iOS上的vsync：它是如何工作的

Question

我试图弄清楚vsync如何在iOS上运行，并与CADisplayLink结合使用。我想在这里回答的问题是：

• 如果我错过了CPU端的框架，iOS上会发生什么？

我设置了一些测试：

• 在iPhone
上使用间隔为1 = ~60Hz的CADisplayLink计时器
• 使用[CADisplayLink timestamp]和mach_absolute_time()
分析计时器调用之间的时间

测试1：基础测试：在这里，我只跟踪了10000个样本：

timestamp-----
max: 16.762583
min: 16.627625
mean: 16.675080
variance: 0.000333

mach----------
max: 22.606042
min: 10.815958
mean: 16.675694
variance: 0.602793

diff----------
max: 5.941417
min: 0.000750
mean: -0.000615
variance: 0.607476

测试2：由于CPU等待时间短而导致帧丢失：这里，在帧X上，我只是坐在自旋锁中进行Y次迭代。记录相对于第X帧的帧时间：

Y = 200000
-1: 16.72   17.85   (-1.13)
0:  16.66   15.37   (1.29)
1:  33.32   43.74   (-10.42) (*)
2:  16.74   4.34    (12.40) (*)
3:  16.61   16.70   (-0.10)
4:  16.71   16.65   (0.06)  

Y = 100000
-1: 16.66   16.50   (0.16)
0:  16.69   16.67   (0.02)
1:  16.63   22.21   (-5.58) (*)
2:  16.68   9.91    (6.77) (*)
3:  16.70   16.04   (0.67)
4:  16.69   16.70   (-0.01)

测试3：与测试2相同，但使用OS调用睡眠t秒

t = 0.03
-1: 16.67   16.54   (0.14)
0:  16.68   16.91   (-0.23)
1:  33.35   34.78   (-1.43) (*)
2:  16.68   14.93   (1.74) (*)
3:  16.68   16.87   (-0.20)
4:  16.67   16.48   (0.19)

t = 0.02
-1: 16.64   16.54   (0.09)
0:  16.72   16.91   (-0.19)
1:  16.66   20.79   (-4.13) (*)
2:  16.69   12.60   (4.08) (*)
3:  16.67   18.24   (-1.57)
4:  16.68   15.09   (1.59)

t = 3.0
-1: 16.68   16.74   (-0.07)
0:  16.63   16.58   (0.05)
1:  266.84  3004.04 (-2737.20) (*)
2:  2751.35 14.82   (2736.54) (*)
3:  16.66   16.80   (-0.14)
4:  16.68   15.86   (0.81)

观察：

• 与Apple文档不同，CADisplayLink NOT 在CPU帧丢失时等待vsync。
• 然而，对于小错过，通过[CADisplayLink timestamp]
看起来是Apple 想要我们相信的东西
• 我最好的解释是：

1. CADisplayLink调用仅在图形驱动程序的命令缓冲区为空，或GPU的命令缓冲区为空（因此从图形驱动程序请求更多命令或取消阻止）时发生）。
2. iPhone上的GPU启用了vsync - 将停止，并在处理更多GPU命令之前等待物理屏幕刷新。
3. 如果我们的GPU和CPU帧始终低于16.6ms，我们将生成更多GPU命令然后GPU可以消耗
4. 因此，当GPU停止时，它会停止从驱动程序中提取命令，一旦我们填满驱动程序命令缓冲区，我们的CADisplayLink就会停止被调用。
5. 在vsync之后，GPU能够处理更多GPU命令，因此也能够从驱动程序中提取命令。当驱动程序命令队列中有足够的空间时，驱动程序通知iOS它需要更多命令，并且我们得到CADisplayLink调用。
6. （我无法判断这是否会驱动iOS上的整个事件循环，或者事件循环是否始终在运行，并且只是轮询驱动程序迭代以查看它是否可以调用CADisplayLink
7. 因此，我们大约每16.6毫秒调用一次CADisplayLink - 一个 管道的下游结果等待远端的vsync。
8. 但是，如果我们错过了CPU端的帧，即在驱动程序请求后产生命令稍长于16.6ms，则可以。仍然有一两帧（需要测量）仍在管道中的命令。只要我们不让管道耗尽，我们就可以了：我们仍然可以让GPU渲染1个新帧，每16.6毫秒，与vsync一起准时
9. 这就是[CADisplayLink timestamp]与＆＃34;实际＆＃34;不同的原因。时间，mach_absolute_time()。

例如，测试2：i = 100000 ：

1. 我们运行了一堆帧，很容易在16.6ms以下打包管道
2. 我们花了很长时间在第X帧（22.21ms）
3. 然而，GPU落后1帧：第X-2帧在屏幕上，当vsync发生时，它不需要帧X的命令，帧X-1是还有在管道中
4. 当下一个vsync发生时，GPU 需要第X帧命令时，它们就在那里。
5. 在X帧上花了一段时间后，我们能够在快速启动X + 1帧后填满管道

因此，对于用户来说，没有丢帧。

我离这里有多远？我希望自己是一名计算机工程师。