DirectX 12的“新”性能，“老”显卡的奇迹：无需全新配置也能畅玩大作！

问题背景：

预计 Windows 10 将于 7 月 19 日发布，DirectX 12 也将随之而来。从目前网上测试看，DirectX 12 是得新老显卡的表现有了质的提高，那么问题来了， 1）DirectX 12 的可以支持它之前的显卡是如何做到的？不应该是先给指令集显卡厂商适配么？比如 AMD 的mantle 支持 GCN 构架的 AMD 显卡 2）为何即使是《英雄联盟》这样肯定不是针对 DirectX 12接口的游戏，同样的显卡表现也有非常大提高呢？ Windows 10 来了，作为一个 Windows 7 已经使用了 5年多老用户，我表示要升级。

DirectX 12 的设计理念与实现方式使其能够支持较老的显卡，并显著提升性能。以下从技术角度来回答你的问题，并解释为什么即使是较老的显卡和未针对 DirectX 12 优化的程序，也能在 DirectX 12 上表现更好。

1. 为什么 DirectX 12 可以支持老显卡？

DirectX 12 的兼容性设计使其可以支持多代显卡，包括较老的硬件。这主要是通过以下方式实现的：

（1）硬件抽象层兼容

DirectX 12 的 API 仍然依赖于显卡支持的硬件特性，而这些特性大多是 DirectX 11 时代甚至更早就存在的。换句话说，DirectX 12 是在现有硬件的功能基础上，进一步优化了访问方式，而不是强制要求显卡支持全新的指令集。

• 老显卡的兼容性 ：DirectX 12 提供了向下兼容机制，对于不支持最新特性的显卡，它会自动降级到更老的特性集（Feature Level）。例如，Nvidia 的 GTX 770 支持 DirectX 11 特性集，但它仍然能够运行 DirectX 12 的基础功能。
• 驱动程序更新 ：显卡厂商（如 Nvidia 和 AMD）通过更新驱动程序，使旧显卡可以利用 DirectX 12 的优化路径。这不需要硬件更改，而是对现有硬件的支持逻辑进行调整。

（2）特性集（Feature Level）机制

DirectX 12 的特性集机制允许显卡根据其支持的硬件功能，运行不同级别的特性：

• DirectX 12 Ultimate 特性（如光线追踪、VRS 等）需要更现代的硬件支持。
• 老显卡可以运行 DirectX 12 的基础功能，但不会启用高级特性。
  这意味着，即使是较老的显卡，也可以通过 DirectX 12 的优化模型获得性能提升。

2. 为什么《英雄联盟》等未针对 DirectX 12 优化的游戏也能获得性能提升？

即使游戏未直接使用 DirectX 12 的 API，玩家在启用 DirectX 12 后仍可能体验到性能的提升。这背后的原因与 DirectX 12 的核心优化机制有关：

（1）减少 CPU 开销

DirectX 12 针对 DirectX 11 的一个重要改进，是显著减少了 CPU 的图形指令管理开销。这对 CPU 性能较弱（例如 Intel i3 或 AMD A8）和存在瓶颈的系统尤其明显。

• 多线程指令处理 ：DirectX 12 支持多线程指令执行。相比 DirectX 11 的单线程渲染，DirectX 12 能让 CPU 核心并行处理更多的任务，从而提高 CPU 的利用率。
• 降低驱动层开销 ：DirectX 12 的底层设计减少了驱动程序在 CPU 上的中间层处理负担，这对于老显卡和未优化的游戏也很有帮助。

从测试图表中可以看到，使用 DirectX 12 时，即便是较弱的 CPU（如 AMD A8），帧率也有显著提升。这是因为 DirectX 12 在 CPU 和 GPU 之间的指令交互更加高效。

（2）更高效的资源管理

DirectX 12 允许开发者直接管理显卡资源（如显存分配、缓冲区管理等），避免了 DirectX 11 中由驱动程序自动管理可能带来的低效问题。

• 即使是未针对 DirectX 12 优化的游戏，它们的资源管理仍然可以受益于驱动程序对 DirectX 12 的优化。

（3）显卡性能的更充分利用

DirectX 12 通过更底层的硬件控制，使显卡的计算单元和资源利用率更高：

• 在 DirectX 11 中，驱动程序可能因为不充分的优化而浪费显卡资源。
• DirectX 12 则通过更高效的任务分配机制，确保显卡的每一部分都能得到更充分的利用。

这对于较老的显卡尤其重要，因为它们的性能本来就有限，但通过 DirectX 12 的优化，可以将这些性能潜力最大化。

（4）驱动程序的间接优化

显卡厂商通常会在发布新的驱动时，在 DirectX 12 的基础上为老显卡进行性能优化。这意味着，即使游戏未直接使用 DirectX 12，也可能因为驱动的改进而获得性能提升。

3. DirectX 12 的性能提升是否需要程序匹配？

DirectX 12 确实需要程序匹配才能最大化利用其特性（如多线程渲染、资源管理优化等）。但即便是未针对 DirectX 12 优化的游戏，也可能间接受益于以下几个方面：

（1）驱动的优化

显卡厂商通常会通过驱动程序，将未匹配 DirectX 12 的游戏适配到更高效的路径。例如，Nvidia 和 AMD 的驱动会在后台自动优化资源分配和指令调度。

（2）系统图形堆栈的改进

Windows 10 中的图形堆栈针对 DirectX 12 进行了底层的优化，这些优化会影响所有游戏的表现，包括未针对 DirectX 12 优化的游戏。

（3）硬件和 API 的协同效应

DirectX 12 的底层改进（如减少 CPU 开销、提高显卡利用率等）是硬件和 API 协同作用的结果，程序本身不需要直接匹配，也能间接受益。

总结：为什么 DirectX 12 能支持老显卡并提升性能？

1. 兼容性设计 ：DirectX 12 的特性集机制和驱动程序更新，使其能够支持较老的显卡，并在现有硬件功能的基础上优化性能。
2. 减少 CPU 开销 ：DirectX 12 的多线程能力和高效资源管理，显著提升了系统性能，尤其是 CPU 瓶颈较严重的场景。
3. 硬件利用率提升 ：DirectX 12 能更充分地发挥显卡的潜力，即使是较老的硬件也能得到优化。
4. 间接优化 ：通过驱动程序和系统堆栈的改进，即便是未针对 DirectX 12 优化的游戏，也能受益于底层性能提升。

因此，无论是老显卡还是现代显卡，都能通过 DirectX 12 获得一定的性能提升，而针对 DirectX 12 优化的游戏则能进一步最大化性能潜力。对于你这样的 Windows 7 用户，升级到 Windows 10 后，体验 DirectX 12 确实是一次值得期待的变化！