Windows 图形显示驱动开发-CPU 内存调节和64KB 页面支持

对于 32 位 OS 离散图形处理单元 (GPU) 不支持可调整大小的 BAR，或者当调整帧缓冲区 BAR 的大小失败时，Windows 显示驱动程序模型 (WDDM) v2 将提供一种替代机制，通过该机制可以有效地访问离散 GPU VRAM。 对于支持可编程 BAR 地址空间的 GPU，WDDM v2 中引入了新的 CPU 主机内存调节功能来抽象该功能。

内存调节

公开 CPU 主机内存调节时，内核模式驱动程序会为每个支持 CPU 主机内存调节的段填充新的 DXGK_CPUHOSTAPERTURE 上限结构。 这定义了 CPU 主机内存调节的大小，这允许驱动程序保留一些 BAR 供内部使用。 页大小与内存段的 GPU 页相同。

然后，内核模式驱动程序公开两个新的设备驱动程序接口， (DDI) 来管理 BAR 地址空间，尤其是 DxgkDdiMapCpuHostAperture 和 DxgkDdiUnmapCpuHostAperture。

CPU 主机内存调节后面的页表的内存由驱动程序管理，并在驱动程序初始化期间提前设置。 DxgkDdiMapCpuHostAperture 和 DxgkDdiUnmapCpuHostAperture 预期在段枚举后立即正常运行，并在视频内存管理器初始化期间使用，以在适配器初始化期间将 CPU 虚拟地址映射到系统分页进程的页目录和页表。

当需要 CPU 访问内存段时，视频内存管理器会保留 CPU 主机 Aperture 中的页，并通过它映射内存段页。 下面对此做了演示。

在链接的显示适配器配置中，除以下内容外，内容看起来类似。

默认 或 LinkMirrored 分配始终映射到 GPU0。
LinkInstanced 分配的虚拟地址范围为 AllocationSize*NumberOfGPUInLink ，这些地址范围与映射到不同 GPU 的分配的各个部分相关联。
下图说明了这一点：

 64KB 页面支持

从 WDDM 2.0 (Windows 显示驱动程序模型) 开始，WDDM 提供两种类型的叶页表以支持 64KB 页：

支持 4 KB 页表条目的叶页表 (PTE) ；
支持 64 个 PTE 的叶页表；

这两个 PTE 大小涵盖相同的虚拟地址范围，因此 4KB 页的页表的条目数是 64 KB 页表的 16 倍。

64 KB 页表的大小由 DXGK_GPUMMUCAPS：：LeafPageTableSizeFor64KPagesInBytes 定义。

UpdatePageTable 操作具有DXGK_UPDATEPAGETABLEFLAGS] (/windows-hardware/drivers/ddi/d3dkmddi/ns-d3dkmddi-_dxgk_updatepagetableflags) ：：Use64KBPages 标志，指示要更新的页表的类型。

WDDM 2.0+ 支持两种操作模式：

• 级别 1 页表的 PTE 指向 4 KB 页表或 64 KB 页表；
• 级别 1 页表的 PTE 同时指向 4 KB 页表和 64 KB 页表。 这称为“双 PTE”模式。 双 PTE 支持由 DXGK_GPUMMUCAPS：：DualPteSupported cap 表示；

视频内存管理器根据分配对齐方式、图形处理单元 (GPU) 内存段属性以及 GPU 内存段类型来选择页面大小。 如果其对齐方式和大小是 64 KB 的倍数，并且驻留在支持 64 KB 页的内存段中，则它使用 64 KB 页映射分配。

单 PTE 模式

在此模式下，级别 1 页表的 PTE 指向 4 KB 页表或 64 KB 页表。

DXGK_PTE：：PageTablePageSize 字段将添加到 DXGK_PTE。 它仅应用于旧术语) 中第 1 级页表 (页目录的 PTE。 此字段使用 64KB 或 4KB 页) 告知内核模式驱动程序相应页表的类型 (。

在以下情况下，视频内存管理器选择对虚拟地址范围使用 64 KB 页表：

• 只有 64 KB 的对齐分配映射到该范围；
• 映射到范围的所有分配的内存段支持 64 KB 页；

例如，当虚拟地址范围由 64 KB 页映射，并且上述条件 (不再有效时，) 将分配提交到系统内存段，视频内存管理器将从 64 KB 页表切换到 4 KB 页表。

例如，当页表只有 64 KB PTE 且 PTE 需要指向 4KB 页 (时，将分配放置在系统内存中) ，页表将转换为使用 4 KB PTE。

完成转换的方式如下：

• 进程的所有上下文都暂停；
• 现有 PTE 更新为指向 4KB 页面。 驱动程序将获取 UpdatePageTable 分页操作；
• 将更新指向页表的级别 1 PTE，以反映 pageTablePageSize = DXGK_PTE_PAGE_TABLE_PAGE_4KB(新的页面大小) 。 驱动程序将获取 UpdatePageTable 分页操作；
• 进程的所有上下文都会恢复；

无法从具有 4KB PTE 的页面表转换为具有 64KB PTE 的页面表。

若要防止在不同页表大小之间频繁切换，驱动程序应将少量分配打包在一起。

双 PTE 模式

在此模式下，级别 1 页表的 PTE 可能同时指向 4 KB 页表和 64 KB 页表。

级别 1 页表的条目中的两个指针可能设置了 “有效” 标志，但级别 0 页表中涵盖相同 64 KB 虚拟地址范围的条目不能同时有效。

将 64 KB PTE 涵盖的分配置于页大小为 64 KB 的内存段时，64 KB PTE 将变为无效，相应的 4 KB PTE 将变为有效。

在下图中，4 KB 分配和 64 KB 对齐的分配位于级别 0 页表涵盖的相同虚拟地址范围中，以及支持 64 KB 页的段。