을 추가하는 작업은 "동기화" 작업이 필요하겠죠. 

 

ID3D12Device::CommandList::Reset (명령 목록 해제 혹은 초기화)

HRESULT ID3D12CommnadList::Reset(
    ID3D12CommandAllocator	*pAllocator,
    ID3D12PipelineState		*pInitialState,
)

이 메서드는 주어진 Command List를 처음 생성했을때와 같은 상태로 만듭니다. 이 메서드를 이용하면 명령 목록을 해제하고, 명령 목록 내부의 메모리를 재사용 할 수 있게됩니다. 이러한 재설정 작업은 명령 대기열에 있는 명령들에는 영향이 미치지 않음을 주의해야 합니다. 명령 할당자의 경우, 하나의 프레임을 완성하는 데 필요한 렌더링 명령들을 명령 목록에 추가하고 할당자를 연관시킨 후에 GPU의 명령 대기열에 제출한 후에는, 명령 할당자의 메모리를 다음 프레임을 위해 재사용해야 합니다. 이때 ID3D12CommandAllocator::Reset을 사용합니다.

 

 

CPU는 명령들을 명령 목록에 추가하여 명령 할당자를 연관시키고, GPU의 명령 대기열에 추가합니다.