API改变游戏 Driect X12引领硬件市场新变局

　　作为最流行的底层API，微软DirectX被广泛使用于Microsoft Windows、Microsoft XBOX、Microsoft XBOX360和Microsoft XBOXONE电子游戏开发，并且只能支持这些平台。由于Windows在操作系统上处于近乎垄断的地位，所以DirectX也就顺理成章地成为了厂商必须遵循的规范。从1995年Direct X1.0发布到去年Direct X12公布，已经过去了整整20年，这20年间，在Direct X的支持下，游戏画面发生了天翻地覆的变化，同时对显卡行业也产生了重大的影响。随着Windows 10的发布，全新的Direct X12（以下简称DX12）将为我们带来更大的变化，而这一次，影响的可能不仅仅是显卡。

　　1 Direct X12的新特性及硬件支持

　　DX 12最重要的变化之一就是更像底层API，在这方面，DX 12和AMD Mantle非常相似。在硬件抽象层上走得比以往更深入，能够同时减轻CPU、GPU的过载(overload)。具体包括：应用可追踪GPU流水线、控制资源状态转换(比如从渲染目标到纹理)、控制资源重命名，更少的API和驱动跟踪、可预判属性等。

　　DX 12另一个值得我们关注的变化就是其大幅提高了多线程效率，可以充分发挥多线程硬件的潜力。这个多线程指的不是显卡，而是多核心处理器。虽然DX 11已经较好地支持了多线程，但由于运行时、驱动过载的影响，每个核心仍然浪费大量的闲置时间，DX 12则能将几乎每个核心的所有潜力都挖掘出来，而且可以做到随着核心数量的增长，性能几乎线性提升。

　　微软举的例子是3DMark。将其导入支持DX 12之后，可以发现CPU利用率提高了50％，同时在各个核心之间的负载分配也更加均衡了。DX12模式的3D Mark 11某环节测试时间可以比DX11缩短大约32％，其中显卡花费时间更是节省了整整一半。

　　另外从负载分配情况可以看出，DX 11下有多个环节都只能由同一个核心执行，大大降低了效率、浪费了时间，DX 12则能让所有核心共同参与执行，尤其是在驱动环节。

　　简单地说，DX 12虽然是图形开发规范，但是有了它，应用、游戏就能以超高的效率发挥多核心处理器的优势，充分利用硬件资源。

　　另外，DX 12还带来了更底层的API和跨平台移植效率。这一点同样和AMD Mantle有着异曲同工之妙，只不过Mantle局限在AMDGCN架构显卡上，而DX12则是通用的。

　　在硬件支持上，NVIDIA的开普勒、费米、麦克斯韦架构全部都支持DX 12，也就是GeForce200系列以来的型号都可以，DX 11的都行。AMD方面，所有GCN架构的显卡均支持DX 12，也就是Radeon HD7000、Radeon R200系列。Intel第四代Haswell开始可以支持DX 12，但其实仅限最高端的两个型号：GT3 Iris 5100、GT3e IrisPro 5200。值得注意的是，高通也正在优化自家的骁龙处理器，以全面支持DX 12。需要注意的是，微软在公布DX 12的时候，曾告诉过大家DX 12还有多项特性并未公布，所以现在宣布支持DX 12的N卡和A卡，暂时还只能确定只支持部分DX12特效，到底能不能支持完整的DX 12还很难说，不过从业界的一贯风格来看，等Windows10正式推出后，大家估计还需要购买新的显卡才能体验到完整的DX 12。

　　2 AMD处理器借DX12再度崛起？

　　虽然AMD的处理器架构理念看上去很先进，在核心数量和多核性能上也表现不错，但是不得不承认在单核心性能上AMD和Intel还是有一些差距，以至于在整体表现上Intel的处理器看上去会更好一些。对于游戏玩家来说，虽然多核心的概念已经出现了很多年，但是到目前为止，大部分游戏对多核心多线程的支持依旧很差，这也就是为什么有些时候会出现四核的AMD处理器在游戏中的表现还不如双核的Intel处理器这样匪夷所思的现象。这对AMD无疑是一个很大的打击。

　　而DX 12的出现或许能帮助AMD改善这一窘境。前面我们也提到，DX 12和过去的版本相比，很大的一项改进就是大幅提升了对处理器多核心多线程的利用率，可以彻底发挥多核处理器在游戏中的性能。微软宣称，DX 12对多核心CPU的利用几乎是完美线性增长的，换句话说，也就是四核心的游戏性能能够接近或达到单核心的四倍。如果真如微软所说，那么AMD处理器的多核心多线程能力将在DX 12中得到释放，弱势的表现或许将彻底改变，凭借不错的性价比，AMD多核处理器或许能再次成为玩家首选的游戏处理器，处理器市场的格局或许会发生不小的变化。而Intel将会如何面对这一改变，玩家们也只需坐等好戏。

　　3 TV游戏和PC游戏更加同质？

　　熟悉TV游戏和游戏主机的玩家都会发现，虽然TV游戏主机的配置看上去远落后于PC，但是游戏性能和画面效果却能超越配置更高的PC，相信大家还记得当年《生化危机4》在TV游戏主机和在PC上表现出的巨大画质差异。这其中的原因和底层API有着莫大的关系。作为一款TV游戏主机，其使用的定制版硬件和系统都是为了游戏服务，作为一个封闭的系统，TV游戏主机可以更加深入地利用底层API去挖掘硬件潜力，实现更高的硬件利用率和游戏性能。而PC主机则不一样，PC主机要保持开放性和兼容性，去实现更多的应用环境，所以硬件上无法做到和TV游戏主机那样对游戏深入底层的优化，所以在效率上显然无法和TV游戏主机抗衡。

　　DX 12的出现则可能会改变这一格局。DX 12的一大特点就是提供了更加底层的API，开发人员可以借此更深入硬件底层。虽然DX 12目前所表现出的效率还略低于Mantle，但是已经展现出巨大的实力。而AMD已经明确不再继续开发Mantle，所以DX 12就是未来最佳的底层API了。借助DX 12，未来PC主机的游戏性能将进一步提高，达到TV游戏主机的性能也并不是一句空话。

　　从另外一个方面来看，次世代游戏主机PS4和XBOXONE都采用了AMD APU架构，虽然目前都有着不错的游戏画质和性能表现，但是DX 12的到来，将让高端游戏PC的游戏性能和画质超越TV游戏主机。而次世代游戏主机的更新换代可能也会变得更快，甚至直接被PC所取代。再加上DX 12带来了更为方便的跨平台移植，所以未来游戏大作的多平台发售也会变得更加简单，TV游戏和PC游戏的界限或许更加模糊。

　　4 比驱动更加给力的“兴奋剂”？

　　对玩家来说，更新显卡驱动带来的游戏性能提升是能实实在在感受到的，而DX 12则能提供更加恐怖的性能提升。在公布DX 12的时候，微软曾宣称，“DX 12的效率将比DX 11提升50%”。如果真如微软说的如此高效，那么我们简单地试想一下，一款游戏的DX 11版如果只有20fps，那么DX 12版将有30fps的表现，这10fps的提升直接决定了游戏表现是卡顿还是接近流畅运行。这对于拥有中低端显卡的玩家来说，无疑是一个好消息。但是从另一个方面看，仅仅一个API的升级就带来如此巨大的性能提升，恐怕硬件厂商并不买单，实现起来可能也没有这么容易。

　　写在最后

　　之前DX的版本更迭，更多是在游戏的画面效果上下工夫，而本次DX 12相比DX 11，并没有太多关乎特效的提升。和Mantle一样，DX 12更在乎运行效率的提升。在改变显卡效率的同时，DX 12对处理器多核心性能的提升也是非常巨大的，多核心多线程在多年之后终于将要迎来一次性能上的爆发。同时，PC平台终于能够借助DX 12在游戏性能上和TV游戏主机平起平坐。可以说，DX 12将是PC游戏历史上一次新的飞跃。

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