논리적 장치와 큐

소개

물리 장치를 선택한 후에는 이와 인터페이스하기 위한 논리적 장치를 설정해야 합니다. 논리적 장치 생성 과정은 인스턴스 생성 과정과 비슷하며 우리가 사용하고자 하는 기능들을 명시합니다. 또한 사용 가능한 큐 패밀리들을 조회했으니 이제 어떤 큐를 생성할지 지정해야 합니다. 요구사항이 다양한 경우 동일한 물리 장치에서 여러 논리적 장치를 생성할 수도 있습니다.

먼저 논리적 장치 핸들을 저장할 새로운 클래스 멤버를 추가합니다.

VkDevice device;

다음으로, initVulkan에서 호출될 createLogicalDevice 함수를 추가합니다.

void initVulkan() {
    createInstance();
    setupDebugMessenger();
    pickPhysicalDevice();
    createLogicalDevice();
}

void createLogicalDevice() {

}

생성할 큐 지정하기

논리적 장치를 생성하는 것은 다시 한번 구조체에 여러 세부 사항을 지정하는 것을 포함하며, 그 중 첫 번째는 VkDeviceQueueCreateInfo입니다. 이 구조체는 단일 큐 패밀리에 대해 우리가 원하는 큐의 개수를 설명합니다. 현재는 그래픽스 기능이 있는 큐에만 관심이 있습니다.

QueueFamilyIndices indices = findQueueFamilies(physicalDevice);

VkDeviceQueueCreateInfo queueCreateInfo{};
queueCreateInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_QUEUE_CREATE_INFO;
queueCreateInfo.queueFamilyIndex = indices.graphicsFamily.value();
queueCreateInfo.queueCount = 1;

현재 사용 가능한 드라이버들은 각 큐 패밀리에 대해 소수의 큐만 생성하도록 허용하며, 실제로 하나 이상은 필요하지 않습니다. 그 이유는 여러 스레드에서 모든 커맨드 버퍼를 생성한 다음 메인 스레드에서 단일 저오버헤드 호출로 한 번에 모두 제출할 수 있기 때문입니다.

Vulkan은 0.0과 1.0 사이의 부동소수점 숫자를 사용하여 큐에 우선순위를 할당하여 커맨드 버퍼 실행 스케줄링에 영향을 줄 수 있게 합니다. 큐가 하나뿐이더라도 이는 필수입니다:

float queuePriority = 1.0f;
queueCreateInfo.pQueuePriorities = &queuePriority;

사용할 device 기능 지정하기

다음으로 지정할 정보는 우리가 사용할 device 기능들의 집합입니다. 이는 이전 챕터에서 vkGetPhysicalDeviceFeatures로 지원 여부를 조회했던 geometry shader와 같은 기능들입니다. 현재는 특별한 것이 필요하지 않으므로 단순히 정의하고 모든 것을 VK_FALSE로 두면 됩니다. Vulkan으로 더 흥미로운 작업을 하기 시작할 때 이 구조체로 돌아오겠습니다.

VkPhysicalDeviceFeatures deviceFeatures{};

논리적 장치 생성하기

이전 두 구조체가 준비되었으니, 이제 메인 VkDeviceCreateInfo 구조체를 채우기 시작할 수 있습니다.

VkDeviceCreateInfo createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_CREATE_INFO;

먼저 큐 생성 정보와 device 기능 구조체에 대한 포인터를 추가합니다:

createInfo.pQueueCreateInfos = &queueCreateInfo;
createInfo.queueCreateInfoCount = 1;

createInfo.pEnabledFeatures = &deviceFeatures;

나머지 정보는 VkInstanceCreateInfo 구조체와 유사하며 extension과 검증 레이어를 지정해야 합니다. 차이점은 이번에는 이것들이 device 특정적이라는 것입니다.

device 특정 extension의 예시로는 VK_KHR_swapchain이 있으며, 이는 해당 device에서 렌더링된 이미지를 창에 표시할 수 있게 해줍니다. 시스템에는 이러한 기능이 없는 Vulkan device가 있을 수 있습니다. 예를 들어 컴퓨트 연산만 지원하는 경우가 있을 수 있습니다. 이 extension에 대해서는 스왑 체인 챕터에서 다시 다루겠습니다.

이전 Vulkan 구현에서는 인스턴스와 device 특정 검증 레이어를 구분했지만, 이제는 더 이상 그렇지 않습니다. 이는 최신 구현에서는 VkDeviceCreateInfo의 enabledLayerCount와 ppEnabledLayerNames 필드가 무시된다는 의미입니다. 하지만 이전 구현과의 호환성을 위해 여전히 이를 설정하는 것이 좋습니다:

createInfo.enabledExtensionCount = 0;

if (enableValidationLayers) {
    createInfo.enabledLayerCount = static_cast<uint32_t>(validationLayers.size());
    createInfo.ppEnabledLayerNames = validationLayers.data();
} else {
    createInfo.enabledLayerCount = 0;
}

현재는 device 특정 extension이 필요하지 않습니다.

이제 적절하게 이름 지어진 vkCreateDevice 함수를 호출하여 논리적 장치를 인스턴스화할 준비가 되었습니다.

if (vkCreateDevice(physicalDevice, &createInfo, nullptr, &device) != VK_SUCCESS) {
    throw std::runtime_error("failed to create logical device!");
}

매개변수는 인터페이스할 물리 장치, 방금 지정한 큐와 사용 정보, 선택적 할당 콜백 포인터, 그리고 논리적 장치 핸들을 저장할 변수에 대한 포인터입니다. 인스턴스 생성 함수와 마찬가지로 이 호출도 존재하지 않는 extension을 활성화하거나 지원되지 않는 기능의 사용을 지정하는 경우 오류를 반환할 수 있습니다.

장치는 cleanup에서 vkDestroyDevice 함수로 파괴되어야 합니다:

void cleanup() {
    vkDestroyDevice(device, nullptr);
    ...
}

논리적 장치는 인스턴스와 직접 상호작용하지 않기 때문에 매개변수로 포함되지 않습니다.

큐 핸들 검색하기

큐는 논리적 장치와 함께 자동으로 생성되지만, 아직 이와 인터페이스할 핸들이 없습니다. 먼저 그래픽스 큐에 대한 핸들을 저장할 클래스 멤버를 추가합니다:

VkQueue graphicsQueue;

Device 큐는 device가 파괴될 때 암시적으로 정리되므로 cleanup에서 별도로 처리할 필요가 없습니다.

각 큐 패밀리에 대한 큐 핸들을 검색하기 위해 vkGetDeviceQueue 함수를 사용할 수 있습니다. 매개변수는 논리적 장치, 큐 패밀리, 큐 인덱스, 그리고 큐 핸들을 저장할 변수에 대한 포인터입니다. 이 패밀리에서 하나의 큐만 생성하므로 인덱스 0을 사용하면 됩니다.

vkGetDeviceQueue(device, indices.graphicsFamily.value(), 0, &graphicsQueue);

논리적 장치와 큐 핸들이 있으니 이제 실제로 그래픽 카드를 사용하여 작업을 수행할 수 있습니다! 다음 몇 챕터에서는 결과를 창 시스템에 표시하기 위한 리소스를 설정하겠습니다.

C++ 코드