在上一篇文章中我簡(jiǎn)要的介紹了一下我們要采用的平臺(tái)（PowerVR GPU+Cocos2d-x），以及一些列的評(píng)測(cè)規(guī)則和工具。這本篇文章中我將向大家展示如何使用PVRTune工具來(lái)鑒別性能瓶頸。

搭建測(cè)試環(huán)境

如果你想體驗(yàn)一下Fantasy Warrior 3D（幻想勇士3D）這個(gè)游戲，你可以訪問(wèn)“這里”，提供了游戲視頻介紹，然后訪問(wèn)“這里”下載這個(gè)游戲的源代碼。

第一步我們需要按照Fantasy Warrior 3D（幻想勇士3D）工程目錄下的README.md文件說(shuō)明編譯游戲。然后我們才能夠使用PVRHub和PVRTune工具記錄性能分析文件。我已經(jīng)將我的記錄文件提交到了“這里”。這些文件記錄了如下環(huán)境下分析信息：

? 硬件信息
o 設(shè)備名稱：昂達(dá)V989平板電腦（Allwinner A80芯片，PowerVR Series6G6230 GPU）
? 軟件信息
o 安卓系統(tǒng)版本：4.4.2
o 驅(qū)動(dòng)信息：版本1.4 Rogue_DDK_Android_RSCompute rogueddk @3234138 (正式版) sunxi_android
o PVRTuneDeveloper：版本V14.111.1（SDK bulid 3.5@3530647）
o PVRpPefServerDeveloper：版本V14.111.1（SDK build 3.5@3533642)
o PVRTrace記錄庫(kù)文件：版本V20（SDK build 3.5@3533642）

鑒別性能瓶頸

在這游戲中要想鑒別性能瓶頸，我們可以采用PVRTune工具。在所有的記錄文件（*.pvrtune）中我提取了一個(gè)具有代表性性的數(shù)據(jù)文件（2338）。我將用下面列出的幾條標(biāo)準(zhǔn)向大家解釋如何借助PVRTune工具來(lái)鑒別性能瓶頸。性能瓶頸一般可分為以下五種類型：

? CPU局限
? 頂點(diǎn)局限（游戲中一般有頂點(diǎn)著色渲染）
? 垂直同步局限
? 碎片局限
? 帶寬局限

CPU局限

CPU性能顯示還是很容易鑒別的，盡管顯卡的使用率不高但是我們可以明顯感覺(jué)到性能很差，幀率很低。借助PVRTune工具更能直觀的鑒別出來(lái)，受CPU性能局限的應(yīng)用往往CPU的負(fù)載會(huì)達(dá)到或者接近100%（a）。

其它鑒別因素還有著色器加載的間隔，這個(gè)間隔表示PowerVR硬件將進(jìn)行暫時(shí)休眠，因?yàn)樗赡苷诘却鼵PU操作完成
（b）或者GPU正在等待下一次的幀同步。

以Fantasy Warrior 3D(幻想勇士3D)為測(cè)試對(duì)象，我們收集了如下數(shù)據(jù)：

從分析圖中我們可以看出CPU的負(fù)載率僅為12.0%，但是在Tiler和渲染之間出現(xiàn)很多較長(zhǎng)的間隔。因此PowerVR硬件在等待來(lái)自渲染線程（10612）指令的同時(shí)進(jìn)入了休眠。所以此游戲的最大問(wèn)題就是Cocos2d-x引擎不支持獨(dú)立的渲染線程。每一幀的渲染都需要等待游戲邏輯完成后才能進(jìn)行。在第三行的時(shí)序圖中你可以發(fā)現(xiàn)每一幀的圖像API調(diào)用之間都有很大的間隔，這表明CPU的性能局限。

Vertex（頂點(diǎn)）局限

頂點(diǎn)局限的原因是每一幀都有很多定點(diǎn)需要處理或者是使用了復(fù)雜的頂點(diǎn)著色器，亦或者是兩者共同的原因。我們也可以通過(guò)時(shí)序間隔來(lái)鑒別，在渲染操作(a)時(shí)序中會(huì)有很多大的間隔，而在Tiler操作（b）時(shí)序中只有很小或者沒(méi)有間隔。

我們可以從頂點(diǎn)加載處理過(guò)程和Tiler加載計(jì)數(shù)器中獲取更多更詳細(xì)的分析數(shù)據(jù)。如果Tiler激活指示曲線（c）是很高的一條線而加載處理過(guò)程不是：說(shuō)明Vertex（頂點(diǎn)）過(guò)程并沒(méi)有很多頂點(diǎn)元素需要處理，性能的支出主要用于Tiler操作。相反如果加載處理過(guò)程中Vertex指示曲線（d）很高而Tiler操作不是，那么性能的瓶頸主要是因?yàn)轫旤c(diǎn)的著色操作。

我們可以很明顯的看出，在渲染（Render）操作和Tiler操作曲線之間有很多的間隔。處理加載均值Vertex是1.6%，峰值達(dá)14.4%，Tiler操作均值為10%。盡管實(shí)際上每一幀的加載處理包括Vertex和Tiler效率均值都很低，我們可以借助PVRSaderEditor工具優(yōu)化Vertex（頂點(diǎn)）著色。所幸的是Fantasy Warrior 3D(幻想勇士3D)并沒(méi)有vertex（頂點(diǎn)）局限的問(wèn)題。

垂直同步（V-sync）局限

垂直同步（V-sync）顯示上的一種設(shè)置，即在某一應(yīng)用中將圖形的更新速率與顯示器的更新速率進(jìn)行同步。這會(huì)造成一些幀有稍微延后的情況，強(qiáng)制設(shè)置為最快的刷新速率，減少屏幕的卡頓且降低功耗。具有V-sync局限應(yīng)用的特點(diǎn)是在圖形視圖中連續(xù)的幀之間會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)的間隔，幀刷新速率被限制設(shè)置為最大值。如果可能的話，在分析某一應(yīng)用時(shí)v-sync應(yīng)該被禁用，否則它會(huì)給PVRTune的輸出數(shù)據(jù)增加干擾，這會(huì)讓我們更加難判斷哪些優(yōu)化工作是有用的或者各種優(yōu)化措施已經(jīng)見(jiàn)效。

下面我們分析一下幻想勇士（Fantasy Warrior 3D）的數(shù)據(jù)，我們可以看出幀之間的間隔很穩(wěn)定（1-2ms）。除此之外，這一幀的FPS數(shù)值會(huì)保持在29.3。因?yàn)槊恳粠腇PS值都不會(huì)超過(guò)最大值，所以我們可以判定這個(gè)游戲沒(méi)有V-sync局限問(wèn)題。

碎片局限

碎片局限的應(yīng)用比較普遍，在大部分情景下都可能會(huì)發(fā)生，通常在幀緩存區(qū)中頂點(diǎn)的數(shù)量會(huì)比像素點(diǎn)的數(shù)量少。碎片局限的應(yīng)用可以從以下特點(diǎn)來(lái)判定：在渲染操作（a）之間沒(méi)有間隔，在Tiler操作之間有很大的間隔或者很高的像素處理負(fù)載（c）。

對(duì)于這個(gè)游戲我們得到的數(shù)據(jù)如下：

像素處理負(fù)載是46.3%且在渲染操作之間總是有很大的間隔，所以Fantasy Warrior 3D（幻想勇士3D）這個(gè)游戲并沒(méi)有碎片局限的問(wèn)題。

帶寬局限

帶寬局限的應(yīng)用很難看出來(lái)也很難判定，因?yàn)樗鼈兊谋硐笙衿渌阅芷款i。如果有以下特點(diǎn)那么就可能有帶寬局限的問(wèn)題：

? 從時(shí)序圖中可以看出有碎片局限問(wèn)題，但是像素處理負(fù)載卻很低。
? 從時(shí)序圖中可以看出有Vertex（頂點(diǎn)）局限問(wèn)題，但是Vertex（頂點(diǎn)）和Tiler的處理負(fù)載率都很低。

其它一些帶寬局限的問(wèn)題也可能發(fā)生。例如片上系統(tǒng)（SoC）的帶寬是被片上的各部分共享的。沒(méi)有圖形處理器的芯片（例如CPU）會(huì)占用大部分的帶寬，這會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序圖形操作帶寬受限。這是一個(gè)特定的測(cè)試平臺(tái)，沒(méi)有計(jì)數(shù)器用來(lái)記錄它，從以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，當(dāng)我們進(jìn)行紋理壓縮，網(wǎng)格優(yōu)化等操作時(shí)我們要采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)減少帶寬的使用，同時(shí)要避免不必要的紋理讀操作等。

根據(jù)前面Vertex（頂點(diǎn)）局限和Pixel（像素）局限部分分析得出的結(jié)論，我們可以推斷出這個(gè)游戲不存在帶寬局限的問(wèn)題。

總結(jié)

這個(gè)游戲存在典型的CPU局限問(wèn)題，正如前面CPU局限部分分析的那樣，將OpenGL ES的調(diào)用由專用的CPU線程來(lái)完成會(huì)讓CPU忙碌起來(lái)并且能夠在很多設(shè)備上提升幀速率。在下一篇文章中，我將向大家介紹PVRTune有哪些高級(jí)的特性，同樣是以Fantasy Warrior 3D（幻想勇士3D）這個(gè)游戲?yàn)槔齺?lái)分析造成性能瓶頸的具體原因。

下面我列出了“優(yōu)化系列”所有已經(jīng)發(fā)表的文章，你可以直接訪問(wèn)：

? 使用PowerVR圖形工具進(jìn)行分析和調(diào)試
? PowerVR圖形SDK工具說(shuō)明：PVRTune GUI基礎(chǔ)入門
? PowerVR圖形SDK工具說(shuō)明：使用PVRTune分析渲染操作
? PowerVR圖形SDK工具說(shuō)明：PVRTrace GUI基礎(chǔ)入門
? PowerVR圖形SDK工具說(shuō)明：使用PVRTrace捕獲渲染操作
? PowerVR圖形SDK工具說(shuō)明：PVRTrace GUI的高級(jí)特性
? 掌握使用PVRTraceGUI進(jìn)行正則表達(dá)式搜索

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