window显示驱动开发—使用状态刷新回调函数

用户模式显示驱动程序可以使用 Direct3D 运行时版本 10 State-Refresh回调函数 来实现无状态驱动程序或构建命令缓冲区前导数据。

Direct3D 运行时在调用 CreateDevice (D3D10 ) 函数时，向D3D10DDIARG_CREATEDEVICE结构的 pUMCallbacks 成员指向的D3D10DDI_CORELAYER_DEVICECALLBACKS结构中的状态刷新回调函数提供指针。

例如，用户模式显示驱动程序可能会调用 pfnStateIaIndexBufCb 状态刷新回调函数，而驱动程序位于对驱动程序的 IaSetIndexBuffer 函数的调用中。 此调用是很有可能的，特别是因为用户模式显示驱动程序可能使用 pfnStateIaIndexBufCb 回调函数来生成前言，而对 IaSetIndexBuffer 的调用可能会耗尽命令缓冲区的大小并导致刷新。 在这种情况下，对 pfnStateIaIndexBufCb 的调用会传递与对 IaSetIndexBuffer 的原始调用相同的“新”绑定信息。 这种情况会导致更优化的

1. 核心概念与设计目标

状态刷新回调（State-Refresh Callbacks）是Direct3D 10 DDI的关键优化机制，其核心价值在于：

• 无状态驱动支持：允许驱动不维护冗余的管线状态，依赖运行时回调查询。
• 命令缓冲区优化：生成更紧凑的命令前言（Preamble），减少GPU提交开销。
• 动态状态同步：解决命令缓冲区刷新时的状态一致性问题。

2. 回调函数注册与触发流程

(1) 回调注册
在 CreateDevice 调用期间，运行时通过 D3D10DDI_CORELAYER_DEVICECALLBACKS 结构提供回调指针：

typedef struct D3D10DDI_CORELAYER_DEVICECALLBACKS {
    PFND3D10DDI_STATECB_RESOURCEMEMORY    pfnStateMemoryCB;
    PFND3D10DDI_STATECB_IABUFFERS         pfnStateIaVertexBufCb;  // 顶点缓冲区回调
    PFND3D10DDI_STATECB_IABUFFERS         pfnStateIaIndexBufCb;   // 索引缓冲区回调
    // ... 其他状态回调
} D3D10DDI_CORELAYER_DEVICECALLBACKS;

驱动获取方式：

// 在CreateDevice实现中保存回调表
MyDeviceContext* pCtx = new MyDeviceContext;
pCtx->pUMCallbacks = pCreateData->pUMCallbacks;

(2) 典型触发场景
当驱动在命令缓冲区满时刷新（如调用 IaSetIndexBuffer），需通过回调重新提交关键状态：

void APIENTRY IaSetIndexBuffer(
    D3D10DDI_HDEVICE hDevice,
    D3D10DDI_HRESOURCE hBuffer,
    DXGI_FORMAT Format,
    UINT Offset
) {
    MyDeviceContext* pCtx = (MyDeviceContext*)hDevice.pDrvPrivate;
    
    // 1. 记录新状态
    pCtx->currentIB = { hBuffer, Format, Offset };

    // 2. 尝试写入命令缓冲区（可能触发刷新）
    if (WriteCommandBuffer(CMD_SET_IB, &pCtx->currentIB) == BUFFER_FULL) {
        // 命令缓冲区满，刷新后需通过回调重新提交状态
        pCtx->pUMCallbacks->pfnStateIaIndexBufCb(
            hDevice, 
            hBuffer, 
            Format, 
            Offset
        );
    }
}

3. 无状态驱动实现模式

(1) 设计原理
驱动不缓存当前状态，完全依赖回调获取最新值：

void APIENTRY DrawIndexed(
    D3D10DDI_HDEVICE hDevice,
    UINT IndexCount,
    UINT StartIndex,
    INT BaseVertex
) {
    MyDeviceContext* pCtx = (MyDeviceContext*)hDevice.pDrvPrivate;
    
    // 通过回调获取当前索引缓冲区（而非读取驱动缓存）
    D3D10DDI_HRESOURCE hIB;
    DXGI_FORMAT fmt;
    UINT offset;
    pCtx->pUMCallbacks->pfnStateIaIndexBufCb(hDevice, &hIB, &fmt, &offset);

    // 生成绘制命令
    GenerateDrawCommand(IndexCount, StartIndex, BaseVertex, hIB, fmt, offset);
}

(2) 优势与代价

4. 命令缓冲区优化策略

(1) 前言生成优化
在命令缓冲区开头插入高频状态设置命令（通过回调获取最新值）：

void FlushCommandBuffer(MyDeviceContext* pCtx) {
    // 生成前言：索引缓冲区+顶点缓冲区+常量缓冲区
    pCtx->pUMCallbacks->pfnStateIaIndexBufCb(..., &ibInfo);
    pCtx->pUMCallbacks->pfnStateIaVertexBufCb(..., &vbInfo);
    // ... 其他必要状态

    // 写入前言到新命令缓冲区
    WritePreamble(ibInfo, vbInfo, ...);
}

(2) 递归调用处理
当回调触发新的命令缓冲区刷新时，需防止无限递归：

void APIENTRY StateIaIndexBufCb(
    D3D10DDI_HDEVICE hDevice,
    D3D10DDI_HRESOURCE hBuffer,
    DXGI_FORMAT Format,
    UINT Offset
) {
    MyDeviceContext* pCtx = (MyDeviceContext*)hDevice.pDrvPrivate;
    if (pCtx->inFlush) return;  // 防止递归

    pCtx->inFlush = TRUE;
    IaSetIndexBuffer(hDevice, hBuffer, Format, Offset);
    pCtx->inFlush = FALSE;
}

5. 性能考量与最佳实践

(1) 回调频率控制

• 选择性使用：仅对高频变更状态（如VB/IB）使用回调。
• 批量处理：合并多个状态更新后再刷新命令缓冲区。

(2) 硬件适配建议

• NVIDIA：利用 PushBuffer 机制减少状态提交开销。
• AMD：通过 ACE（异步计算引擎）并行处理状态更新。

(3) 调试技巧

• 回调日志：记录回调触发次数和参数，分析热点。
• PIX捕获：验证命令缓冲区前言是否冗余。

6. 典型问题与解决方案

总结

状态刷新回调机制是Direct3D 10 DDI的高级优化手段，其核心价值在于：

• 资源效率：支持无状态驱动设计，降低内存占用。
• 命令优化：生成紧凑的命令前言，提升提交效率。
• 动态同步：确保命令缓冲区刷新后状态一致性。

开发者需根据硬件平台特性（如AMD的UMD架构或NVIDIA的驱动模型)灵活选择实现模式，平衡性能与复杂度。关键准则包括：

• 避免过度回调：仅在必要时依赖运行时查询。
• 严格递归控制：防止命令缓冲区刷新死循环。
• 跨平台验证：不同GPU厂商对回调的敏感度可能不同。