功能上新｜ GPU篇：SoC GPU信息、GPU Counter性能指标

news2024/11/17 17:42:35

在玩家要求游戏更流畅、画质更精美的今天，优化GPU过度使用导致的性能问题成了大多数游戏开发团队关注的核心。当项目的GPU压力达到一定阈值时，卡顿、掉帧、发热、降频等问题便随之而来，严重影响用户体验。

为了解决项目的GPU压力问题，UWA GOT Online Overview模式中已推出的GPU Counter功能，展示GPU负载、着色、带宽、图元等参数，帮助开发者对GPU性能压力进行更详细的分析。在最新版UWA SDK 2.4.7中，UWA进一步新增了SoC GPU信息功能和更多GPU Counter数据，在宏观监控GPU压力的同时，更全面、更准确地定位GPU压力来源。下面将详解SoC GPU信息和GPU Counter相关数据的解读和UWA建议。

需要注意的是，基于各个厂商的GPU架构不同，同一参数在不同品牌芯片上的推荐值也会存在差异，不同设备间横向对比的意义不大，UWA更推荐大家在相同的设备上进行纵向对比。

SoC GPU信息

在SoC GPU信息模块下，开发者可以从更宏观的角度对设备的GPU运行情况进行监控，在观察GPU运行状态、判断是否存在GPU降频情况的同时，也可以快速定位GPU压力较大的场景，以便更有针对性地进一步分析这些场景的性能压力来源。

SoC GPU信息目前仅支持MTK SoC设备和安卓10及以上的HISI SoC设备，具体支持设备列表可通过下图或登录UWA官网对“GOT Online支持设备列表”列表进行查询：
https://www.uwa4d.com/main/supported.html

GPU频率
GPU频率（GPU Freq）表示当前采样帧GPU的工作频率，不同型号和厂商的GPU具有不同的额定最大频率，且GPU会动态调整工作频率。开发者可以通过GPU频率观察GPU的工作情况，结合GPU Counter下的具体参数，快速判断GPU是否处于正常工作状态。

GPU负载
GPU负载（GPU Utilization），表示当前GPU频率相对于GPU额定最大频率的百分比，该参数走势和GPU频率走势一致。

当GPU负载持续较高时，说明设备持续处于高压场景，长期处于这种情况会容易引起GPU过热，造成游戏性能表现下滑，需要开发者结合GPU Counter模块重点关注这些场景的GPU压力。

需要注意的是，SoC下的GPU负载体现的是GPU整体运行层面的负载情况，Mali/PowerVR GPU Counter下的Fragment和Non-Fragment负载（具体参考：《GPU Counter功能更新｜支持Adreno、PowerVR芯片》）则是体现了GPU内部的两个主要工作单元的负载情况，各自代表了不同层面下的GPU负载情况，分析时需要根据对应的层面综合分析。

MTK GPU利用率
在MTK SoC设备上，UWA支持GPU利用率（GPU Loading），表示GPU的时钟周期数占当前可用时钟周期数的百分比，即当前额定频率的利用率。需要注意的是，GPU利用率仅表示当前频率下GPU的使用情况，而非GPU压力情况。

HISI DDR频率
在HISI SoC设备上，UWA支持DDR频率（DDR Freq）参数，表示设备系统内存频率，而DDR的工作状态也会影响到GPU的性能释放。

GPU Counter

GPU Counter则是对GPU下各个模块的数据进行了更全面的补充。在此次更新中，UWA新增了GPU活动、GPU着色、GPU缓存三项性能参数，同时补充了之前版本下不同厂商的数据。在进一步完善了GPU数据的全面性和准确性的同时，也可以使开发者可以更便捷地定位项目的性能瓶颈、制定性能标准。

GPU活动
在Mali/PowerVR/Adreno GPU Counter页下，都新增了GPU活动参数，即GPU Clocks，表示渲染一帧耗费的GPU时钟周期数，是用于衡量GPU性能的主要指标。通过GPU Clocks，开发者可以快速定位项目的GPU压力主要来自哪些场景，并结合GPU Counter下的其他参数对GPU压力情况进行具体分析。

GPU着色
在Mali/PowerVR/Adreno GPU Counter下的GPU着色页下，都新增了Fragment shaded和Vertices shaded两项指标。Mali/PowerVR下已有的Cycles/Pixel可以表示项目的平均每像素复杂度，新增的Fragment shaded和Vertices shaded则可以从另一个方面体现项目的Overdraw情况。

其中Fragment shaded表示每帧Fragment shader执行了多少次，用Fragment shaded数除以设备分辨率，可以侧面反映项目的Overdraw情况。

当Overdraw较高时，容易引起发热和能耗方面的问题。我们可以通过降低半透明粒子特效的粒子数量、使用不规则面片代替矩形面片渲染粒子特效或UI等方式，减少项目的Overdraw层数，降低GPU压力。

而Vertices shaded则表示每帧Vertex shader执行了多少次。使用Vertices shaded除以输入图元数，即可得到平均每个图元进行了多少次Vertices shaded。UWA推荐平均每个图元执行次数应控制在1.5次以下。

Mali GPU缓存
Mali GPU缓存包括Read Stall和Write Stall两项数据，分别表示外部读、写事件上GPU处于等待状态周期数占总周期数的百分比。即当GPU向系统内存发出请求时，系统内存没有及时响应，等待时间占GPU活动时间百分比。

GPU缓存情况可以直接体现GPU带宽压力：Read Stall和Write Stall越低，GPU运行状态越好，UWA建议这两项参数应各自控制在5%以下。

当Read Stall较高时，说明此时GPU存在较明显的带宽压力，开发者可以通过降低目标帧率、减少纹理资源与网格资源的大小和数量等方式对带宽压力进行优化；当Write Stall较高时，则可以降低网格复杂度，或通过控制Framebuffers的数量与内存大小进行优化。

PowerVR GPU缓存
PowerVR GPU缓存则是增加了GPU Memory Bus Utilization参数，即每帧GPU内存总线负载。它表示当前GPU带宽消耗占总可用带宽的百分比。

当GPU Memory Bus Utilization持续较高时，说明GPU访问内存的频率过于频繁，可以通过减少纹理资源与网格资源的大小和数量控制GPU缓存的占比。

Adreno GPU缓存
Adreno GPU缓存在原有的基础上新增了Texture L2 Cache Miss，以便开发者对缓存命中情况进行更全面考量。关于Texture L1 Cache Miss的定义和优化方式，可以参考之前的文章：《GPU Counter功能更新｜支持Adreno、PowerVR芯片》。