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title: D3D12RHI
date: 2026-05-03 00:00:00
excerpt: ARC 引擎 D3D12 RHI 改进——提交间隔记录器、DRED 调试增强、PSO 异步创建、纹理池管理等
tags:
  - ARC
  - D3D12RHI
rating: ⭐
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# D3D12RHI — D3D12 RHI 改进

返回 [[ARC引擎修改总览]]

## 概述

D3D12RHI 是 ARC 引擎修改量第二大的模块（60 个文件），但与卡通渲染无关。这些修改主要是**底层 GPU 基础设施的性能优化和调试增强**，部分可能从后续 UE 版本回移，部分是为主机平台开发的专用功能。

## 功能列表

| 功能 | 说明 |
|------|------|
| 提交间隔记录器 | GPU 帧间提交间隔分析 |
| DRED 调试增强 | GPU 崩溃时的扩展诊断 |
| 其他 RHI 改进 | PSO 异步、纹理池、CommandList 等 |

## 新增文件

- `Source/Runtime/D3D12RHI/Public/D3D12RHIBridge.h` — 暴露 D3D12 命令队列供外部访问

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## 提交间隔记录器

### 概述

Submission Gap Recorder（`D3D12_SUBMISSION_GAP_RECORDER`）是一个 GPU 性能分析系统，记录 D3D12 Command List 提交之间的间隔时间，用于识别 CPU-GPU 同步瓶颈和提交延迟。

### 功能

- 记录每帧 Command List 提交的时间戳
- 计算相邻提交之间的间隔（Gap）
- 识别异常长的提交间隔（可能的 CPU stall 或 GPU bubble）
- 提供统计数据用于性能优化

### 使用场景

- 分析格斗游戏中的帧率卡顿原因
- 排查 CPU 提交瓶颈
- 验证多线程命令录制的效率

### 代码修改情况

| 文件路径 | 修改类型 | 修改内容 |
|---------|---------|---------|
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Commands.cpp` | 修改 | Command List 提交路径插入时间戳记录 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12CommandList.h` | 修改 | `D3D12_SUBMISSION_GAP_RECORDER` 宏和数据结构 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Queue.cpp` | 修改 | 提交间隔计算和统计输出 |

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## DRED 调试增强

### 概述

DRED（Device Removed Extended Data）是 D3D12 的 GPU 崩溃诊断机制。ARC 引擎增强了 DRED 的使用，在 GPU 崩溃时提供更详细的面包屑（Breadcrumb）上下文信息。

### 增强内容

#### 面包屑上下文

在关键渲染操作处插入 Breadcrumb 标记，GPU 崩溃时可以追溯到具体的操作步骤：

- 绘制调用标记
- 资源状态转换标记
- 计算着色器调度标记

#### 向量化异常处理器

新增 Vectored Exception Handler，在 Windows 异常触发时检查 D3D12 Debug 消息：

- 捕获 D3D12 设备丢失事件
- 自动收集 DRED 信息
- 输出到日志供崩溃分析

### 使用场景

- 主机开发中 GPU 挂起的排查
- 复杂着色器导致的设备丢失诊断
- CI/CIS 环境中的自动化崩溃分析

### 代码修改情况

| 文件路径 | 修改类型 | 修改内容 |
|---------|---------|---------|
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Device.cpp` | 修改 | DRED 初始化和 Breadcrumb 配置 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Commands.cpp` | 修改 | 关键操作处插入 Breadcrumb 标记 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Util.cpp` | 修改 | Vectored Exception Handler 注册 + D3D12 Debug 消息检查 |

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## 其他 RHI 改进

### 概述

ARC 引擎在 D3D12 RHI 层面做了多项基础设施改进，涵盖 PSO 管理、纹理内存、命令列表执行和光线追踪支持。

### PSO 异步创建

#### Busy-Wait + Stall 告警

PSO 创建改为异步模式，当 Shader 未就绪时 busy-wait 并记录 stall 时间：

```cpp
// PSO 创建等待时输出告警日志
// 帮助识别哪些 Shader 组合导致了渲染卡顿
```

#### 部分编译（bPartial）

Ray Tracing Pipeline 支持部分编译——不需要等待所有 Hit Shader 就绪即可使用基础管线。参见 [[光线追踪与PSO]]。

### 纹理池管理

新增 CVar `D3D12.TexturePoolOnlyAccountStreamableTexture`：
- 纹理池统计时仅计算可流式加载的纹理
- 避免非流式纹理（如 UI、字体）干扰流式预算

### CommandList 任务分流

CVar `r.D3D12.ExecuteCommandListTask`：
- 将部分 Command List 执行工作从 RHI 线程分流到 Task 线程
- 减少 RHI 线程压力

### Ray Tracing 改进

- View Descriptor Heap 扩展到 250k 描述符
- BLAS Compaction 支持（减少加速结构内存占用）
- PSO 缓存改进

### Buffer Staging

改进 GPU Readback 的 Staging Buffer 管理，减少 CPU-GPU 同步开销。

### Back Buffer 引用

安全处理 Presentable Texture 的引用计数，防止拷贝操作时的悬空引用。

### D3D12RHIBridge

新增 `D3D12RHIBridge.h`，暴露底层接口供外部模块使用：

```cpp
// 获取图形命令列表和队列
GetGfxCommandListAndQueue();

// 获取拷贝命令队列
GetCopyCommandQueue();
```

### 代码修改情况

| 文件路径 | 修改类型 | 修改内容 |
|---------|---------|---------|
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12PipelineState.cpp` | 修改 | PSO 异步创建 + Busy-Wait + Stall 告警日志 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Texture.cpp` | 修改 | `TexturePoolOnlyAccountStreamableTexture` CVar 纹理池统计 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Commands.cpp` | 修改 | `ExecuteCommandListTask` CVar 任务分流 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12RayTracing.cpp` | 修改 | View Descriptor Heap 250k + BLAS Compaction |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Staging.cpp` | 修改 | Staging Buffer 改进 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Private/D3D12Viewport.cpp` | 修改 | Back Buffer 引用安全处理 |
| `Source/Runtime/D3D12RHI/Public/D3D12RHIBridge.h` | **新增文件** | 暴露 `GetGfxCommandListAndQueue` / `GetCopyCommandQueue` |