Windows 顯示器驅(qū)動程序模型 (WDDM) 是 Windows Vista 中支持的一種全新的顯示器驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)。該顯示器體系結(jié)構(gòu)是對 Windows XP 顯示器體系結(jié)構(gòu)的革新，在支持新的方案、圖形和應(yīng)用程序的同時，為用戶提供了性能更佳、可靠性更高的桌面體驗。

　　WDDM 還提供了可與通常的消費(fèi)電子設(shè)備相媲美的視頻內(nèi)容播放功能。它通過簡化與外部監(jiān)視器的連接、提供受保護(hù) HD 視頻的播放以及提高總體視頻播放質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)這一優(yōu)勢。圖形處理單元 (GPU) 的多任務(wù)處理在 Windows 中次成為可能，使用戶能夠同時運(yùn)行多個 GPU 密集型應(yīng)用程序。

　　，WDDM 通過為開發(fā)人員簡化通用的 GPU 編程模型來改進(jìn) PC 游戲體驗，通過保持硬件功能的一致性，得到將超越甚至是控制臺的 PC 游戲體驗。

　　該新顯示器驅(qū)動程序模型是構(gòu)成新桌面體驗的一個極其重要的因素，因此擁有一塊支持 WDDM 的 GPU 對于 Windows Vista 的“Premium Ready”市場標(biāo)志而言是必需的，并且其將可應(yīng)用于未來的 Windows Vista 徽標(biāo)方案。

　　簡介

　　GPU 性能改進(jìn)的速度已經(jīng)大幅超過了摩爾定律。專家稱 GPU 一直以來以“摩爾立方定律”的速度在更新，這樣的速度約等于圖形處理能力每年翻一番。到目前為止，這種巨大的圖形處理能力主要被用于視頻游戲、豐富的多媒體套件（如視頻剪輯、應(yīng)用等），還用于如計算機(jī)輔助設(shè)計這樣的高端技術(shù)應(yīng)用程序。因此，即使每臺現(xiàn)代 PC 實(shí)際上都有一塊這樣的 GPU，但該 GPU 的能力也很少會用于日常事務(wù)中，從而導(dǎo)致 GPU 在 PC 設(shè)計流程中的優(yōu)先級并非。

　　Windows Vista 利用 GPU 的能力絕不僅限于游戲。起初，Windows Vista 依靠 GPU 為所有客戶提供更好的日常總體桌面體驗。Windows 視頻播放架構(gòu)依靠 WDDM 傳送高清晰度 (HD) 視頻播放，使視頻播放達(dá)到與的消費(fèi)電子設(shè)備相同的級別。此外，還有許多其他關(guān)鍵的應(yīng)用程序也在利用 GPU，如新的 Windows Photo Gallery。正是由于 WDDM，才實(shí)現(xiàn)了這種操作系統(tǒng)和多個應(yīng)用程序同時在更大范圍的使用 GPU。

　　本文探討了 WDDM 的常規(guī)優(yōu)點(diǎn)和特殊優(yōu)點(diǎn)，包括： 

　　WDDM 的總體優(yōu)點(diǎn)

　　桌面窗口管理器 (DWM)
　
　　視頻改進(jìn)，包括受保護(hù)的視頻播放 (PVP)

　　部署

　　移動性和電源
　
　　新的圖形 API

　　WDDM 的總體優(yōu)點(diǎn)

　　穩(wěn)定性

　　在 Windows XP 中，顯示器驅(qū)動程序既龐大又復(fù)雜，它可能是系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因。這些驅(qū)動程序完全在內(nèi)核模式（即，在系統(tǒng)代碼深處）下執(zhí)行，因此驅(qū)動程序中的一個問題往往會迫使整個系統(tǒng)重新啟動。根據(jù)在 Windows XP 使用期間收集到的失效分析數(shù)據(jù)，有高達(dá) 20% 籃屏是顯示器驅(qū)動程序所造成的。因此，Windows Vista 的一個主要目標(biāo)就成了減少這樣的失效并為客戶提供可靠性更高的桌面體驗，同時還能降低合作伙伴的支持成本。如今，可靠性甚至更為重要，因為有一些主流功能要求圖形管道必須晝夜不停地高效執(zhí)行。新的桌面窗口管理器（它可繪制屏幕上的窗口）就是這種功能的一個示例。穩(wěn)定桌面體驗與沒有重繪錯誤的好處，無疑會為所有客戶而不僅僅是游戲者能體驗到。

　　WDDM 顯示器驅(qū)動程序在技術(shù)水平上有兩個組件：一個非常先進(jìn)的內(nèi)核模式驅(qū)動程序 (KMD) 和一個執(zhí)行大部分密集計算的用戶模式驅(qū)動程序。有了此模型，已將代碼的大部分移出了內(nèi)核模式。就是說，內(nèi)核模式部分如今只負(fù)責(zé)更低級的功能，而用戶模式部分則承擔(dān)了更繁重的功能，如在保持應(yīng)用程序兼容性的同時促進(jìn)從 API 結(jié)構(gòu)向直接 GPU 命令的轉(zhuǎn)換。這極大地減少了出現(xiàn)致命藍(lán)屏的機(jī)會，并且使得大多數(shù)圖形驅(qū)動程序相關(guān)的問題在糟的情況下也僅能影響一個應(yīng)用程序。

　　WDDM 還針對顯示器驅(qū)動程序掛起的情形提供了容錯措施。這樣便使 Windows Vista 能夠在檢測到系統(tǒng)掛起后再次重啟顯示器驅(qū)動程序，而無需重啟系統(tǒng)。

　　另外，通過消除需要加入代碼以支持多年來引入的各種設(shè)備驅(qū)動程序接口，Windows Vista 中的顯示器驅(qū)動程序得到了極大的簡化。這樣，Windows Vista 實(shí)現(xiàn)了僅一個接口，并能確保所有舊驅(qū)動程序可以被識別且功能化。

　　性能

　　在某個應(yīng)用程序需要啟動 GPU 時，控制權(quán)會從當(dāng)前正在使用 GPU 的任何其他應(yīng)用程序中奪走。發(fā)生這種情況是因為不能在多個應(yīng)用程序之間同時共享 GPU。在 Windows Vista 中，GPU 可用于許多常見的活動，如基本的窗口管理和視頻呈現(xiàn)。此外，利用 Windows Presentation Foundation（.NET Framework 3.0 開發(fā)平臺的部件），開發(fā)人員可借助新的 API 來輕松地使用 GPU，為非游戲應(yīng)用程序提供豐富的友好用戶界面。因為所有這些應(yīng)用程序和功能均依賴于 GPU，因此 GPU 多任務(wù)處理是關(guān)鍵。

　　WDDM 通過實(shí)現(xiàn)以下功能使多個應(yīng)用程序能夠同時使用 GPU：

　　GPU 內(nèi)存管理器 - 調(diào)整視頻內(nèi)存分配
　　GPU 計劃程序 - 根據(jù)優(yōu)先級來計劃各種 GPU 應(yīng)用程序

　　利用這些技術(shù)，在其他應(yīng)用程序需要啟動其服務(wù)時，當(dāng)前的應(yīng)用程序就不必再放棄 GPU。相反，會以一種更有效的方式來計劃 GPU。

　　安全性

　　在支持多任務(wù)處理的平臺上，安全性總是主要受到關(guān)注的內(nèi)容。安全的操作系統(tǒng)需要確保由一個應(yīng)用程序所使用的資源與另一應(yīng)用程序相隔離。應(yīng)用程序的隔離是受保護(hù) HD 內(nèi)容播放的需要。

　　WDDM 通過內(nèi)置 GPU 內(nèi)存管理器和計劃程序的安全模型來提供這種必需的隔離。當(dāng)前的 Windows XP 顯示器驅(qū)動程序沒有這樣的工具，因此在可以播放的 HD 內(nèi)容類型方面受到限制。

　　桌面窗口管理器

　　桌面窗口管理器 (DWM) 是 Windows Vista 中的技術(shù)，用于控制桌面上窗口的顯示和更新。為消除繪制痕跡（這在 Windows 的早期版本上很明顯，因為應(yīng)用程序直接異步繪制到屏幕），在將內(nèi)容繪制到用戶的顯示器之前，DWM 在屏后或屏外的緩沖區(qū)中合成屏幕上的內(nèi)容，比如應(yīng)用程序窗口。DWM 實(shí)際上是 Direct3D 應(yīng)用程序，在計算機(jī)開啟的那一刻就會將其激活。因此，WDDM 的核心功能（如共享 GPU 資源和處理進(jìn)程的能力）在這種情形下就變得很重要。對于 Windows Vista，有兩個領(lǐng)域的投入與 DWM 相關(guān)：總體的質(zhì)量改進(jìn)和極富感染力的用戶體驗。在實(shí)現(xiàn)所有這些功能的過程中，WDDM 起到了關(guān)鍵的作用，我們將在下文了解到這一點(diǎn)。在 DWM 上層所構(gòu)建的是 Windows Vista 特征終端用戶體驗，Windows Aero。

　　質(zhì)量

　　在 Windows XP 中，應(yīng)用程序會根據(jù)操作系統(tǒng)的請求直接更新它們的窗口。應(yīng)用程序?qū)⒏鶕?jù)監(jiān)視器的刷新率或當(dāng)前正在運(yùn)行的任何更新來異步執(zhí)行這些請求。這些請求的結(jié)果是用戶看見窗口錯誤地或緩慢地撕開并重繪。DWM 樣式的窗口顯示消除了撕開的痕跡，提供了高質(zhì)量的桌面體驗。系統(tǒng)響應(yīng)速度更快，體驗也更加干凈利落，這讓終端用戶受益匪淺。

　　Windows Aero

　　DWM 還使得人們能感受到新的 Windows Aero 用戶體驗。Aero 是 Windows Vista 的設(shè)計和性能的桌面體驗。它需要一臺配有合適圖形配置的 PC，該配置需要包含對 WDDM 的支持；還必須配備好 PC 以使用 Windows Vista Ultimate、Windows Vista Enterprise、Windows Vista Business 或 Windows Vista Home Premium 等產(chǎn)品版本。DWM 提供了很多功能，可使終端用戶以方便、直接的方式來搜索和訪問他們桌面上的窗口。這些功能要求能夠在應(yīng)用程序和 DWM 之間共享圖形內(nèi)存，而這一點(diǎn)就是通過 WDDM 來實(shí)現(xiàn)。其他功能，如 Windows Flip 和 Windows Flip 3D，可允許您放心地管理桌面上的窗口，幫助您通過有視覺沖擊力且方便方式來查看這些窗口。有關(guān)具體的硬件需求，請參閱 Windows Vista 升級顧問試用版；要檢查兼容性，請參閱 Windows Vista Capable 和 Premium Ready PC。

　　DWM 使得 Windows Aero 體驗?zāi)軌蛱峁┮韵陆K端用戶功能：

　　已打開和小化應(yīng)用程序的生動的任務(wù)欄縮略圖。

　　Windows Flip (Alt + Tab) 和 Windows Flip 3D（Windows 鍵 + Tab）- 兩種視覺沖擊力極強(qiáng)的新方式，用于管理打開的應(yīng)用程序窗口。

　　DPI 縮放 - 支持更高的 DPI 屏幕，因此無論監(jiān)視器分辨率如何，總能可靠地顯示文本。

　　由于視頻播放取決于驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)，Windows Vista 通過其升級的驅(qū)動程序模型能夠提供許多視頻播放方面的改進(jìn)。通過使用 Windows Vista 和支持 WDDM 的 GPU，用戶在更新圖形驅(qū)動程序后再無需進(jìn)行重啟。移動性和電源功能對于 Windows Vista 中依賴于 WDDM 的可移動的全新"移動性"功能也從很多方面受益于 WDDM。

　　視覺刷新

　　Windows Aero 體驗的一個令人注目的新看點(diǎn)是其擁有專業(yè)的外觀，采用透明的玻璃設(shè)計，具有類似動態(tài)反射和流暢動畫等精妙的效果。視覺元素（如玻璃效果）依賴于 Direct3D 像素陰影著色器管道和通過 WDDM 實(shí)現(xiàn)的 GPU 虛擬化。但是，除新的圖形和視覺效果改進(jìn)之外，Windows Aero 桌面體驗執(zhí)行起來也如同其外觀一樣流暢和專業(yè)，為用戶提供了簡單而高質(zhì)的體驗。

　　視頻改進(jìn)

　　Windows Vista 的目標(biāo)之一是使視頻播放質(zhì)量與人們對主流消費(fèi)電子設(shè)備所期望的質(zhì)量相媲美。由于視頻播放取決于驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)，Windows Vista 通過其升級的驅(qū)動程序模型能夠提供許多視頻播放方面的改進(jìn)。

　　輕松的電視輸出支持

　　如今，將 PC 連接到電視對于普通消費(fèi)者而言還有些困難。未經(jīng)擴(kuò)展配置而僅在電視中插入將不起作用，這一點(diǎn)不同于消費(fèi)電子設(shè)備。此類安裝通常需要附加的監(jiān)視器和第三方產(chǎn)品。WDDM 解決了電視或監(jiān)視器與 PC 間的連接問題，賦予用戶即插即用的便利。 

　　 改進(jìn)的視頻播放質(zhì)量

　　如果與消費(fèi)電子設(shè)備相比，在當(dāng)前操作系統(tǒng)上的視頻播放存在質(zhì)量問題，如視頻假信號過多以及色彩保真度不良。WDDM 提供了大量的功能以減輕這些問題。

　　首先，WDDM 使得 Windows Vista 和運(yùn)行中的應(yīng)用程序能夠?qū)⒃?GPU 上呈現(xiàn)的幀排隊。其次，與排隊功能密切配合的是一種回饋機(jī)制，確定在何時呈現(xiàn)幀。這兩種功能一起通過不斷維持音頻和視頻顯示之間的同步，充分改善視頻播放并減少視頻假信號，可極大地改進(jìn)視頻播放的質(zhì)量。

　　，WDDM 還通過 Direct3D9x 和 Direct3D10 API 提供了對更佳色彩 (gamma) 修正的支持，反過來也要求 GPU 支持這些 API。
　　高清晰度視頻播放

　　正如在前文安全性部分所述，WDDM 提供了安全播放高清晰度視頻內(nèi)容的支持，這是許多內(nèi)容提供程序的一項要求。

　　部署

　　主要讓 Windows 終端用戶不甚愉快的是：軟件更新需要強(qiáng)制系統(tǒng)通過重啟來完成。之前的圖形驅(qū)動程序要求在更新后系統(tǒng)重啟。通過使用 Windows Vista 和支持 WDDM 的 GPU，用戶在更新圖形驅(qū)動程序后再無需進(jìn)行重啟。

　　移動性和電源功能

　　對于 Windows Vista 中依賴于 WDDM 的可移動的全新“移動性”功能也從很多方面受益于 WDDM。

　　顯示器和投影儀的熱插拔檢測

　　事實(shí)證明，使用 Windows XP 將便攜式計算機(jī)連接到投影儀是一個多步驟過程，而每個步驟又會因為便攜式計算機(jī)供應(yīng)商的不同而大相徑庭。在 Windows Vista 中，這一連接到外部顯示器或投影儀的過程得到了極大地簡化。當(dāng)附加的外部顯示器或投影儀連接到顯示適配器后，WDDM 將立即檢測到這一新狀態(tài)并自動通知 Transient Mobility Manager (TMM) 模塊，該模塊是新的 Windows Vista 外部顯示器向?qū)У牡讓蛹夹g(shù)。該向?qū)Ш喕藢⒆烂鏀U(kuò)展或復(fù)制到第二臺顯示設(shè)備的過程。