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Android GPU Android图形系统及GPU加速分析 AAnnddrrooiidd GGPPUU 西安交大智能交互与软件实验室 2013-5-7 Android Android 一、AAnnddrrooiidd图形系统简介 1.1 Surface 与SurfaceFlinger 1.1 Surface 与SurfaceFlinger 11..11SSuurrffaaccee SSuurrffaacceeFFlliinnggeerr 与与 对于现代的操作系统而言，流畅、精致的图形用户界面是构建优秀用户体验的重要手段。 作为图形用户界面赖以存在的基础，图形系统已经成为操作系统的重要基础设施，特别对于 移动设备而言，图形系统决定着该设备的整体体验与运行效率。 Android图形系统由两大组件构成：Surface 和SurfaceFlinger。 Surface，又称绘图表面，代表应用程序需要显示在屏幕上的内容。Andorid系统中同时 存在多个Surface，这些Surface可能会重叠、相互遮挡。 SurfaceFlinger 负责 Surface 的叠加与合成，并把合成结果输出到屏幕上。同时， SurfaceFlinger 为每一个Surface建立一个绘图缓冲区队列，用于存储Surface绘制的图像。 Android图形系统的总体结构如下： 图1Android 图形系统总体结构 1.2 Surface 与SurfaceFlinger 的交互过程 1.2 Surface 与SurfaceFlinger 的交互过程 11..22SSuurrffaaccee与与SSuurrffaacceeFFlliinnggeerr的的交交互互过过程程 Surface与SurfaceFlinger 的交互主要集中于当Surface 需要更新的时候。交互过程如图2 所示： 图2 Surface 与SurfaceFlinger 的交互过程 首先，当Surface需要更新的时候，向SurfaceFlinger申请一块绘图缓冲区；之后，Surface 就在这块缓冲区上绘图；绘图完成后，Surface把缓冲区归还给SurfaceFlinger，并通知 SurfaceFlinger 重新合成各个Surface；SurfaceFlinger 接收到合成请求后，合成并重绘需要重 绘的Surface，并输出给显示设备，从而使屏幕上呈现必威体育精装版的界面。 1.3 图形系统的效率提升 1.3 图形系统的效率提升 11..33 图图形形系系统统的的效效率率提提升升 作为Android系统的关键组件，图形系统的运行效率直接影响着用户体验，而且关乎系 统的整体效率。Android系统采取如下措施提升图形系统的效率： 1. 共享缓冲区 2. 使用GPU 加速图形绘制与叠加 下面，就分别分析Android图形系统对缓冲区的管理和对GPU 的使用。 二、缓冲区管理 2.1 Gralloc 2.1 Gralloc 22..11GGrraalllloocc 为了便于使用，并隔离底层硬件的变化，向上提供统一的接口，Android 在其HAL 层 为其图形系统提供了gralloc（即GraphicAlloc）模块，负责图像缓冲区的分配、映射和回收。 它可以从Andorid 匿名共享内存(以下简称AShm 设备)和图形设备(Framebuffer设备，以下 简称fb设备)的存储区中分配缓冲区，并且可以把缓冲区映射到不同的进程中。 Ashm设备的存储区位于系统内存中，它的容量只受系统内存大小的限制。 Framebuffer设备的存储区位于显示设备的内存（即显存），或者位于系统内存的一块特 定区域，这里统称为显存。显示设备可以直接访问显存，但是受技术和成本的限制，相对于 系统内存来说，其容量往往较小。 注意，这两个存储区是不相交的，它们之间传递数据只能逐位复