微軟D3D12加入工作圖新功能，將解除GPU通用運算天花板

微軟計劃在3D圖形程式開發介面D3D12加入工作圖（Work Graphs），微軟提到，這項功能可解除目前GPU程式開發模型中的限制，讓GPU通用運算能夠處理更多的工作負載，更廣泛地被應用。AMD、Nvidia、英特爾和高通四大晶片廠商都參與工作圖的設計。

不少的GPU工作負載，由之前其他GPU的工作所衍伸，傳統上，當GPU工作負載的行為，需要根據之前的GPU運算結果決定，則系統還是必須先將GPU運算結果回傳CPU，交由CPU解讀之後重新發派工作給GPU。

像是Epic Games所開發的虛幻引擎5，裡面所提供的兩項新技術，虛擬化幾何技術Nanite以及全局光照解決方案Lumen，就因為傳統CPU與GPU架構的限制，使得當前運算著色器範式已經碰觸到架構的極限，因為Nanite和Lumen所使用的範式，需要由CPU發出一系列獨立的調度。

雖然這種模式在多種情況運作良好，但是卻會增加GPU和CPU之間的通訊開銷，且在等待CPU的時間，GPU可能出現閒置，因此如果存在一個機制可以直接由GPU重新發派工作，那運算將會更有效率，也能最大化GPU的利用率。這樣的概念之前在D3D12就已經被使用過，一個稱為ExecuteIndirect的指令，就允許GPU在不需要CPU介入的情況下下，依據先前GPU的運算結果，決定所要執行的工作負載。

新的工作圖（Work Graphs）是讓GPU上運作的著色器執行緒（生產者），也可以請求執行其他工作（消費者），而一旦GPU有空，系統便可以安排這些重新請求的工作給GPU，系統也能管理資料流所使用的記憶體。工作圖可以被看作是一種結構，其中的節點由著色器程式碼組成，每個節點都可以重新請求其他節點。

工作圖可以表達出開發者所設計的演算法意圖和結構，但又不會過度造成開發人員的負擔，開發人員不會具體知道特定程式碼會在哪個硬體上執行，微軟提到，這種模型的非同步性，讓系統擁有更大的自由度，決定執行工作的最佳方法。

不過也並非所有應用程式的工作負載，皆適用工作圖模型，依據工作的特性和硬體的複雜度，現有方法可能更適合。而目前工作圖模型的設計，主要把重點擺在生產者與消費者之間的運作，沒有特別設計同步等待的概念，因此讓消費者啟動等待生產者節點完成所有工作，雖然可以巧妙安排著色器邏輯來達成這項目的，但是目前尚未有原生同步支援。

AMD、Nvidia、英特爾和高通都加入協助設計工作圖，雖然目前工作圖還在早期預覽階段，但AMD顯示卡驅動程式則率先支援工作圖，他們已在AMD Radeon RX 7000系列顯示卡的Adrenalin版本驅動程式實作工作圖API，同時也有相對應的文件供開發者閱讀。