通过阅读本文，你将知道：
- 什么是GPU优化
- 优化GPU的思路是怎样的
- 常见的优化GPU的方法有哪些
介绍
在做GPU优化之前，我们需要知道：
- 定位到瓶颈是前提。优化非瓶颈阶段，相当于做无用功
- 瓶颈总是存在的，而且通常是动态变化的。在GPU上运行某应用程序，总有一个阶段是瓶颈，而且随着运行不同的应用程序，瓶颈也是动态变化的
- 尽量不要过度优化。只需要优化到当前阶段不是瓶颈了即可
- 如果我们说应用程序处理阶段是瓶颈，代表着在一帧的渲染过程中，它大部分时间都是是整个流水线中最慢的阶段。
- 如果瓶颈已经不能再优化了，那么可以让其他阶段做更多的事情。类似于单位时间内可以渲染的帧的数量已经无法提升，那么可以提高每一帧的渲染质量。
瓶颈定位
瓶颈定位的思路，
- 为待测阶段设计若干测试用例，各测试用例在该阶段的工作量递减，其他阶段的工作量保持不变。如果帧率提升，那么该阶段很有可能就是瓶颈。
- 为待测阶段设计若干测试用例，各测试用例在该阶段的工作量不变，其他阶段的工作量递减。如果帧率保持不变，那么该阶段很有可能就是瓶颈。
GPU流水线可以大致划分为四个阶段，分别为：应用程序处理阶段、几何处理阶段、光栅化阶段和像素处理阶段。接下来，我们详细介绍每个阶段的可用的瓶颈定位方法。
应用程序处理阶段
- 直接查看CPU的使用率
- 如果CPU使用率维持在100%或者接近100%，则可以简单地认为应用程序处理阶段是瓶颈。
- 这种方式有的时候不靠谱，因为有可能CPU是在等待GPU完成一帧的渲染。
- 架空GPU的情况下查看CPU的使用率
- 架空GPU方式可以用一个空的驱动程序。
- 这种方式的缺点是：检测不到驱动程序的处理导致的瓶颈问题以及CPU和GPU交互导致的瓶颈问题。
- 让CPU降频或超频运行
- 如果降频导致性能相应地等比例降低，那可以认为应用程序处理阶段是瓶颈。超频是类似的。
几何处理阶段
- 增加顶点属性
- 增加顶点属性（如纹理坐标）相当于增加了顶点抓取的数据量，如果增加后GPU性能下降则可以认为顶点抓取便是瓶颈。
- 增加染色程序的大小
- 增加染色程序的长度之后，如果GPU性能下降则可以认为顶点处理是瓶颈。
- 需要注意，要避免编译器优化掉添加的无效指令。
光栅化阶段
- Shadow Map Generation这个功能使用的像素染色程序非常简单，使用这个功能的时候，光栅化和像素合并阶段都有可能成为瓶颈。
- 在渲染小三角形比较多的场景时（如草地或树叶），光栅化可能会成为瓶颈。验证方法是：增加染色程序的大小。如果渲染一帧的时间没有增加，那么光栅化阶段便是瓶颈。
像素处理阶段
- 降低屏幕分辨率
- 如果把屏幕分辨率降低可以显著提升帧率，那么很有可能像素处理阶段便是瓶颈。
- 增加片段染色程序的大小
- 增加染色程序的长度之后，如果GPU性能下降则可以认为像素处理是瓶颈。
- 需要注意，要避免编译器优化掉添加的无效指令。
- 简化片段染色程序
- 简化片段染色程序之后，如果一帧的渲染时间下降明显则可以认为像素处理是瓶颈。
- 降低纹理大小
- 修改缓冲区的位深度
- 打开关闭混合
- 改变混合模式
- 渲染头发、草地、树叶等（像素染色程序简单
优化瓶颈
对于应用程序处理阶段，
- 提高代码运行效率
- 提高存储访问效率
- 减少存储访问
对于几何处理阶段，
- 优化染色程序，尤其是光照相关
- 顶点预加载
- 顶点数据压缩
对于光栅化阶段，
- Early Z
- 开启背面消隐
对于像素处理阶段，
- Early Z
- 开启背面消隐
- 数据压缩
- 像素和深度缓冲区合并
- Forward Pixel Killing
- Transaction Elimination
总结
- GPU优化是找到GPU的瓶颈阶段并使得该阶段不再是瓶颈的过程，以及让非瓶颈阶段做更多有意义的事情的过程。
- 瓶颈定位的思路：
- 为待测阶段设计若干测试用例，各测试用例在该阶段的工作量递减，其他阶段的工作量保持不变。如果帧率提升，那么该阶段很有可能就是瓶颈。
- 为待测阶段设计若干测试用例，各测试用例在该阶段的工作量不变，其他阶段的工作量递减。如果帧率保持不变，那么该阶段很有可能就是瓶颈。
- 简单介绍了应用程序处理阶段、几何处理阶段、光栅化阶段和像素处理阶段的常见瓶颈定位和优化方法。