線性伸縮空間段類似于線性內存空間段。 但是，伸縮空間段只是地址空間，不能容納位。
若要保存位，必須分配系統內存頁，并且必須重定向地址空間范圍以引用這些頁面。 內核模式顯示微型端口驅動程序（KMD）必須實現 DxgkDdiBuildPagingBuffer 函數，以便DXGK_OPERATION_MAP_APERTURE_SEGMENT和DXGK_OPERATION_UNMAP_APERTURE_SEGMENT操作類型來處理重定向，并且必須按 Display Miniport Driver Driver Driver 的 DriverEntry 中所述公開此函數。 Dxgkrnl 使用要重定向的地址空間范圍和引用已分配的物理系統內存頁的 MDL 調用 DxgkDdiBuildPagingBuffer 。
KMD 通常通過編程頁表（對于視頻內存管理器（VidMm）未知）來實現地址空間范圍的重定向。
驅動程序必須在DXGK_SEGMENTDESCRIPTOR結構的 Flags 成員中設置 Aperture 位字段標志，以指定線性伸縮空間段。 驅動程序還可以設置以下位字段標志來指示其他段支持：
- CpuVisible 指示該段是 CPU 可訪問的。
- CacheCoherent 指示該段與段重定向到的頁面的 CPU 保持緩存一致性。
下圖顯示了線性光圈空間段的可視表示形式。
?1. 核心特性
| 特性 | 說明 |
|---|---|
| 虛擬地址空間 | 僅為地址范圍，不包含實際內存（需動態映射物理頁）。 |
| 動態重定向 | 通過?DxgkDdiBuildPagingBuffer?將虛擬地址綁定到系統內存頁（MDL 描述）。 |
| CPU 默認可見 | 通常用于 CPU 頻繁訪問的資源（如動態緩沖區）。 |
| 緩存一致性可選 | 通過?CacheCoherent?標志保持 CPU-GPU 緩存同步 |
?2. 段描述符配置（DXGK_SEGMENTDESCRIPTOR）
(1) 基礎配置
DXGK_SEGMENTDESCRIPTOR Segment = {.Flags = DXGK_SEGMENT_FLAGS_APERTURE, // 聲明為光圈段.BaseAddress = 0x10000000, // 虛擬地址起始.Size = 0x20000000, // 512MB.SegmentId = 2,
};(2) 可選標志
| 標志 | 作用 | 適用場景 |
|---|---|---|
DXGK_SEGMENT_FLAGS_CPU_VISIBLE | 允許 CPU 訪問（通常默認啟用） | CPU-GPU 共享數據 |
DXGK_SEGMENT_FLAGS_CACHE_COHERENT | 強制緩存一致性 | 避免手動刷新緩存（如 ARM GPU） |
示例（緩存一致的線性光圈段）：
{.Flags = DXGK_SEGMENT_FLAGS_APERTURE | DXGK_SEGMENT_FLAGS_CACHE_COHERENT,.BaseAddress = 0x30000000,.Size = 0x10000000, // 256MB.SegmentId = 3,
}3. 內存映射流程
(1) 分配虛擬地址范圍
- 應用程序請求內存（如 ID3D12Resource 創建）。
- VidMm 選擇伸縮段，分配虛擬地址（GPU VA）。
(2) 物理頁綁定（重定向）
VidMm 調用 DxgkDdiBuildPagingBuffer，傳入：
- 操作類型：DXGK_OPERATION_MAP_APERTURE_SEGMENT（映射）或 UNMAP（解除映射）。
- MDL（Memory Descriptor List）：描述系統內存物理頁。
- 虛擬地址范圍：需綁定的 GPU VA。
KMD 實現重定向：
- 編程 GPU 頁表，將 GPU VA 映射到 MDL 中的物理頁。
- 若啟用 CACHE_COHERENT，需配置 GPU 緩存策略。
代碼示例（映射操作）：
NTSTATUS DxgkDdiBuildPagingBuffer(DXGKARG_BUILDPAGINGBUFFER* pArgs) {if (pArgs->Operation == DXGK_OPERATION_MAP_APERTURE_SEGMENT) {// 獲取 MDL 中的物理頁PHYSICAL_ADDRESS physAddr = MmGetMdlPfnArray(pArgs->pMdl)[0];// 編程 GPU 頁表ProgramGpuPageTable(pArgs->VirtualAddress, physAddr);}return STATUS_SUCCESS;
}4. 典型應用場景
(1) 動態頂點/索引緩沖區
需求：CPU 每幀更新數據，GPU 讀取。
配置：
{.Flags = DXGK_SEGMENT_FLAGS_APERTURE | DXGK_SEGMENT_FLAGS_CACHE_COHERENT,.BaseAddress = 0x20000000,.Size = 0x08000000, // 128MB
}(2) 分頁資源（Pageable Resources）
需求：按需加載大型紋理。
流程：
- 初始分配虛擬地址（不綁定物理頁）。
- 訪問時觸發缺頁中斷，VidMm 調用 DxgkDdiBuildPagingBuffer 動態映射。
(3) 多 GPU 共享資源
- 需求：數據在多個 GPU 間遷移。
- 優勢：虛擬地址固定，僅需更新物理頁映射。
5. 驅動開發注意事項
(1) 頁表管理
- GPU 頁表獨立于 CPU：需驅動自行維護 GPU MMU（內存管理單元）的頁表。
- TLB 一致性：映射/解除映射后，需無效化 GPU TLB（如通過 DXGK_INVALIDATE_TLB）。
(2) 性能優化
- 批處理映射操作：合并多次映射請求，減少 GPU 上下文切換。
- 避免過度分片：盡量分配連續物理頁（減少頁表項數量）。
(3) 錯誤處理
- 物理頁不足：返回 STATUS_GRAPHICS_INSUFFICIENT_DMA_BUFFER。
- 非法虛擬地址：驗證 VirtualAddress 是否在段范圍內。
6. 與線性內存空間段的對比
| 特性 | 線性光圈空間段 | 線性內存空間段 |
|---|---|---|
| 物理內存 | 動態綁定系統內存頁 | 直接分配顯存 |
| 地址轉換 | 需 GPU 頁表映射 | 直接訪問（無轉換） |
| CPU 訪問 | 默認支持 | 需顯式啟用 (CPU_VISIBLE) |
| 性能 | 較低（轉換開銷） | 高（零開銷） |
| 適用場景 | CPU 頻繁寫、分頁資源 | 高性能渲染目標 |
7. 可視化表示
GPU 虛擬地址空間：
0x10000000 ┌───────────────────────┐ ← 光圈段起始（BaseAddress）│ Virtual Range │ │ (No Physical Memory)│ ├───────────────────────┤ ← 映射操作后│ Mapped to │ │ System Memory (MDL) │ ← 物理頁動態綁定
0x30000000 └───────────────────────┘ ← 段結束8. 總結
線性伸縮空間段 = 虛擬地址 + 動態物理頁綁定，適用于需靈活內存管理的場景。
關鍵驅動實現：
- 處理 DXGK_OPERATION_MAP_APERTURE_SEGMENT/UNMAP 操作。
- 維護 GPU 頁表，確保地址轉換正確。
優勢：
- 支持 CPU 高效讀寫。
- 實現按需分頁和資源共享。
通過合理使用伸縮段，驅動程序可以在保證功能性的同時，優化復雜應用場景下的內存利用率。
