XNA、向量数学和GPU

Question

我正在研究为Windows Phone和Windows 8 RT制作游戏。游戏的第一版将使用XNA进行用户界面设计。

但由于我计划有其他版本可能不使用XNA，因此我正在Portable Class Library中编写我的核心游戏逻辑。

我已经开始计算核心游戏逻辑中的向量数学问题（精灵位置）。

当我在弄清楚这个问题时，我的同事告诉我要确保这些计算是在GPU上完成的（而不是CPU）。

那么，问题来了，如果我使用XNA向量库来进行向量计算，它们会自动在GPU上完成吗？

附带问题：如果不是，它们应该在GPU上完成吗？或者让CPU运行它们是否可以？

注意：如果我需要XNA来执行这些计算以便可以使用GPU，则从XNA向我的核心逻辑注入该功能并不难。我只想知道这是否是我真正应该做的事情。

注意II：我的游戏是一个2D游戏。它将计算坏人和抛射物沿着向量移动的路径。（意思是这不是一个巨大的3D游戏。）

- Vaccano

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离题了，但我认为XNA已经走向衰落。我建议考虑使用MonoGame来实现可移植性和更好的未来前景。 - Adam Houldsworth

@AdamHouldsworth - 我计划转向MonoGame。我听说从XNA到MonoGame的移植非常容易。所以我想先用XNA开始，然后再进行移植。 - Vaccano

假设您的PCL从类似于XNA的Vector2类开始（这是一个很好的起点，因为它非常强大）。 Vector2是由2个浮点数组成的结构体。据我所知，它的方法都是托管CIL。如果您不是在“一个巨大的3D游戏”上工作，那么您的同事将向GPU移动vector2计算有什么好处？您必须编写自己的HLSL（.NET）或DirectX或OpenGL GPU接口，这听起来很耗时。我认为也许您的同事正在进行一些虚假的优化。 - Reacher Gilt

Answer 1

我认为您的同事错了。以下是两个不合理将此类计算放在GPU上的原因：

第一原因，成本非常高昂，首先需要将数据传输到GPU上。然后从GPU中获取数据也是极其昂贵的。

第二原因是，GPU适用于进行并行计算，即对大量数据执行相同操作。而您将要执行的向量操作是许多不同的操作，并且数据量较小到中等。

所以，如果您在GPU上执行粒子系统等任务，将会获得巨大的收益。这是大量同质数据，您对每个粒子执行相同的操作，所有数据都可以存储在GPU上。

即使是XNA内置的SpriteBatch也大多数在CPU上完成其每个精灵的工作（除了最终的整体矩阵变换）。虽然它可以在GPU上进行每个精灵的变换（我认为在XNA 3中曾经这样做），但它没有这样做。这使得它可以减少需要发送给GPU的数据量（提高性能），并使它更加灵活 - 因为它将顶点着色器空闲出来供您使用。

这些都是使用CPU的好理由。我会说，如果它对XNA团队足够好 - 那么它对你也足够好 :)

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现在，我认为你的同事可能想要使用SIMD指令（在CPU上）来进行向量数学运算，而不是GPU。

这将使性能提高。例如，添加向量通常需要您先添加X分量，然后再添加Y分量。使用SIMD允许CPU同时添加两个分量。

遗憾的是，Microsoft的.NET运行时目前不会（此类）使用SIMD指令。不过，在Mono中支持。

- Andrew Russell

Answer 2

如果我使用XNA向量库进行向量计算，它们会自动在GPU上完成吗？

通过使用ILSpy查看XNA中的Vector类，可以发现XNA向量库不使用图形卡进行向量数学运算。

- sav