الوحدة ، ECS ، الممثلون: كيفية رفع FPS في لعبتك عشر مرات ، عندما لا يكون هناك شيء لتحسين [مع التعديلات]

• المعالج i5 2500 (4 مراكز بدون تداول مفرط) و Unity2019.3.0f1
• كل GameObject كل إطار ...
  
  A) يتحرك على طول منحنى Bezier التربيعي لمدة 10 دقائق من نقطة البداية إلى النهاية.
  
  B) يحسب مصادمه المربع (المربع 10 f10f) ، والذي يستخدم math.sincos و math.asin و math.sqrt (نفس العمليات الحسابية المعقدة جدًا لجميع الاختبارات).
  
• يتم تعيين الكائنات قبل قياسات FPS في مواضع عشوائية داخل منطقة 720fx1280f والانتقال إلى نقطة عشوائية في هذه المنطقة.
• يتم اختبار كل شيء في الإصدار في IL2CPP على جهاز الكمبيوتر
• يتم تسجيل الاختبارات بعد ثوانٍ قليلة من بدء التشغيل ، بحيث لا تؤثر جميع عمليات بدء الحسابات الأولية وإدراج أنظمة الوحدة على FPS. لنفس الأسباب ، يتم عرض رمز التحديث فقط لكل إطار.
• لا تحتوي الكائنات على عرض مرئي في الإصدار بحيث لا يؤثر العرض على FPS.

اختبار المناصب وتحديث الكود

1. MonoBehaviour متسلسل (العلامات الشرطية).
   يتم "تعليق" البرنامج النصي MonoBehaviour على الكائن ، حيث يتم حساب موضع المصادم ويتم نقل الذات.
   
   
   تحديث الرمز

   void Update() { //    var velocityToOneFrame = velocityToOneSecond * Time.deltaTime; observedDistance += velocityToOneFrame; var t = observedDistance / distanceFull; if (t > 1f) t = 1f; var newPos = t.CalculateBesierPos(posToMove.c0, posToMove.c2,posToMove.c1); //   obj.properties.c0 = newPos; var posAndSize = new float2x2 { c0 = newPos, c1 = obj.collBox.posAndSize.c1 }; obj.collBox = obj.entity.NewCollBox(posAndSize, new float2(10f, 10f), obj.rotation.ToEulerAnglesZ()); //     tr.position = new Vector3(newPos.x, newPos.y); #if UNITY_EDITOR DebugDrowBox(obj.collBox, Color.blue, Time.deltaTime); #endif } 

   
   
2. الجهات الفاعلة متتابعة على فئات المكون دون موازاة.
   
   
   تحديث الرمز

    public void Tick(float delta) { foreach (ent entity in groupMoveBezier) { var cMoveBezier = entity.ComponentMoveBezier_noJob(); var cObject = entity.ComponentObject(); ref var obj = ref cObject.obj; //    var velocityToOneFrame = cMoveBezier.velocityToOneSecond * delta; cMoveBezier.observedDistance += velocityToOneFrame; var t = cMoveBezier.observedDistance / cMoveBezier.distanceFull; if (t > 1f) t = 1f; var newPos = t.CalculateBesierPos(cMoveBezier.posToMove.c0, cMoveBezier.posToMove.c2,cMoveBezier.posToMove.c1); //   obj.properties.c0 = newPos; var posAndSize = new float2x2 { c0 = newPos, c1 = obj.collBox.posAndSize.c1 }; obj.collBox = obj.entity.NewCollBox(posAndSize, new float2(10f, 10f), obj.rotation.ToEulerAnglesZ()); //     cObject.tr.position = new Vector3(newPos.x, newPos.y, 0); #if UNITY_EDITOR DebugDrowBox(obj.collBox, Color.blue, Time.deltaTime); #endif } } 

   
   
3. الممثلون + وظائف + انفجار
   
   الحساب والحركة في وظائف من مكتبات Unity.Jobs 0.1.1 و Unity.Burst 1.1.2.
   فحوصات السلامة -
   إرفاق محرر - قبالة
   JobsDebbuger - قبالة
   للتشغيل العادي لـ IJobParallelForTransform ، يكون لكل الكائنات المتحركة "كائن أصل" (حتى 255 قطعة من الكائنات في كل "أصل" وفقًا لتوصية الأداء الأقصى).
   
   تحديث الرمز

     public void Tick(float delta) { if (index <= 0) return; handlePositionUpdate.Complete(); #if UNITY_EDITOR for (var i = 0; i < index; i++) { var obj = nObj[i]; DebugDrowBox(obj.collBox, Color.blue, Time.deltaTime); } #endif jobPositionUpdate.nSetMove = nSetMove; jobPositionUpdate.nObj = nObj; jobPositionUpdate.deltaTime = delta; handlePositionUpdate = jobPositionUpdate.Schedule(transformsAccessArray); } } [BurstCompile] struct JobPositionUpdate : IJobParallelForTransform { public NativeArray<SetMove> nSetMove; public NativeArray<Obj> nObj; [Unity.Collections.ReadOnly] public float deltaTime; public void Execute(int index, TransformAccess transform) { var setMove = nSetMove[index]; var velocityToOneFrame = nSetMove[index].velocityToOneSecond * deltaTime; //    setMove.observedDistance += velocityToOneFrame; var t = setMove.observedDistance / setMove.distanceFull; if (t > 1f) t = 1f; var newPos = t.CalculateBesierPos(setMove.posToMove.c0, setMove.posToMove.c2,setMove.posToMove.c1); nSetMove[index] = setMove; //   var obj = nObj[index]; obj.properties.c0 = newPos; var posAndSize = new float2x2 { c0 = newPos, c1 = obj.collBox.posAndSize.c1 }; obj.collBox = obj.entity.NewCollBox(posAndSize, new float2(10f, 10f), obj.rotation.ToEulerAnglesZ()); nObj[index] = obj; //     transform.position = (Vector2) newPos; } } public struct SetMove { public float2x3 posToMove; public float distanceFull; public float velocityToOneSecond; public float observedDistance; } 

4. الممثلون + الموازي
   
   بدلاً من المعتاد بالنسبة للحلقة من خلال مجموعة من الكيانات المتحركة ، يتم استخدام Parallel.For من مكتبة System.Threading.Tasks. وتحسب الموقف الجديد والمصادم في التدفقات المتوازية. يتم نقل كائن في مجموعة مجاورة.
   
   
   تحديث الرمز

     public void Tick(float delta) { Parallel.For(0, groupMoveBezier.length, i => { ref var entity = ref groupMoveBezier[i]; var cMoveBezier = entity.ComponentMoveBezier_actorsParallel(); ref var obj = ref entity.ComponentObject().obj; //    var velocityToOneFrame = cMoveBezier.velocityToOneSecond * delta; cMoveBezier.observedDistance += velocityToOneFrame; var t = cMoveBezier.observedDistance / cMoveBezier.distanceFull; if (t > 1f) t = 1f; var newPos = t.CalculateBesierPos(cMoveBezier.posToMove.c0, cMoveBezier.posToMove.c2,cMoveBezier.posToMove.c1); //   obj.properties.c0 = newPos; var posAndSize = new float2x2 { c0 = newPos, c1 = obj.collBox1.posAndSize.c1 }; obj.collBox1 = obj.entity.NewCollBox(posAndSize, new float2(10f, 10f), obj.rotation.ToEulerAnglesZ()); }); //     foreach (ent entity1 in groupMoveBezier) { var cObject = entity1.ComponentObject(); cObject.tr.position = new Vector3(cObject.obj.properties.c0.x, cObject.obj.properties.c0.y, 0); #if UNITY_EDITOR DebugDrowBox(cObject.obj.collBox1, Color.blue, Time.deltaTime); #endif } } 

اختبار مع تحريك [1]:

500 كائن

1. MonoBehaviour متتابعة:
   
   
2. الجهات الفاعلة متتابعة:
   
   
3. ممثلون + وظائف + انفجار:
   
   
4. الممثلون + الموازي.
   
   

5000 كائن

1. MonoBehaviour متتابعة:
   
   
2. الجهات الفاعلة متتابعة:
   
   
3. ممثلون + وظائف + انفجار:
   
   
4. الممثلون + الموازي.
   
   

50000 الكائنات

1. MonoBehaviour متتابعة:
   
   
2. الجهات الفاعلة متتابعة:
   
   
3. ممثلون + وظائف + انفجار:
   
   
4. الممثلون + الموازي.
   
   

الفاعلون + الخيوط (مضمنة في التوازي مع الممثلين على System.Threading)

  public void Tick(float delta) { groupMoveBezier.Execute(delta); for (int i = 0; i < groupMoveBezier.length; i++) { ref var cObject = ref groupMoveBezier.entities[i].ComponentObject(); cObject.tr.position = new Vector3(cObject.obj.properties.c0.x, cObject.obj.properties.c0.y, 0); #if UNITY_EDITOR DebugDrowBox(cObject.obj.collBox, Color.blue, Time.deltaTime); #endif } } static void HandleCalculation(SegmentGroup segment) { for (int i = segment.indexFrom; i < segment.indexTo; i++) { ref var entity = ref segment.source.entities[i]; ref var cMoveBezier = ref entity.ComponentMoveBezier(); ref var cObject = ref entity.ComponentObject(); ref var obj = ref cObject.obj; //    var velocityToOneFrame = cMoveBezier.velocityToOneSecond * segment.delta; cMoveBezier.observedDistance += velocityToOneFrame; var t = cMoveBezier.observedDistance / cMoveBezier.distanceFull; if (t > 1f) t = 1f; var newPos = t.CalculateBesierPos(cMoveBezier.posToMove.c0, cMoveBezier.posToMove.c2, cMoveBezier.posToMove.c1); //   obj.properties.c0 = newPos; var posAndSize = new float2x2 { c0 = newPos, c1 = obj.collBox.posAndSize.c1 }; obj.collBox = obj.entity.NewCollBox(posAndSize, new float2(10f, 10f), obj.rotation.ToEulerAnglesZ()); } } 

استنتاج

• في جميع الحالات ، يزداد معدل FPS في الفاعلين بدون Parallel.For بحوالي مرتين ، ومعه - بمقدار ثلاث مرات مقارنة بالتسلسل MonoBehavior. مع الزيادة في الحسابات الرياضية ، تبقى هذه النسب.
• بالنسبة لي ، هناك ميزة إضافية لـ ECS Actors على تسلسل MonoBehaviour وهي إضافة موازنة الحسابات ، إضافة إلى السرعة ، بشكل أساسي.
• يؤدي استخدام Actors + Jobs + Burst إلى زيادة FPS بحوالي عشرة أضعاف مقارنة بتسلسل MonoBehaviour
• من المسلم به أن هذه الزيادة في FPS ترجع إلى حد كبير إلى الاندفاع. بالطبع ، لتشغيلها العادي ، تحتاج إلى استخدام أنواع البيانات من Unity.Mathematics (على سبيل المثال ، استبدل Vector3 بـ float3)
  وهذا مهم للغاية: على المعالج الخاص بي مع 50000 كائن على الشاشة لرفع FPS مع إلى !
  يجب مراعاة النقاط التالية:
  1) إذا كان في الحسابات يمكنك الاستغناء عن المكتبة ، فمن الأفضل عدم استخدامها (علامة حمراء - سيئة ، خضراء - جيدة)
  
  2) لا يمكنك استخدام مكتبة Mathf - فالرياضيات فقط ، وإلا فإن الاندفاع لن يكون قادرًا على توجيه البيانات ومعالجتها.
  
  
• إذا حكمنا من خلال العديد من اختبارات الجهات الخارجية ، فإن تسلسل MonoBehavior الذي يحتوي على 50000 كائن يظهر في حدود 50 إطارًا في الثانية في كل مكان. لكن العمل على Actors + Jobs أو Threaded مختلف تمامًا.
  أيضًا ، كلما كان المعالج أكثر حداثة ، كلما كان من المفيد تقسيم العمل إلى عدة وظائف "قائمة الانتظار": حساب الموضع ، المصادم ، الانتقال إلى الموضع.
  يمكنك تنزيل برنامج اختبار ومقارنة عمل Actors + Jobs + Burst [one job] مع Actors + Jobs + Burst [four Job]. (على المعالج رباعي النواة بدون تداول مفرط ، يكون الاختبار الأول أسرع -0.2 مللي ثانية مع 50000 كائن)
• تعتمد فعالية ECS على عدد العناصر الإضافية (التجسيد ، فيزياء الوحدة ، وما إلى ذلك).

مصدر الاختبار

المستودع