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参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/165341403

Vulkan 简介

图形软件有两个大类：专用软件包（special-purpose packages）和通用编程软件包（general programming packages）。

专用软件包通常提供一种UI设计语言，让用户直接生成想要的图形，不用关心内部实现。这类软件例子是PS、CAD等等。

相反，通用编程软件包提供一个可使用C、C++或Java等高级语言编程的图形函数库。图形函数库中提供几何图元、矩阵变换等操作，提供了间接操作硬件的软件接口，所以这组图形函数又被称为计算机图形应用编程接口（computer-graphics application programming interface，CG API）。OpenGL、Vulkan、DirectX、Metal皆在此列。

Vulkan多线程

Vulkan不仅仅是图形（graphics）API，而是一个面向图形和计算的编程接口（graphics and compute）。支持Vulkan的设备可以是GPU，也可以是DSP或者固定功能的硬件。

Vulkan中的计算模型主要基于并行计算，因此支持多线程是Vulkan设计的核心理念之一。

为了较少Vulkan内部因为互斥同步等操作造成的卡顿问题，Vulkan内部默认认为对任何资源的访问不存在多线程竞争，所有的资源同步操作由应用开发者去负责，因为对资源的访问和使用没有人比应用开发者自己更加清楚。Vulkan称之为外部同步（external synchronization）。

因为这个原因，资源管理和线程同步工作成为编写Vulkan程序的最大难点之一。想要让Vulkan多线程正常运行，你需要做大量的工作。当然，换来的是Vulkan有了更加干净的线程模型以及比其它CG API高得多的性能。

Instances, Devices, and Queues

在正式研究Vulkan多线程之前，有三个重要的基础概念需要了解—Instances, Devices, and Queues。

Instances可以看做是应用的子系统，从逻辑上把Vulkan与应用程序上下文中的其他逻辑隔开。Instances可以看做是Vulkan的上下文，它会跟踪所有状态，从逻辑上把所有支持Vulkan的设备整合在一起。

Devices有两个概念：Physical devices和Logical device。

Physical devices通常代表一个或者多个支持Vulkan的硬件设备，这些设备具有特定功能，可以提供一系列Queues。图形显卡、加速器、DSP等都可以是Vulkan的Physical devices。

Logical device是Physical devices的软件抽象，用于预订一些硬件资源。

Queues可以理解为一个“GPU线程”，它是实现Vulkan多线程的关键元素之一，用于响应应用的请求，大部分时间，应用都在与其交互。

Vulkan功能的层次结构图如下：