在Vulkan中,队列设备(Queue)是一个重要的概念。应用程序通过将指令记录到指令缓存,然后提交到队列,而物理设备会设备读取队列中的任务并通过异步的方式来处理它们。
![Vulkan 设备队列](https://www.nxrte.com/wp-content/themes/justnews/themer/assets/images/lazy.png)
每个物理设备包含一个或多个队列族(Queue Family),每个队列族包含一个或多个队列。这些队列用于处理不同类型的任务,如图形渲染、计算任务和传输操作。
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Vulkan将设备队列按照队列族的方式组织,组织方式有以下特点:
- 1. 一个队列族可以支持一到多个功能。
- 2.一个队列族中包含一个或多个队列。
- 3.同一个队列族中的所有队列支持相同的功能。
- 4.队列族之间可以有相同的功能,但两两队列之间不能有两个功能集。
我们可以通过vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties 函数获取设备队列(族)信息,其定义如下:
获取设备队列(族)信息
// 由 VK_VERSION_1_0 提供
void vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(
VkPhysicalDevice physicalDevice,
uint32_t* pQueueFamilyPropertyCount,
VkQueueFamilyProperties* pQueueFamilyProperties
);
- physicalDevice物理设备。
- pQueueFamilyPropertyCount表示队列族个数。
- pQueueFamilyProperties如果为nunllptr,将会向pQueueFamilyPropertyCount中写入physicalDevice外部开放的设备队列数量。否则将写入pQueueFamilyPropertyCount一个设备队列族信息数据。
为了获取设备队列信息,类似前面的操作,需要调用两个该函数。
VkPhysicalDevice physicaDevice;//之前获取的物理设备;
uint32_t queueFamilyCount;
vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(physicaDevice, &queueFamilyCount,
nullptr);
assert(queueFamilyCount);
std::vector<VkQueueFamilyProperties> queueFamilyProperties(queueFamilyCount);
vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(physicaDevice, &queueFamilyCount,
queueFamilyProperties.data());
该函数将物理设备的一系列队列设备(族)信息写入了VkQueueFamilyProperties类型的读写堆栈,该类型定义如下:
VkQueueFamilyProperties
typedef struct VkQueueFamilyProperties {
VkQueueFlags queueFlags;
uint32_t queueCount;
uint32_t timestampValidBits;
VkExtent3D minImageTransferGranularity;
} VkQueueFamilyProperties;
- queueFlags是一个空白位码,表示队列族支持的操作类型。
- queueCount表示该队列中可用的队列数量。
- timestampValidBits表示时钟查询返回的有效时钟。该值为0表示该队列不支持时钟时钟。如果支持,时钟时钟返回的值将包含该时钟时钟的有效数据。
- minImageTransferGranularity表示该队列族支持的最小图像传输粒度。该粒度用于定义在执行图像传输操作(如复制或分层布局转换)时的最小单位。
其中VkQueueFlags可用的值定义在VkQueueFlagBits中,其定义如下:
// 由 VK_VERSION_1_0 提供
typedef enum VkQueueFlagBits {
VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT = 0x00000001,//图形
VK_QUEUE_COMPUTE_BIT = 0x00000002, //计算
VK_QUEUE_TRANSFER_BIT = 0x00000004, //传输
VK_QUEUE_SPARSE_BINDING_BIT = 0x00000008, //稀疏绑定
// 由 VK_VERSION_1_1 提供
VK_QUEUE_PROTECTED_BIT = 0x00000010,
} VkQueueFlagBits;
在移动开发中图形和计算队列比较常用,其中计算着色器需要使用计算队列。
Vulkan 的设备队列是用于提交命令方便GPU执行的关键机制。理解队列组和设备队列的工作原理,有助于更很好地利用Vulkan的性能特性。
示例代码
下面是一个简单的示例代码,展示了如何查询队列属性、获取包含图形队列的队列索引(用于后续创建逻辑设备):
VkPhysicalDevice physicaDevice;//之前获取的物理设备;
// 查询队列族属性
uint32_t queueFamilyCount = 0;
vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(physicalDevice, &queueFamilyCount, nullptr);
std::vector<VkQueueFamilyProperties> queueFamilies(queueFamilyCount);
vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(physicalDevice, &queueFamilyCount, queueFamilies.data());
// 找到支持图形操作的队列族索引
int graphicsQueueFamilyIndex = -1;
for (uint32_t i = 0; i < queueFamilyCount; i++) {
if (queueFamilies[i].queueFlags & VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT) {
graphicsQueueFamilyIndex = i;
break;
}
}
//后续创建逻辑设备
参考
《Vulkan学习指南》
https://fuxiii.github.io/Essentials.of.Vulkan/DeviceQueue.html
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