用CAL直接訪問Dx的紋理資源 (interoperability)

引言：

      雖然GPU已經被用於很多通用計算當中了，但是還是有很多GPGPU的研究始於圖形圖像相關的，例如光線跟蹤, 流體模擬等等。我們經常會需要通用計算的接口去訪問DX或者OpenGL裏面的一些資源。由於圖形接口的紋理資源都是在顯存裏面存儲的，如果僅僅爲了讓GPU的內核訪問這些資源，就必須把圖形接口的內存從顯卡傳到主存，然後在轉換成相應的GPGPU接口形式傳會顯卡中，這樣無疑繁瑣了很多，而且做了很多不必要的工作。

      爲了方便GPU內核訪問圖形接口的資源，很多GPGPU接口都爲程序員提供了Interoperability的功能。利用這個功能，程序員只需要簡單的設置，就可以用相應的接口（CUDA C , Brook+ , OpenCL等）來訪問這些顯卡里面的資源。

      本文介紹了CAL提供的Dx interoperability功能。實現了一個簡單的Demo。

正文：

      這已經是我第三次寫關於interoperability的Demo了。前兩次分別是CUDA和Brook+的interoperability （http://codeboycjy.blogbus.com/logs/40925084.html  http://codeboycjy.blogbus.com/logs/39810508.html ）。爲了一致一些，我又實現了一個一摸一樣的Demo。不過這回不同的是圖形接口是Dx10，並且是基於CAL的。還是那張截圖：

      這次的Demo和以前兩次也是一樣的。用Pixel Shader寫的話，會非常簡單。但是這個Demo的目的不是Show怎麼做像素處理的，而是展示一下怎樣用GPGPU的Kernel訪問Dx的紋理。

      下面我們主要看兩點：

           1.怎樣設置紋理與GPGPU資源的Mapping。

           2.我會逐行解釋一下第一個Kernel，第二個kernel留給讀者自己分析了（裏面應該有處漏洞，有興趣可以試着找一下）。

      首先，爲了做interop，看看我們需要做些什麼。

           1. 首先我們需要檢查一下當前設備是否支持interop，事實上，只有在vista系統下，CAL才支持Dx（9/10）的interop。

           2. 然後我們需要找到mapping的兩個函數指針，一個負責設備的對應，還有個負責資源的對應。

           3. 利用這兩個指針，我們需要把設備首先對應起來，注意，這裏需要你把CAL和DX的設備都創建完畢後，纔可以做Mapping。

           4. 然後利用Map資源的函數，就可以把Dx資源與CAL資源對應起來。

      第四點裏面有些需要我們注意的地方。首先，對於那個CAL資源和Dx資源的時候，Dx的資源必須是創建完畢的，而CAL的資源是不用創建的。CAL會爲我們自動對應。否則創建兩份資源就是拷貝了。這裏的對應就好像C++裏面兩個指針知道一處地址，誰都可以更改裏面的內容。Dx 的資源並不一定僅僅是這個Demo裏面利用的紋理，事實上，只要Dx認爲是資源的東西，CAL都可以做對應，從而直接用內核訪問，例如頂點緩衝，索引緩衝等等。

      當資源對應後，我們就可以像對待正常的CAL資源一樣對待和DX資源綁定的資源了。只不過這裏我們修改的內存是有Dx系統爲我們來存儲的，而不是以CAL的資源存儲格式存儲的。但是其實對於GPU內核來說，這並沒有什麼影響。

      做紋理interop基本就是這些內容，其實很easy的東西。下面我們來看看GPU的kernel怎麼寫的吧。

      il_ps_2_0
      dcl_input_interp(linear) v0.xy__
      dcl_resource_id(0)_type(2d,unnorm)_fmtx(float)_fmtx(float)_fmtx(float)_fmtx(float)
      dcl_cb cb0[1]
      dcl_output_generic o0
      dcl_literal l0 , 5.0 , 0.25 , 0.0 , 0.0
      flr r0 , v0
      mad r1.x , l0.y , r0.y , cb[0].z
      cos r1.y , r1.x
      mad r0.w , l0.x , r1.y , r0.x
      sample_resource(0)_sampler(0) r2, r0.wyxx
      mov o0 , r2
      end

      上面就是這個Demo的第一個內核函數。比上次介紹的複雜一點點，但是其實仔細看，基本是一樣的。我們還是照例提上其他類C語言的內核代碼吧，方便對比一些。貼個Brook+的好了:

      kernel void brook_wave_Texture( float t , float4 src[][] , out float4 desc<> )
      {
         //get the index
         int2 index = instance().xy;
         
         int srcX = (int) ( 5.0f * cos( t + 0.25f * (float) index.y ) ) + index.x ;
         int srcY = index.y;

         dest = src[srcY][srcX];
      }

      Brook+的內核函數很簡單，沒什麼好說的。主要來看一下上面CAL的代碼是怎麼work的好了。

      前面聲明與上一次介紹的東西基本是一樣的，有不理解的朋友可以看下上次的解釋。唯一不一樣的就是有一個constant的變量。這個變量在程序中，每一幀都被CPU傳入的數據更改，是根據時間變化的。

      flr r0 , v0 ： 把0.5開始的索引變爲0.0開始。

      mad r1.x , l0.y , cb[0].z ： 這裏其實就是Brook內核裏面的 t + 0.25f * (float) index.y 。mad a , b , c , d的意思是 a = b * c + d

      cos r1.y , r1.x ： 把x分量的餘弦值記錄到x分量裏面。

      mad r0.w , l0.x , r1.y , r0.x ： 這裏就是對應上面的 srcX = (int) ( 5.0f * cos( t + 0.25f * (float) index.y ) ) + index.x。因爲cos( t + 0.25f * (float) index.y )的值是r1.y，所以這個可以簡化爲 srcX = (int) ( 5.0f * r1.y ) + index.x；

      這行指令執行完了以後，我們可以直接從資源裏面去獲取像素的值了。細心一點的朋友可能會注意到這裏的索引是可能有越界現象的，但是CAL在訪問Dx紋理的時候，越界的索引都被Clamp了，這一點和Brook+是一樣的。所以我們不需要處理越界情況。

      這次基本就是這些內容了，其實還是沒有什麼東西。想了解Dx interop，Dx10 初始化，以及CAL的kernel的朋友，可以把Demo下來看看。裏面有這些相關的內容。

 

http://filer.blogbus.com/4730079/resource_473007912594659841.rar