iOS Metal：如何正确捕捉GPU帧？

Question

我正在尝试通过捕获 GPU 帧来分析 Metal 内核。在具有 Metal 运行loop 的应用程序中，我会在调试区域中单击 "camera button"，但是我在每个应用程序生命周期中只分派一次内核，因此我无法单击 "camera button"（它保持灰色。

因此，我试图通过在第一次调用 mQueue.insertDebugCaptureBoundary() 之前设置断点和操作 "Capture GPU Frame" 来解决这个问题（参见下面的代码）。

我期望发生的事情类似于 this – 即每个内核函数的执行持续时间概览，其中标明了执行内核函数的各个行所花费的时间百分比。

实际发生的情况是：我很少得到所描述的预期分析概述。大多数时候（大约 95% 的时间）我没有得到这样的分析概述，而是在我构建和运行应用程序之后发生以下情况之一：

不显示 "Debugging GPU Frame" window – 只有 XCode 的状态栏更改为 "Capturing GPU Frame" 并带有活动的微调器；插图 here.
"Debugging GPU Frame" window 得到显示，但是没有显示编码命令，因此没有显示执行时间，也没有 GPU objects 浏览器（通过 objects 我的意思是 MTLBuffers 和 MTLTextures);插图 here.
一个无标题的 XCode window 弹出说 "timed out (5)" 然后没有其他事情发生；插图 here.

下面的代码显示了我的问题的一个简化示例（如果您想知道；不，我没有 ViewController 中的计算逻辑 - 下面的代码只是一个玩具示例；） ).

class ViewController : UIViewController {  
  // initialize Metal, create buffers, etc.  

  override func viewDidLoad() {  
    tick() // called exactly once – how to profile the the kernels?  
  }  

  func tick() {  
      // On this (empty) line, there's set a breakpoint with the action "Capture GPU Frame"  
      mQueue.insertDebugCaptureBoundary() // start frame capture here  
      let cmdBuff = mQueue.commandBuffer()  
      let compEnc = cmdBuff.computeCommandEncoder()  

      // ------- Dispatch several kernels -------  
      compEnc.setComputePipelineState(foo)  
      compEnc.setBuffer(..., offset: 0, atIndex: 0)  
      compEnc.setBuffer(..., offset: 0, atIndex: 1)  
      // ...  
      compEnc.dispatchThreadgroups(..., ...)  


      compEnc.setComputePipelineState(bar)  
      compEnc.setBuffer(..., offset: 0, atIndex: 0)  
      compEnc.setBuffer(..., offset: 0, atIndex: 1)  
      // ...  
      compEnc.dispatchThreadgroups(..., ...)  
      // ------- /Dispatch several kernels -------  

      compEnc.endEncoding()  
      cmdBuff.commit()  
      cmdBuff.waitUntilCompleted()  

      mQueue.insertDebugCaptureBoundary() // end the frame capture here  
  }  

}

Answer 1

在 iOS11 中，我们可以使用 MTLCaptureManager 可靠地捕获计算内核的一次调用。

当您运行下面的示例时，它会开始捕获。您可以通过 Xcode 的 "GPU Capture button"（参见图像）或通过 MTLCaptureManager 的 stopCapture() 方法以编程方式停止捕获。

// 1. First create the Metal device and command queue
let dev   = MTLCreateSystemDefaultDevice()!
let queue = dev.makeCommandQueue()!

// 2. Access the shared MTLCaptureManager and start capturing
let capManager = MTLCaptureManager.shared()
capManager.startCapture(commandQueue: queue)

// 3. Encode commands into the queue
let cmdbuff = queue.makeCommandBuffer()!
let enc     = cmdbuff.makeComputeCommandEncoder()!

// encode your kernel

enc.endEncoding()
cmdbuff.commit()

iOS Metal：如何正确捕捉GPU帧？

iOS Metal: How to Capture GPU Frame properly?

xcode

profiling

compute-shader

ios

metal