【技术焦点】Windows10中更强的游戏性能

DirectX 12仅适用于Windows 10，这个微软重新打造的图形界面拥有更强大的性能，并且能够在一定程度上兼容旧的显示卡。 现如今随处可见使用智能手机玩游戏的用户，许多家庭用户则倾向于选择连接电视机使用的游戏机，但是对于真正的游戏玩家而言，电脑仍然是首选。以德国为例，根据YouGov的调查显示，约有55%的游戏玩家仍然使用桌面电脑玩游戏，另有约42%的用户使用笔记本电脑。为此，微软在发布Windows 10时，重新打造了新的DirectX图形库（12版）。在该版本的DirectX上微软公司特别增强了其性能，而且不同于以往的DirectX版本，用户不必等待新的显示卡就能获得DirectX 12带来的性能增强效果，因为DirectX 12基本上是一个软件的优化，近5年的硬件都可以从中获得增益，但前提是用户必须使用Windows 10，全新的DirectX只能运行在Windows 10上。
DirectX 12修正了旧版DirectX的一个致命弱点：代码没有针对多核心处理器进行优化。显示卡并不是自己完成所有任务，它需要通过CPU负担一部分的任务，而DirectX此前的版本只能够通过一个核心或线程执行任务。对于多核心处理器来说，这明显是一种浪费。AMD已经解决了这一问题，该公司推出的图形界面Mantle可以支持多核心处理器，通过2~4个核心进行工作。Mantle可以兼容各种游戏引擎，但是它只能够用于AMD显示卡，这导致其没有被广泛接受。不过，尽管Mantle不是很成功，但AMD的努力却也已经迫使微软对DirectX进行优化。 Windows 10变成了“游戏机”
微软新的Windows显示驱动程序模型2.0（WDDM2.0）降低了驱动程序的作用，让游戏开发者可以像游戏机一样更好地利用电脑的硬件资源。因此，当游戏正在运行的时候，驱动程序将在用户模式下运行，尽可能地减少对游戏引擎的阻碍。这使得游戏引擎可以更直接访问硬件，可以更好地调整CPU、内存和显示卡的工作方式与工作量。在资源管理方面，WDDM 2.0设置了一个统一的虚拟空间来存储地址，虚拟存储空间覆盖显示卡的存储器和电脑的内存，因此，GPU可以不必经由显示卡驱动传输数据到速度较慢的电脑内存上。
DirectX的游戏引擎也承担统一调配所有CPU内核的责任：决定如何处理命令缓冲区。命令缓冲区是由CPU创建，用于挂起待处理任务的存储区域。在DirectX 11中该区域由驱动程序接管，但是它不允许分配任务到多个内核或线程的缓冲区，现在，DirectX 12已经被允许这样做。这些由CPU发送到GPU的绘图指令包含GPU要创建的对象颜色、大小和位置的信息。通过分配多个线程缓存，现在DirectX 12处理最大数量的绘图指令。对于游戏来说这是一件好事，可以渲染每一帧的多个对象。在这方面，甚至旧的显示卡也可以在DirectX 12的支持下获得性能的提升。然而，这并不适用于现有的游戏：因为这些游戏的游戏引擎还未能够兼容DirectX 12。 使用所有的硬件资源
DirectX 12另一项新功能是加快单个帧的渲染速度，DirectX中通过多级流水线计算对象，包括一个对象的光照、纹理和位置。在11版本的DirectX，流水线必须对各帧和对象重新设置。第12版的DirectX保存了所有进入流水线的对象，如果该对象在下一帧没有什么变化，那么就没有重新计算的必要，可以直接将对象显示出来。如果只有一级流水线出现变化，那么只重新计算该流水线即可。
DirectX 12的多适配器模式允许整合电脑上所有可用的图形资源，例如多个显示卡。现在显示卡可以自己完成大多数帧的处理工作，并将其余的事情留给CPU的图形单元。由于专业的游戏玩家可能配备多个显示卡，所以多适配器模式可以提供极大的增益。以往，多个显示卡只能够交替地呈现帧，这种工作方式并不总是能够顺利进行，显示卡存储器也无法得到充分利用，而现在所有的存储器都可以被利用，多个显示卡甚至可以以瓜分单个帧的方式来协同工作。
虽然旧的显示卡也可以从DirectX 12中获益，但是它们并不能支持所有DirectX 12的功能级别。这些级别涉及一些渲染功能，可以显示更多的细节或更快的执行效果。功能级别11.0和11.1在DirectX 11中已经出现，它们代表显示卡对于DirectX 12最起码的支持。新的功能级别12.0和12.1主要包含可以使游戏看起来更漂亮的功能，例如“保守光栅第1层（Tier 1）”功能将可以更精确地呈现阴影。第一个DirectX 12游戏预计将在今年年底发布，除了支持DirectX 12的新一代显示卡之外，在DirectX 12的支持下，老显示卡也可以有很多潜力可以挖掘，但如何让老显示卡可以在新系统上更好地工作取决于程序开发人员。DirectX 12的速度
推出DirectX 11的5年后，微软重塑它的图形界面，使其能够适用于多核电脑。新的图形界面可以提供更高的性能，并且旧的硬件同样可以从中获益。第一个支持DirectX 12的游戏“Deus Ex: Mankind Divided”将在2015年年底前发布。 得益于多核心的优化，DirectX 12每秒可以渲染更多的帧 下面的对比介绍了DirectX 11和DirectX 12渲染游戏中一个帧的不同方法，DirectX 12明显更快，因为它通过多个线程进行分布计算。负责实现这一任务的是DirectX 12的驱动程序，这是一个基本不受任何限制的内核模式驱动程序。 线程0线程1线程2线程3 游戏引擎DirectX用户模式驱动程序Windows内核内核模式驱动程序输出比较：DirectX 12是最快的
缺少对多核心系统的支持导致DirectX 11在需要执行许多绘图指令时显得非常落后，相比之下，通过3DMark Farandole测试，DirectX 12则已经超越了AMD公司在2013年推出的Mantle图形界面。英伟达GTX 980 Ti绘制每帧
DirectX 11单线程　　49 152DirectX 11多线程　　49 152DirectX 12　　331 776Radeon R9 390X绘制每帧
DirectX 11单线程　　30 720DirectX 11多线程　　24 576Mantle　　368 640DirectX 12　　442 368显示卡功能级别
Windows显示驱动模型2.0除了多核加速系统以外，该驱动程序还可以使旧的显示卡支持DirectX 12，但不包括新的12.0和12.1功能级别，因而，无法支持DirectX 12更好的渲染技术。Windows工具DXDiag告诉我们系统中安装的显示卡兼容哪些功能级别。