Arm Mobile Studio 2023.5 推出 Frame Advisor

在 Arm ^® Mobile Studio 2023.5 的版本中伴随了 Frame Advisor 首个版本的推出，Frame Advisor 是一款基于帧的全新性能分析工具，有助于优化 Arm Immortalis™ 和 Mali™ GPU 的渲染工作负载。 Frame Advisor 旨在提供性能反馈和最佳实践建议，其结果会自动与应用所提交的特定 API 可见工作负载相关联。如此一来，将减少解读硬件原始数据的工作量，从而简化应用优化的过程。

Frame Advisor 1.0 为早期访问版本，支持的功能集有限，主要侧重渲染通道的高效使用和几何图形资产的高效编码。这是应用 API 的两大关键使用场景，对 Arm GPU 的渲染效率非常重要。我们计划添加更多分析功能，从而涵盖绘制状态和着色器反馈等 API 特性。

Arm GPU 使用基于图块的渲染来处理渲染通道。也就是说每次渲染都要先处理几何图形，然后将图元分配到其所覆盖的屏幕空间小图块上。几何图形处理结束后，这些小图块会经过片段着色，随后才会被写入内存。

此方法的优势在于这些图块小到足以存储在 GPU 内部的本地 RAM 中，于是便能将片段着色的工作集保留在芯片上，而无需使用高能耗的外部 DRAM 带宽。 不过，这种处理方式增加了特征分析的难度。

在使用基于图块的渲染时，每次绘制调用的处理工作量都会被分割成小块，并与其他绘制调用交错执行。此外，渲染通道通常采用管线化方式，并与其他并行运行的渲染通道重叠。因此，如果只依赖硬件数据源，例如使用 Arm Streamline 采集基于时间的描述，就很难获得明确的建议。硬件计数器可以让我们发现问题，但我们不一定能清楚该问题来自应用程序的哪个部分。 Frame Advisor 就是要填补这个空白，提供与 API 相关的建议。

Frame Advisor 是一款深度分析器，能让我们清楚特定帧运行缓慢的原因。 它可在使用 Streamline 分析器或引擎内分析器等其他工具识别出慢速帧区域后派上用场。

Frame Advisor 可采集问题区域的那几帧游戏画面，包括这些帧的所有 API 调用记录和跨 API 边界的数据，以及这些帧的 GPU 输出记录。 这有助于在工具分析过程中切实掌握工作负载情况以及 GPU 对这些负载的处理方式。 信息采集过程会对应用性能产生影响，但采集和分析所需数据的过程仅需几秒钟。

渲染通道是图形帧的主干， 高效利用渲染通道能够确保我们受益于 GPU 内部的高能效片上图块内存 。 如果渲染通道未能充分利用基于图块的渲染，就难以节省内存带宽，从而导致性能下降。

那么我们该如何判断渲染通道有没有得到高效处理呢？Frame Advisor 在采集帧时，会将该帧的渲染过程可视化，这可以帮助我们发现问题。

该工具可在渲染图中展示为创建最终渲染帧而执行的渲染操作概况，包括帧中渲染通道之间的数据流，以及纹理等资源的产生和消耗过程。 这可以帮助我们了解数据在渲染通道之间的流动效率，从而发现实现优化的机会。

渲染图中，每个渲染通道都被表示为一个方框，输入和输出套接字包含在各个附件中。渲染开始时，输入附件会从 DRAM 读入图块内存。渲染结束后，输出附件会被写回 DRAM。访问这些内存的成本较高，应尽量避免。那我们如何才能做到这一点呢？

通常情况下，对渲染通道的构建方式进行上述调整可以显著提高性能，而无需对屏幕上的对象进行任何更改。 除此之外，Frame Advisor 能让我们更细致地查看屏幕上正在渲染的内容，并了解渲染的效率，从而有助于节省算力。

处理绘制调用需要占用大量 CPU 资源，因此必须确保高效使用，并减少多余调用的次数。 Frame Advisor 可以让我们查看渲染通道中的所有绘制调用，并逐一检查是否为帧缓冲区带来了明显变化。

如此一来，我们就很容易发现低效的渲染，比如那些在视锥体之外或被其他物体遮挡的绘制操作，这些情况可以通过应用软件进行优化。我们也可以使用一系列软件剔除技术来防止类似事情发生。此外，还能轻松发现许多单独绘制的相同对象，这样就可以将它们合并为一次绘制。这些都是减少 CPU 和 GPU 计算量的简便方法。

通过逐步查看绘制调用并观察帧缓冲区输出的变化，我们可以轻松了解不透明几何体是否被高效渲染。不透明物体应以从前到后的顺序进行渲染，也就是从最靠近镜头的物体开始，向远处渲染。如果对象是从前到后渲染的，GPU 就可以使用 Early ZS 测试来识别，并丢弃隐藏在其他对象后面的三角形。这样就可以在片段着色前省去不必要的工作。

通常情况下，当角色在屏幕的远处时，复杂的角色网格会消耗过多带宽和算力。此时网格中的三角形会变得非常小，以致于会开始造成严重的性能问题，并且通常收效甚微，几乎不会带来明显的视觉改善效果。 Frame Advisor 会显示每次绘制调用所绘制的图元数。此外，你还可以根据图元数量对渲染通道中的所有对象进行排序。 因此，可以毫不费力地找到场景中最复杂的物体，并研究是否可以将其简化。

在模型无法简化的情况下，必须确保模型的绘制效率。Frame Advisor 中的指标详情视图列出了当前所选绘图调用的一系列实际指标，例如：

Frame Advisor 为 Arm Mobile Studio 安卓分析工具套件的一部分，供开发者免费使用。你可通过以下视频教程，了解 Frame Advisor 如何运作、学习以下功能，并获取免费下载链接：

此外，你也可参阅 Frame Advisor 用户指南 ( https://developer.arm.com/documentation/102693/latest/ ) ，了解全部功能。

Frame Advisor 的首个版本只是一个开始，我们计划在接下来的几个版本中添加更多的功能和特性。与此同时，我们也乐见获取你们宝贵的建议与想法，帮助我们不断改进。比如，你是如何采集和分析画面的？你希望未来增加哪些功能？欢迎将你的反馈发送电子邮件至 mobilestudio@arm.com