DirectX 12 장치 초기화 이해하기 (2)

 

 

 

[ DirectX 12 장치 초기화 단계 ]

 

1 단계 Device(그래픽 디바이스) 생성.

2 단계 CommandQueue와 CommandList 생성.

3 단계 SwapChain 생성.

4 단계 FenceObject 생성.

5 단계 렌더타겟(RenderTarget)과 깊이/스텐실(Depth/Stencil) 버퍼 생성.

 

 

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[ 2 단계 CommandQueue와 CommandList생성 ]

 

CommandQueue와 CommandList는 DirectX 12 그래픽 렌더링에서 핵심적인 역할을 하는 COM객체이다.

CommandList는 명령(Command)들을 담고 있는 리스트이다. (주로 그래픽 렌더링 명령들을 담는다.)

CommandQueue는 이름 그대로 큐 형태의 동작을 하는 COM객체이다.

여러 개의 CommandList들을 담을 수 있고, CommandList에 담긴 명령을 GPU에 제출하는 역할을 한다.

GPU는 명령 큐를 가지고 있으며, 큐의 GPU 명령들을 순서대로 실행한다.

 

CommandQueue의 ExcuteCommandList()를 통해서 GPU에 명령(Command)들을 제출할 수 있다.

주의할 점은 CommandQueue를 통해 ExcuteCommandList()를 호출한다고 해서

제출한 명령들이 바로 실행되는 것은 아니다. GPU에서 때가 되면 명령들을 실행하게 된다.

 

 

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[ 1. CommandQueue 생성 ]

 

 

 

CreateCommandQueue

CommandQueue의 생성은 ID3D12CommandQueue* 컴객체를 선언하고,

ID3D12Device(디바이스)의 CreateCommandQueue()를 통해서 할 수 있다.

CreateCommandQueue()의 첫 번째 인자로 D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC가 필요하다.

 

D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC

- 첫 번째 D3D12_COMMAND_LIST_TYPE

CommandQueue의 타입을 설정하는 열거체이다. 

D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT : GPU가 직접 실행할 수 있는 명령 버퍼(리스트).

D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_BUNDLE : GPU가 직접 실행할 수 없음. (Direct 명령 리스트가 필요).

D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_COMPUTE : Compute Shader를 위한 명령 버퍼(리스트).

D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_COPY : 복사 (Copy)를 위한 명령 버퍼(리스트).

우리는 GPU가 직접 실행할 수 있는 CommandList를 담은 CommandQueue를 만들기 위해 타입 인자는

D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT로 설정한다.

 

- 두 번째 Priority는 명령 큐의 우선 순위를 의미한다. 우선순위는 값이 작을수록 높다.

D3D12_COMMAND_QUEUE_PRIORITY_NORMAL : 보통 우선순위를 의미.

D3D12_COMMAND_QUEUE_PRIORITY_HIGH : 높은 우선순위를 의미.

따로 설정하지 않거나, 보통 우선 순위로 지정하여 설정한다.

 

- 세 번째 D3D12_COMMAND_QUEUE_FLAGS

CommandQueue의 플래그를 설정해주는 것이다.

D3D12_COMMAND_QUEUE_FLAG_NONE : 기본 명령 큐

D3D12_COMMAND_QUEUE_FLAG_DISABLE_GPU_TIMEOUT : 명령 큐에 대하여 GPU 타임아웃을 비활성화.

기본 명령 큐인 FLAG_NONE을 설정한다.

 

- 네 번째 NodeMask.

만약 어떤 그래픽 카드에 GPU가 여러 개가 있으면, 각각의 GPU들을 구분하기 위한 값이다.

따로 설정하지 않거나, 한 개만 있는 단일 GPU에 대해서는 항상 0을 쓴다.

 

 

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[ 2. CommandAllocator와 CommandList 생성 ]

 

명령 할당자(CommandAllocator)는 메모리 할당자의 의미를 가지고 있다.

(GPU 명령을 저장하기 위한 메모리를 할당한다.)

그래픽 명령들의 메모리를 할당해주는 COM객체이다. 실제 명령어들을 담을 수 있는 메모리를 관리한다.

CommandList는 이 메모리들을 사용한다. 명령 리스트는 명령 할당자의 메모리에 저장이 된다.

같은 CommandAllocator에서 동시에 두 개 이상의 CommandList는 Open상태가 될 수 없다.

즉, 1 CommandAllocator : 1 CommandList 이다.

 

 

CommandList

CommandList는 렌더링 명령들을 저장하는 리스트이다.

CommandList에 있는 모든 함수들은 Set(상태변경) & Draw(그리기 호출)이다.

CommandList를 만들기 위해서는 CommandAllocator 인터페이스 포인터가 필요하다.

(이 CommandList가 어디에 있는 명령어 메모리를 가져다 쓸 건지 알기 위해서).

CommandList는 생성되면 Open(명령을 추가할 수 있는) 상태이다.

CommandList를 Close 하면 더 이상 명령을 추가할 수 없다.

CommandAllocator와 CommandList의 유형은 일치해야 한다.

 

ID3D12GraphicsCommandList 인터페이스

ID3D12GraphicsCommandList는 렌더링을 위한 그래픽 명령들의 리스트이다.

ClearDepthStencilView, Close, Reset... 등등 모든 명령들이 Command이다.

Set함수들을 적절히 호출하고, Draw를 호출하면 렌더링이 일어난다.

이 함수들을 호출하는 것이 전부 다 Command들이 된다.

Command들을 호출하게 되면 해당 CommandList와 매칭된 CommandAllocator에 명령들의 메모리가 할당된다.

GPU는 이 메모리를 참조하여 Command들을 실행하게 된다.

추가한 명령들을 실행하려면 CommandList를 Close() 한 후,

CommandQueue의 ExcuteCommandList() 호출을 통해 큐에 명령들을 담아준다.

 

앞에서도 말했지만, Excute를 호출한다고 해서 Command들이 GPU에서 즉시 실행되는 것이 아니다.

GPU 큐에 명령들을 집어넣는 것뿐이다. 명령들의 실행과는 별개이다.

특히 CopyResource() 명령을 예로 들면, 이 명령을 담았다고 해서 GPU가 Resource를 즉시 Copy 하는 것이 아니다. (이 부분에서 많은 문제가 생길 수 있다.)

 

 

CreateCommandAllocator & CreateCommandList

CommandAllocator는 ID3D12CommandAllocator*를 선언하고

Device에 내장된 CreateCommandAllocator() 함수를 통해 만들 수 있고,

CommandList는 CreateCommandList() 함수를 통해 만들 수 있다.

렌더링 명령을 담기 위해 ID3D12GraphicsCommandList*를 선언 후 CommandList를 생성한다.

각각의 타입은 CommandQueue와 마찬가지로

GPU가 직접 실행할 수 있는 D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT으로 설정한 후 생성한다.

CommandList는 반드시 CommandAllocator와 1:1 매칭이 된 상태로 만들고 사용해야 한다.

 

CommandList는 여러 개를 만들어서 사용할 수 있지만,

멀티 쓰레드 렌더링을 사용하지 않는 이상 CommandList는 하나면 충분하다.

멀티 쓰레드를 사용한다면 주의해야 할 점은

여러 쓰레드에서 하나의 CommandList를 동시에 참조할 수 없다는 점이다.

예를 들어 CommandList 하나를 쓰레드0, 쓰레드1에서 동시에 사용하려고 할 경우 에러가 출력된다. 

즉, 1쓰레드 : 1CommandList를 사용해야 한다.

 

 

 

CommandList - Reset (RenderBegin)

CommandList에 렌더링 Command들을 담기 전에

반드시 Reset()을 호출하여 CommandList를 Open 상태로 만들어야한다.

Open 상태가 되어야만 Command들을 담을 수 있다.

 

 

CommandList - Close & ExcuteCommandList (RenderEnd)

실행할 Command들을 담았다면, Command들을 GPU에 제출하기 전에 반드시 CommandList를 Close해줘야 한다.

Close하지 않으면 ExcuteCommandList를 실행할 수 없다.

 

여러 개의 CommandList를 사용할 때 주의해야 할 점은 CommandList의 실행 순서이다.

일단 CommandList에 담긴 Command들은 담은 순서대로 실행된다.

하지만 여러 개의 CommandList를 담아서 한 번에 ExcuteCommandList를 할 경우

CommandList들 간의 실행 순서는 지켜지지 않는다.

GPU의 판단하에 우선적으로 처리할 작업들이 먼저 실행된다.

 

예를 들어 다음과 같이 CommandList를 Excute시키고자 할 경우를 예를 들어보자.

ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { CommandListA, CommandListB };

m_pCommandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);

 

ppCommandLists[0]에는 CommandListA가 들어있고, [1]에는 CommandListB가 들어있다.

CommandList A에 (1, 2, 3) 명령이 들어있고 CommandList B에 (4, 5, 6)명령이 들어있을 때

1, 2, 3, 4, 5, 6 순서로 실행될 수도 있고, 4, 5, 6, 1, 2, 3 순서로 실행될 수도 있다.

이러한 문제와 더불어 ExcuteCommandList 함수 호출이 상당히 무겁기 때문에 보통 하나의 CommandList를 사용한다.