Metal GPU 帧时间行为不直观答案

【问题标题】：Metal GPU frame time behaves unintuitivelyMetal GPU 帧时间行为不直观
【发布时间】：2021-11-11 08:22:25
【问题描述】：

我在自己的应用程序中遇到了一个有趣的 Metal 性能问题，我只需对 this example project 进行小幅调整即可重现该问题。我的视图大小约为 1600x900，如下所示：

每帧有两个绘制调用，一个用于背景，一个用于线条。背景由 4 个顶点组成，线条大约有 2000 个顶点。当像上面那样绘制场景时，Xcode 的 GPU 帧捕获告诉我整个帧需要大约 4 毫秒（！）。一些观察：

当首先绘制线条时，帧只需约 30 µs
仅绘制四个顶点（构成背景）时，帧需要约 3 µs
仅绘制线条时，帧耗时约 40 µs
如上图所示，但只有线的前约 900 个顶点，整个帧需要约 4 µs

这对我来说没有意义。为什么上述变化会对帧时间产生如此巨大的影响？相差 100 倍。

我在 2018 Mac mini（配备 Intel UHD Graphics 630 1536 MB）上运行代码，以防万一。

以下是对演示项目所做的更改：

在初始化期间创建两个MTLBuffers

AAPLVertex quadVertices[] = { ... 4 vertices omitted ... };
quadBuffer = [_device newBufferWithBytes:quadVertices length:4 * sizeof(AAPLVertex) MTLResourceStorageModeManaged];

AAPLVertex dataVertices[] = { ... ~2000 vertices omitted ... };
dataBuffer = [_device newBufferWithBytes:dataVertices length:2000 * sizeof(AAPLVertex) MTLResourceStorageModeManaged];

在drawInMTKView 中绘制两个缓冲区：

[renderEncoder setVertexBuffer:quadBuffer offset:0 atIndex:AAPLVertexInputIndexVertices];
[renderEncoder drawPrimitives:MTLPrimitiveTypeTriangleStrip vertexStart:0 vertexCount:4];

[renderEncoder setVertexBuffer:dataBuffer offset:0 atIndex:AAPLVertexInputIndexVertices];
[renderEncoder drawPrimitives:MTLPrimitiveTypeTriangleStrip vertexStart:0 vertexCount:2000];

开启 8x MSAA：mtkView.sampleCount = 8; 和 pipelineStateDescriptor.sampleCount = 8;
将渲染通道的加载动作更改为MTLLoadActionLoad:renderPassDescriptor.colorAttachments[0].loadAction = MTLLoadActionLoad;

编辑：the project is available on my Github.

编辑 2：我在 2020 M1 Macbook 上运行了示例项目，但我无法重现任何要点。基本情况的总帧时间约为 100 µs。不过，我不得不使用 4 的 MSAA 系数，因为 M1 显然不支持 8。

为了透明，我也在 Apple 开发者论坛上问过这个问题：https://developer.apple.com/forums/thread/695245（我希望没问题）

【问题讨论】：

能否将您的示例项目上传到 GitHub。
@HamidYusifli 当然，给你：github.com/maxjvh/metal-performance-issue
您是否尝试过在第 3 步中不启用 8x MSAA？
@JeshuaLacock 问题在 MSAA 样本数较低时并不那么突出，但这并不能真正回答问题。我认为 8x MSAA 只会使上述怪异更加明显。
我并不是在暗示这是答案 - 我只是想了解这个问题。

标签： macos gpu intel metal objective-c++

【解决方案1】：

看起来这是一个错误，我在以下处理器上运行了您的示例项目：
M1、M1 Pro、M1 Max、Radeon pro 5500M。

我无法重现您的问题。我建议你提交错误报告。

【讨论】：

感谢您使用所有这些处理器进行测试！我现在已经向 Apple 提交了错误报告，当我收到他们的回复时会通知您。

【解决方案2】：

我可以验证，如果没有 8x MSAA，它的运行速度会更快。但是，在这样一个简单的项目中，8x MSAA 不会导致问题。为什么会有这样的选择？

使用相同的机器：

样本数 1 => 300 我们
samplecount 2 => 600 us
样本数 4 => 1.9 毫秒
样本计数 8 => 3.7 毫秒

【讨论】：