c++ - 为什么我的渲染线程占用了 100% 的 cpu？

Question

所以现在在我的 OpenGL 游戏引擎中，当我的渲染线程实际上无事可做时，它占用了我的 CPU 可以提供的最大容量。 Windows 任务管理器显示我的应用程序占用了 25% 的处理时间(我有 4 个硬件线程，因此 25% 是一个线程可以占用的最大值)。当我根本不启动渲染线程时，我得到 0-2%(这本身就令人担忧，因为它所做的只是运行 SDL 输入循环)。

那么，我的渲染线程到底在做什么？这是一些代码:

Timer timer;

while (gVar.running)
{
   timer.frequencyCap(60.0);

   beginFrame();
   drawFrame();
   endFrame();
}

让我们逐一分析。 Timer 是我使用 SDL_GetPerformanceCounter 创建的自定义计时器类。 timer.frequencyCap(60.0); 旨在确保循环每秒运行不超过 60 次。以下是 Timer::frequencyCap() 的代码:

double Timer::frequencyCap(double maxFrequency)
{
    double duration;

    update();
    duration = _deltaTime;
    if (duration < (1.0 / maxFrequency))
    {
        double dur = ((1.0 / maxFrequency) - duration) * 1000000.0;
        this_thread::sleep_for(chrono::microseconds((int64)dur));
        update();
    }

    return duration;
}

void Timer::update(void)
{
    if (_freq == 0)
        return;

    _prevTicks = _currentTicks;
    _currentTicks = SDL_GetPerformanceCounter();

      // Some sanity checking here. //
      // The only way _currentTicks can be less than _prevTicks is if we've wrapped around to 0. //
      // So, we need some other way of calculating the difference.
    if (_currentTicks < _prevTicks)
   {
         // If we take difference between UINT64_MAX and _prevTicks, then add that to _currentTicks, we get the proper difference between _currentTicks and _prevTicks. //
      uint64 dif = UINT64_MAX - _prevTicks;

         // The +1 here prvents an off-by-1 error.  In truth, the error would be pretty much indistinguishable, but we might as well be correct. //
      _deltaTime = (double)(_currentTicks + dif + 1) / (double)_freq;
   }
   else
      _deltaTime = (double)(_currentTicks - _prevTicks) / (double)_freq;
}

接下来的 3 个函数要简单得多(在这个阶段):

void Renderer::beginFrame()
{
      // Perform a resize if we need to. //
   if (_needResize)
   {
      gWindow.getDrawableSize(&_width, &_height);
      glViewport(0, 0, _width, _height);
      _needResize = false;
   }

   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
}

void Renderer::endFrame()
{
   gWindow.swapBuffers();
}

void Renderer::drawFrame()
{
}

渲染线程是使用 std::thread 创建的。我能想到的唯一解释是 timer.frequencyCap 不知何故不起作用，除非我在我的主线程中使用完全相同的函数并且我空闲在 0-2%。

我在这里做错了什么？

Answer 1

如果启用了 V-Sync 并且您的程序遵守交换间隔，那么您看到您的程序占用 100% 实际上是 Windows 测量 CPU 时间的一个人工制品。这是一个早已为人所知的问题，但只要您的程序在驱动程序上下文中阻塞(这是 OpenGL 在 V-Sync 上阻塞时发生的情况)，Windows 都会将此归因于程序实际消耗 CPU 时间，而它实际上只是空闲。

如果您在交换缓冲区之后立即添加一个Sleep(1)，它会欺骗Windows 使其进入更理智的计算；在某些系统上，甚至 Sleep(0) 也能达到目的。

无论如何，大多数时候 100% 只是外观问题。

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在过去的几周里，我对低延迟渲染进行了一些详尽的研究(即最大限度地减少用户输入和相应光子从显示器中出来之间的时间)，因为我很快就会得到一个 VR 耳机。以下是我发现的有关定时 SwapBuffers 的内容:解决该问题的明智方法实际上是对帧渲染时间进行计时，并在 SwapBuffers 之前添加一个人工 sleep ，这样您就可以在 V 之前几毫秒醒来-同步。然而，这说起来容易做起来难，因为 OpenGL 是高度异步的，显式添加同步会降低吞吐量。