在 Windows 11 系統(tǒng)中，有一項名為「硬件加速 GPU 計劃」的功能，旨在提升圖形處理的效率和性能。這項技術(shù)通過更直接地管理 GPU 和 CPU 之間的通信，來減少系統(tǒng)資源的占用，為用戶帶來更流暢的圖形體驗。

「硬件加速 GPU 計劃」可以讓多個應(yīng)用之間的 GPU 調(diào)度更加高效。接下來，本文將帶你深入了解該功能的背景、工作原理和啟用方式，特別適合游戲玩家和對 Windows 內(nèi)部機制感興趣的技術(shù)愛好者閱讀。

其實，「Hardware Accelerated GPU Scheduling」翻譯成「硬件加速 GPU 調(diào)度」更加貼切。Windows 11 的這個官方機翻多少有點怪異。

「硬件加速 GPU 計劃」的工作機制

地球人都知道，CPU 是計算機的「大腦」，它負責統(tǒng)籌管理所有硬件組件，包括了：輸入輸出設(shè)備、內(nèi)存、存儲、GPU 及外設(shè)等。

• 在以往的 Windows 系統(tǒng)中，分配和管理「發(fā)往 GPU 的任務(wù)」主要依賴 CPU 進行調(diào)度。
• 當你在 Windows 11 上，啟用「硬件加速 GPU 計劃」后，部分與 GPU 相關(guān)的調(diào)度任務(wù)將轉(zhuǎn)交給 GPU 自行管理。

硬件加速 GPU 調(diào)度示意圖

「WDDM GPU 調(diào)度器」的發(fā)展與變革

WDDM（Windows 顯示驅(qū)動模型）的引入極大地改變了 Windows 平臺的圖形處理方式?；蛟S很少有人還記得 WDDM 誕生之前的「舊時代」。

• 那時，各類應(yīng)用可以毫無限制地向 GPU 提交任務(wù)，這些任務(wù)會統(tǒng)一進入到一個「全局隊列」，并嚴格按照「先到先執(zhí)行」的順序來處理。當時的調(diào)度機制雖然極其原始，但由于大多數(shù)場景只是「單應(yīng)用全屏運行」，這種簡單的調(diào)度尚且還能應(yīng)付需求。
• 隨著時代的發(fā)展，越來越多的應(yīng)用開始借助 GPU 來實現(xiàn)更豐富的圖形渲染和動畫效果。為了確保系統(tǒng)迅速響應(yīng)、界面流暢交互，平臺亟需更智能的 GPU 調(diào)度機制。正是在這種需求推動下，「WDDM GPU 調(diào)度器」應(yīng)運而生。

多年以來，微軟也在持續(xù)對 WDDM 核心的 GPU 調(diào)度器進行升級迭代，每一代都在不斷擴展支持新的特性和應(yīng)用場景。然而，無論調(diào)度器如何演變，有一個核心機制始終未曾改變——Windows 系統(tǒng)始終依賴 CPU 上運行的一個高優(yōu)先級線程，來協(xié)調(diào)、排序并調(diào)度各個應(yīng)用提交的 GPU 任務(wù)。

這種以 CPU 為中心的 GPU 調(diào)度模式，存在一些「先天弊端」。比如：任務(wù)提交和調(diào)度帶來的系統(tǒng)開銷，以及 GPU 獲得任務(wù)時的延遲。在過去，這些問題很大程度上被傳統(tǒng)應(yīng)用的運行方式所掩蓋。

• 通常，應(yīng)用會讓 GPU 處理當前幀（第 N 幀）的渲染任務(wù)，而 CPU 則「預(yù)先」為下一幀（N+1 幀）準備好 GPU 指令。
• 通過將 GPU 指令「批量緩沖」，應(yīng)用只需每幀「少量次數(shù)」向 GPU 提交任務(wù)，這既降低了調(diào)度開銷，又提升了 CPU 與 GPU 的并行效率。

但是，這種「緩沖批量」機制也帶來了副作用——用戶交互的延遲：

• 用戶在「N+1 幀」產(chǎn)生的輸入，在 CPU 捕獲后，GPU 直到下一個渲染幀才會予以處理和顯示。調(diào)度機制在「降低延遲」和「減少任務(wù)提交及調(diào)度開銷」之間的矛盾始終存在。
• 應(yīng)用雖然可以通過更頻繁、更細粒度的提交來縮短「輸入 → 響應(yīng)」的延遲，但這會帶來更大的調(diào)度開銷；反之，批量提交能減少系統(tǒng)開銷，卻不可避免地增加了用戶操作的延遲。

硬件加速 GPU 調(diào)度

為了解決以上問題，微軟為 Windows 引入了一套全新的 GPU 調(diào)度機制。如果你的顯卡和驅(qū)動程序支持，就可以根據(jù)需求自行選擇開啟或關(guān)閉。

• 在啟用「硬件加速 GPU 計劃」后，Windows 11 就可以將大部分「GPU 調(diào)度工作」，交由 GPU 內(nèi)部專用的調(diào)度處理器來負責。
• 雖然 Windows 11 依舊會進行整體任務(wù)優(yōu)先級的管理，以及各應(yīng)用之間的分配決策，但那些高頻調(diào)度任務(wù)（比如不同 GPU 引擎的時間片管理和上下文切換），都能直接交由 GPU 內(nèi)部的調(diào)度單元進行處理。

這個機制的優(yōu)勢在于：GPU 可以更高效地處理自身任務(wù)，CPU 的負擔也隨之減輕。最終帶來的結(jié)果是——系統(tǒng)整體性能的提升和輸入延遲的降低。

在 Windows 11 上啟用「硬件加速 GPU 計劃」系統(tǒng)要求

「硬件加速 GPU 計劃」最初于 2020 年 5 月隨 Windows 10 的更新推出，如今在 Windows 11 中得到了延續(xù)。具體的系統(tǒng)要求如下：

• 操作系統(tǒng)：Windows 10 和 Windows 11 都支持該功能，但考慮到 Windows 10 已經(jīng)逐漸退出主流支持，實際就是指 Windows 11。
• 顯卡硬件：
  • 對于 NVIDIA 用戶，顯卡需要 GTX 1000 系列或更高型號。
  • 對于 AMD 用戶，顯卡需要 Radeon RX 5000 系列或更高型號。
• WDDM 版本：Windows 顯示驅(qū)動模型（WDDM）需要 2.7 或更高版本。

請定期將你的顯卡驅(qū)動升級到最新版本，以獲得最佳的兼容性和體驗。

打開或關(guān)閉「硬件加速 GPU 計劃」

1、按Windows + I快捷鍵打開「設(shè)置」，依次選擇「系統(tǒng)」>「屏幕」>「顯示卡」。

2、展開「高級圖形設(shè)置」菜單，根據(jù)你的需要關(guān)閉或打開「硬件加速 GPU 計劃」開關(guān)（推薦啟用）。

3、完成設(shè)置后，重啟計算機使配置生效。

在 Windows 11 上打開或關(guān)閉「硬件加速 GPU 計劃」

通過以上步驟，你就可以輕松啟用或禁用這一功能，體驗由「硬件加速 GPU 計劃」帶來的性能提升。

實際性能影響

在實際應(yīng)用中，啟用「硬件加速 GPU 計劃」通常會帶來以下幾方面的改善：

• 性能提升：由于 GPU 可以更高效地處理自身任務(wù)，系統(tǒng)的整體性能會有所提升，特別是在高負載的圖形應(yīng)用和游戲中。
• 輸入延遲降低：減少用戶輸入與屏幕顯示之間的延遲，帶來更流暢的交互體驗。
• CPU 負擔減輕：通過將部分調(diào)度任務(wù)直接交給 GPU，CPU 的負擔會有所減輕，從而可以處理更多的計算任務(wù)。

但需要注意的是，并不是所有用戶都能明顯感受到這些性能變化。實際效果會因硬件配置、驅(qū)動版本和具體應(yīng)用而有所不同。

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