使用PVRTune工具和Fantasy Warrior 3D(幻想勇士3D)分析GPU性能

在上一篇文章中我簡要的介紹了一下我們要采用的平臺（PowerVR GPU+Cocos2d-x），以及一些列的評測規(guī)則和工具。這本篇文章中我將向大家展示如何使用PVRTune工具來鑒別性能瓶頸。

搭建測試環(huán)境

如果你想體驗一下Fantasy Warrior 3D（幻想勇士3D）這個游戲，你可以訪問“這里”，提供了游戲視頻介紹，然后訪問“這里”下載這個游戲的源代碼。

第一步我們需要按照Fantasy Warrior 3D（幻想勇士3D）工程目錄下的README.md文件說明編譯游戲。然后我們才能夠使用PVRHub和PVRTune工具記錄性能分析文件。我已經(jīng)將我的記錄文件提交到了“這里”。這些文件記錄了如下環(huán)境下分析信息：

? 硬件信息
o 設(shè)備名稱：昂達V989平板電腦（Allwinner A80芯片，PowerVR Series6G6230 GPU）
? 軟件信息
o 安卓系統(tǒng)版本：4.4.2
o 驅(qū)動信息：版本1.4 Rogue_DDK_Android_RSCompute rogueddk @3234138 (正式版) sunxi_android
o PVRTuneDeveloper：版本V14.111.1（SDK bulid 3.5@3530647）
o PVRpPefServerDeveloper：版本V14.111.1（SDK build 3.5@3533642)
o PVRTrace記錄庫文件：版本V20（SDK build 3.5@3533642）

鑒別性能瓶頸

在這游戲中要想鑒別性能瓶頸，我們可以采用PVRTune工具。在所有的記錄文件（*.pvrtune）中我提取了一個具有代表性性的數(shù)據(jù)文件（2338）。我將用下面列出的幾條標準向大家解釋如何借助PVRTune工具來鑒別性能瓶頸。性能瓶頸一般可分為以下五種類型：

? CPU局限
? 頂點局限（游戲中一般有頂點著色渲染）
? 垂直同步局限
? 碎片局限
? 帶寬局限

CPU局限

CPU性能顯示還是很容易鑒別的，盡管顯卡的使用率不高但是我們可以明顯感覺到性能很差，幀率很低。借助PVRTune工具更能直觀的鑒別出來，受CPU性能局限的應(yīng)用往往CPU的負載會達到或者接近100%（a）。

其它鑒別因素還有著色器加載的間隔，這個間隔表示PowerVR硬件將進行暫時休眠，因為它可能正在等待CPU操作完成
（b）或者GPU正在等待下一次的幀同步。

以Fantasy Warrior 3D(幻想勇士3D)為測試對象，我們收集了如下數(shù)據(jù)：

從分析圖中我們可以看出CPU的負載率僅為12.0%，但是在Tiler和渲染之間出現(xiàn)很多較長的間隔。因此PowerVR硬件在等待來自渲染線程（10612）指令的同時進入了休眠。所以此游戲的最大問題就是Cocos2d-x引擎不支持獨立的渲染線程。每一幀的渲染都需要等待游戲邏輯完成后才能進行。在第三行的時序圖中你可以發(fā)現(xiàn)每一幀的圖像API調(diào)用之間都有很大的間隔，這表明CPU的性能局限。

Vertex（頂點）局限

頂點局限的原因是每一幀都有很多定點需要處理或者是使用了復(fù)雜的頂點著色器，亦或者是兩者共同的原因。我們也可以通過時序間隔來鑒別，在渲染操作(a)時序中會有很多大的間隔，而在Tiler操作（b）時序中只有很小或者沒有間隔。

我們可以從頂點加載處理過程和Tiler加載計數(shù)器中獲取更多更詳細的分析數(shù)據(jù)。如果Tiler激活指示曲線（c）是很高的一條線而加載處理過程不是：說明Vertex（頂點）過程并沒有很多頂點元素需要處理，性能的支出主要用于Tiler操作。相反如果加載處理過程中Vertex指示曲線（d）很高而Tiler操作不是，那么性能的瓶頸主要是因為頂點的著色操作。

我們可以很明顯的看出，在渲染（Render）操作和Tiler操作曲線之間有很多的間隔。處理加載均值Vertex是1.6%，峰值達14.4%，Tiler操作均值為10%。盡管實際上每一幀的加載處理包括Vertex和Tiler效率均值都很低，我們可以借助PVRSaderEditor工具優(yōu)化Vertex（頂點）著色。所幸的是Fantasy Warrior 3D(幻想勇士3D)并沒有vertex（頂點）局限的問題。

垂直同步（V-sync）局限

垂直同步（V-sync）顯示上的一種設(shè)置，即在某一應(yīng)用中將圖形的更新速率與顯示器的更新速率進行同步。這會造成一些幀有稍微延后的情況，強制設(shè)置為最快的刷新速率，減少屏幕的卡頓且降低功耗。具有V-sync局限應(yīng)用的特點是在圖形視圖中連續(xù)的幀之間會出現(xiàn)斷續(xù)的間隔，幀刷新速率被限制設(shè)置為最大值。如果可能的話，在分析某一應(yīng)用時v-sync應(yīng)該被禁用，否則它會給PVRTune的輸出數(shù)據(jù)增加干擾，這會讓我們更加難判斷哪些優(yōu)化工作是有用的或者各種優(yōu)化措施已經(jīng)見效。