[学习Vulkan之一] 初识Vulkan

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Vulkan是Khronos组织制定的“下一代”开放的图形显示API，是与DirectX12可以匹敌的GPU API标准。Vulkan是基于AMD的Mantle API演化而来，目前Vulkan 1.0标准已经完成并正式发布。

上一代的OpenGL|ES并不会被遗弃，还会继续发展，很有可能OpenGL|ES变为Vulkan的简化API。
Vulkan的优势

与OpenGL|ES相比Vulkan的优势：
l  更简单的显示驱动层

Vulkan提供了能直接控制和访问底层GPU的显示驱动抽象层， 显示驱动只是对硬件薄薄的封装，这样能够显著提升操作GPU硬件的效率和性能。之前OpenGL的驱动层对开发者隐藏的很多细节，现在都暴露出来。Vulkan甚至不包含运行期的错误检查层。驱动层干的事情少了，隐藏的bug也就少了。
l  支持多线程

Vulkan不再使用OpenGL的状态机设计，内部也不保存全局状态变量。显示资源完全由应用层负责管理，包括内存管理、线程管理、多线程绘制命令产生、渲染队列提交等。应用程序可以充分利用CPU的多核多线程的计算资源，减少CPU等待，降低延迟。 带来的问题是，线程间的同步问题也由应用程序负责，从而对开发人员的要求也更高。
l  预编译Shaders

驱动层不提供前端shader编译器，只支持标准可移植中间表示二进制代码（SPIR-V）。即提高了执行Shaders的效率又增加了将来着色语言的灵活性。

所以目前的GLSL/HLSL可以直接通过工具转换为SPIR-V，在Vulkan中使用。这样就可以使用离线的shader编译。

另外，SPIR-V还支持OpenCL!

l  跨平台

支持桌面、移动设备、游戏主机、嵌入式……只要需要显示的地方，貌似都能支持。

这也是Vulkan与DirectX12相比的优势。

Vulkan与多线程

OpenGL|ES不支持多线程一直被广为诟病。Vulkan开始设计之处就考虑多线程问题，可以说就是为了多线程而设计的。

命令缓冲和和命令调度队列是Vulkan支撑多线程的重要组成部分，类似OpenGL的上下文状态。

Vulkan的命令缓冲都是独立的互不干扰的单元，支持在多个线程中创建。这样就可以由多个线程创建不同的绘制命令，由单独的线程管理渲染命令队列，统一提交给GPU绘制，如下图所示：

 

Vulkan窗口系统集成

Vulkan把显示设备的创建和窗口系统的创建明确分开。显示设备只提供支持可视化的显示队列的接口，应用程序控制如何显示绘制结果。比如前后显示缓冲这些的都由应用程序创建和设置。

Vulkan提供标准的扩展API支持多窗口系统，如Android、Windows、X等窗口系统。

Vulkan SDK

Khronos并没有提供开发Vulkan程序的SDK。要开发Vulkan应用，就需要使用由Valve资助的一个叫LunarG的公司开发的LunarG SDK。另外还需要下载最新的支持Vulkan的显卡驱动程序。

Vulkan周边的辅助开发工具基本都是开源的，但不幸的是LunarG的网站目前还在墙外，下载个SDK都很费劲。