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window 显示驱动开发-指定 DMA 缓冲区的段

java 2025/5/13 5:34:48

显示微型端口驱动程序可以指定可从中分配 DMA 缓冲区的光圈段。 DMA 缓冲区也可以分配为连续锁定的系统内存。

当应用程序需要 DMA 缓冲区时，视频内存管理器会分配和销毁这些缓冲区。因此，视频内存管理器需要一组可以分配 DMA 缓冲区的段。请注意，段集可能只包含一个段。

当 Microsoft DirectX 图形内核子系统调用显示微型端口驱动程序的 DxgkDdiCreateDevice 函数来创建图形上下文设备时，显示微型端口驱动程序可以指定视频内存管理器可从中分配 DMA 缓冲区的段集。如果显示微型端口驱动程序将 DXGK_DEVICEINFO 结构的 DmaBufferSegmentSet 成员设置为 0，则视频内存管理器将为 DMA 缓冲区分配连续非分页内存;在这种情况下，显示微型端口驱动程序必须使用 PCI 周期访问内存，并且必须通过 DMA 直接从内存的物理地址发送数据。如果显示微型端口驱动程序将 DmaBufferSegmentSet 设置为非零，则视频内存管理器将分配可分页内存并将页面映射到指定的光圈段。光圈段内的页面在调用其 DxgkDdiSubmitCommand 函数时显示给显示微型端口驱动程序。

请注意，基本视频内存管理器模型不支持本地视频内存中的 DMA 缓冲区

1. DMA 缓冲区的分配位置

DMA 缓冲区（用于 GPU 命令提交）可以从以下两种内存区域分配：

1.1光圈段（Aperture Segment）

由驱动程序指定的可分页系统内存，通过 PCI/PCIe 光圈映射到 GPU 可访问的地址空间。
视频内存管理器（VidMM）负责分配内存并将其映射到指定的光圈段。
在调用 DxgkDdiSubmitCommand 时，驱动程序通过光圈段访问 DMA 缓冲区。

1.2连续锁定的系统内存（Contiguous Non-Paged Memory）

如果驱动程序不指定光圈段（DmaBufferSegmentSet = 0），VidMM 会分配物理连续的不可分页内存。
驱动程序必须通过 PCI 总线主控 DMA 直接访问物理地址（不经过光圈映射）。

1.3关键区别：

光圈段：内存可分页，需通过 GPU 光圈访问，灵活性高。
连续内存：物理地址固定，适合低延迟 DMA，但受限于物理连续性。

2. 驱动程序配置 DMA 缓冲区段

在创建图形上下文设备时（DxgkDdiCreateDevice），驱动程序通过 DXGK_DEVICEINFO 结构指定 DMA 缓冲区的段集：

DmaBufferSegmentSet 成员：

设为 0：VidMM 分配连续非分页内存（无光圈映射）。
设为非零：VidMM 分配可分页内存，并映射到指定的光圈段（段集由驱动定义）。

示例场景
高性能 GPU：可能配置多个光圈段（如 DmaBufferSegmentSet = 3 表示使用段 1 和段 2），以支持并发 DMA 操作。

轻量设备：可能直接使用连续物理内存（DmaBufferSegmentSet = 0），简化驱动实现。

3. 关键限制与约束

不支持本地视频内存：WDDM 基础模型禁止 DMA 缓冲区分配在本地视频内存（GPU 专用显存）中，必须使用系统内存（光圈或连续内存）。
原因：确保 DMA 缓冲区可被 CPU 和 GPU 共同管理，避免显存碎片化。
光圈段的页面映射：若使用光圈段，VidMM 会在提交命令时（DxgkDdiSubmitCommand）确保内存页面已锁定并映射，驱动程序无需手动处理分页。

4. 驱动程序的职责

选择段策略：根据硬件能力决定使用光圈段还是连续内存（如支持 PCIe 光圈的设备优先用光圈段）。

处理物理地址（仅连续内存）：若使用连续内存，驱动程序需通过 PCI DMA 直接访问物理地址。

兼容性保证：无论分配方式如何，驱动程序必须确保 DMA 缓冲区在提交时对 GPU 可见（如处理缓存一致性）。

5. 性能与灵活性权衡

分配方式	优点	缺点
光圈段（可分页）	内存利用率高，支持动态映射。	需要 GPU 光圈支持，可能有映射延迟。
连续系统内存（非分页）	低延迟 DMA，适合简单硬件。	物理连续内存稀缺，可能分配失败。

总结