Dots前置

Dots简介

DOTS是什么

Data-Oriented Technology Stack(面向数据的技术栈）

  1. The C# job system
  2. The Burst compiler
  3. Unity Mathematics
  4. Unity Collections
  5. Entities ( Entity-Component System)

  • Entities.Graphics ( Hybird Renderer )

  • Netcode

  • Physics

  • Animation (WIP)

  • Audio(WIP)

DOTS可以应用到哪些地方？

  • 具有大世界流式加载的游戏

  • 具有复杂的大规模模拟的游戏

  • 具有多种网络类型的多人联线游戏

  • 具有需要客户端模拟预测的网络游戏，如射击游戏

为什么我们需要DOTS?

  1. CPU与Memory的速度发展不均衡以及带宽限制

    添加高速的缓存Cache内存层级结构去弥补

  2. 摩尔定律的延续与现代CPU设计。

  • 越来越好的工艺

  • 越来越多的核

  • 分工越来越细的处理单元与存储

  • SIMD/SIMT

3.并行编程的发展

  • OpenMP

  • TBB—-Intel Threading Building Blocks

  • CUDA—Compute Unified Divice Architecture
  • OpencL-—Open Computing Language
  • MPI/OpenMPI-—Message Passing Interface

OOD ==>DOD

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面向数据设计（ODO）

程序设计方法

  • Instructional Programming 指令化编程

  • Functional Programming 函数化编程

  • Procedural Programming 过程化编程

  • Object-Oriented Programming/Design面向对象编程/设计(OOP/OOD) •Data-Oriented Design(DoD) 面向数据设计

OOD==>DOD

面向对象设计＞面向数据设计

DOD本质：面向内存/缓存友好的设计

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Cache的3C与3R

  • Compulsory misses：首次读取数据时，不可避免的Miss

  • Capacity misses：缓存空间不足时，连续使用期问访问数据过多的话，无法保存所有活动的数据

  • Conflict misses：发生访问冲突时，由于数据映射到相同的缓存行，导致缓存的抖动

  • Rearrange 重新排列（代码、数据）：更改布局以增加数据空间的局部性

  • Reduce 减少（大小、缓存行读取）：更小更智能的格式、压缩
  • Reuse重用 (Cache lines)：增加数据的时间（和空间）的局部性

面向数据设计需要思考的问题

  1. 哪些数据需要捆鄉在一起，是一个概念还是有隐藏的含义？
  2. 你的数据布局是由如何设计的，AOS/SOA？支持SIMD?
  3. 你的目标平台内存最小访问单位是多少，CPU各级缓存有多大？
  4. 你的数据多久需要一次，一帧一次，还是一帧多次，还是几乎不更新？
  5. 你如何访问数据，随机\连续的还是stride或其他burst方式？
  6. 你是总在修改数据，还是只是读取数据，你正在修改所有的内容，还是只修改一部分？
  7. 哪些数据设计对带宽与延迟影响大？

DOTS面向数据设计原则

  • 先设计，后编码

  • 为高效使用内存与缓存而设计

  • 为Blittable Data设计

  • 为普通情况设计

  • 拥抱迭代

Dots中的ECS架构

Entity-Component-System 实体组件系统

  • 实体组件系统（ ECS ）架构

  • 遵循组合优于继承的原则

  • 面向数据设计

  • 弱耦合

  • 常被应用在游戏开发上

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DOTS1.0中的ECS

  • ECS架构一直在演变

  • 应用场景不同，各家实现和工作流有差异

  • DOTS1.0中的ECS与老版本变化较大，不要看老资料 •开放心态去接受

DOTS下的ECS

  • Entity：Entity不是一个容器，它只是一个标识符，它用来指示某个对象的存在。系统可以用它来操作，可以通过组件来分配某些属性

  • Component：组件是一个数据容器，没有任何逻辑，一组特定的参数关联在一起并定义属性。

  • System：系统是负责对数据进行操作的部分。换句话说，系统是对具有特定属性（组件）的特定实体执行的操作。