Android CPU、GPU协同工作原理

想要懂得制作性能卓越的应用,你必须先透彻了解应用设计的原理,如果你不清楚硬件的工作原理,那么你可能无法最大发挥出它的性能。当一个应用被渲染时,理解Andorid是如何利用GPU的,可以很大程度的帮助你理解性能方面的问题。

一个主要的问题:Activity如何显示在屏幕上的?

或者说这些xml标签,是如何转换成用户可见并了解的像素的?从核心上说,这是通过光栅化实现的。

,这一过程是指将高级对象:比如一个按钮,一个线条,一个路径,一个形状,转化成像素,显示在屏幕上。光栅化是一个非常耗时的过程,因此移动设备有一个硬件,专门为光栅化而设计的:图形处理器,或者说GPU,在上一个世纪90年代,被引入主流计算机,其目的是加速光栅化过程,GPU本身设计要求使用一套特别的基元,将多边形,纹理,图像转化成像素的形式,而cpu的作用就是将这些基元送到GPU,这一过程借助Android系统上一套常见的API,叫做openGL ES,



这意味着每当你的界面对象比如:按钮,路径,复选框需要绘制到屏幕上时,需要在CPU内转化成多边形或者纹理,然后才能送到GPU进行光栅化,如你所想,这个将界面对象转化成多边形或者纹理的过程,并不是最快的操作、

从CPU传到GPU的过程也不是很快,所以你会想要减少对象转化的时间,还要减少将对象上传至绘图的时间,幸运的是,openGL es允许你上传内容到GPU,然后留存在那里,将来你想要画一个按钮时,你只需要参照那些已经存在于GPU中的网格,告诉GPU怎么绘制就行了,优化光栅化性能意味着将尽可能的数据存入,留在那里,而且越多越好,尽可能的长时间不动他们,每当你更新GPU上的资源时,你都会丢失宝贵的处理时间,而这就是Android系统赖以生存的准则:尽可能优化光栅化性能,比如你的手机主题提供的资源,也就是位图和可绘制图像,会集合在一起,成为一个单独的纹理并上传至GPU,同时还有常用的多边形网格,比如9-patch图。

这意味着每当你使用这些资源进行视图绘制时,我们都不需要唤醒其他转化,这些都已经上传到GPU里了,因此这些类型的视图在进行绘制时,会非常迅速,不过这一过程会变得越来越复杂,例如:显示图像,cpu加载在存储设备里的图像,并上传至GPU进行绘制,使用路径创造了另一个单独的混乱状况,因为我们可能需要在cpu里创造一连串的多边形,甚至可能在GPU上创造一个近似形状的伪装纹理:

绘制文字更是双重灾难:



cpu上需要将字形光栅化成纹理,然后上传至GPU,然后返回,每一行的每一个字符都是这样,在GPU上存储并绘制这些字形的矩形,动画会让这个过程更加复杂:

因为由于改变了图形部分,每一帧都有可能需要上传至GPU进行绘制,每一帧都是这样,一遍又一遍,这还不包括其他一些疯狂影响GPU性能的因素呢(过度绘制等等)

Andorid不一会将整个应用的每一帧都进行重新绘制,Android会绘制更新屏幕范围内已经修改过的内容,从而维护性能,还有,Andorid为了更好的光栅化,需要处理cpu方面的各种转化和上传。

棘手的是:为了实现流畅,保持用户体验,你需要完成所有的代码更新,GPU资源更新,和最后的GPU光栅化,这些都需要在大约16ms内完成,动画的每一帧都是这样,这也是Android系统的目的,以及Android开发者很关注这方面的原因,它可以帮助你如何去编码,然后去加速应用内光栅化的过程。好了关于GPU,CPU在绘制界面的作用到此说明完毕。
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