【IT168评测中心】在《比Vista更完善 Windows 7图形架构解析》中笔者分析了Windows 7的图形架构的改变，这些改变带来了一些很显著的变化，如下面所示：

Windows 7图形架构更新：
WDDM 1.1：新的驱动模型
DirectX 11：更新的Direct3D 11，以及相关的新Direct2D API
DXVA-HD：高清视频回放加速
显示设备连接和配置
色彩管理
高DPI输出和可读性
多GPU系统
联合显示适配器（又叫联合渲染）

　　很奇怪地，图形架构的更新目前影响最显著的地方并不是直接的游戏画面，而是在日常工作方面，我们将会感觉到Windows 7使用起来更流畅，为什么呢？这是因为Windows是一个以图形界面为核心的一个操作系统，图形性能更好了，操作系统有可能从中获益。

即将到来：微软下一代操作系统Windows 7

　　具体来说，由于GDI接口方面的更新，系统性能得到了提升，下面我们就来通过测试表现这一点。首先我们温习一下关于这方面的理论依据：）

　　先从WDDM模型说起，它是图形架构的基础，Windows 7的改动对图形性能/系统性能的影响一部分被包括在这里：

Windows 7核心图形架构

　　Windows应用程序使用各种API和系统图形组件通信，比如GDI、Direct3D、OpenGL。而系统组件通过WDDM与硬件交互。我们首先最关注的是GDI，Graphics Device Interface，是Windows 最重要的部分之一，它大部分由GDI32.DLL 库中处理。GDI 的主要目的之一是支持与设备无关的图形编程，让我们摆脱DOS/Windows 3.x下的编写图形应用还要包括显卡驱动的痛苦，Windows GDI 使我们对图形的编程变得相对简单了很多。Windows的日常应用都是基于图形界面，因此GDI应用非常频繁，显卡还特地地支持GDI加速。

　　从Vista起，Windows就采用了和XP使用的XPDM不同的新的驱动模型：WDDM，使用的驱动模型在很大程度上决定了一个系统的图形特性。Vista使用的WDDM版本为1.0，而Windows 7使用的改进版本为WDDM 1.1。

WDDM 1.1带来的改动挺多的

　　为什么WDDM 1.1会带来性能提升呢？我们先来看看它之前的WDDM 1.0具有什么局限性：

 

WDDM：合成模型

在Vista下，GDI和DirectX具有着不同的处理方法：Direct3D是硬件加速的，而GDI则不是，因此Vista用户在一些图形程序上会感到比XP慢；而且GDI应用程序先经过CPU软件处理到系统内存上，再传输到显卡驱动分配的GDI显存区域上，再由DWM负责将画面合成输出到显示器

Windows 7当中，GDI获得了硬件加速——不过在混合使用GDI和Direct3D API的时候，GDI仍然无法硬件加速，然而，GDI直接输出到驱动的GDI显存区域，减少了一个步骤，同时降低了内存消耗；显然，使用混合API来进行图形编程并不是一个好主意

老的WDDM 1.0处理GDI应用程序就如前面说过的一样

而在Windows 7 WDDM 1.1模型当中，单独的GDI将会通过WDDM与GPU进行硬件加速，同时经过GDI显存区域输出到DWM，表现在实际操作上，就是大部分窗口操作都变得比Vista更流畅，日常工作更快捷

　　GDI的改进还有一部分，这部属于Windows 7的DirectX改进，这部分也提升了日常应用的性能，不过它目前有一个问题，先看，页末再说：）

 
Windows XP的Direct3D/GDI驱动架构，GDI通过DDI获得显卡的硬件加速，如各种窗体的绘画都是操作系统下令来让显卡直接执行

Windows Vista核心图形架构，比起XP来要丰富了很多，但是GDI突然失去了硬件加速，这也是Vista让人觉得慢的原因之一

Windows 7核心图形架构，老的GDI/GDI+仍被单独支持，不过，Windows 7提供了它们对应功能的新的实现方法

　　在Windows 7下，以前Vista无法硬件加速的GDI/GDI+的工作重新划分、引入新的Direct2D和DirectWrite API来完成，GDI+是是为C/C++开发者提供的一个基于类的API，这个+和C++后面的+符号意思有点像。

 　　以前的图形操作大部分由Diredt3D和GDI/GDI+完成，而在Vista当中，GDI是无法硬件加速的——因此Vista显得很慢，在Windows 7中，GDI的工作除了通过WDDM模型的改变获得硬件加速之外，它们还按照面向的应用重新划分为Direct2D、DirectWrite和DXGI 1.1，这些新的API或者新分配到的API具有着硬件加速，例如，Direct2D就实际上是通过Direct3D 10来完成加速：

Direct2D：
硬件加速的即时模式2维图形API，它在2维几何图形、位图和文本方面有着较高的性能和质量。Direct2D API是设计与GDI、GDI+和Direct3D之间进行互操作的。

DirectWrite：
DirectWrite提供高质量的文本呈现、具有独立分辨率的轮廓字体、完整的Unicode文本以及布局支持。在使用Direct2D的时候，DirectWrite是硬件加速的。

当系统不支持Direct3D 10的时候，Windows 7会通过一个额外的10Level9软件层使用D3D9来完成工作，显然，为了最好的效率，你需要使用Direct3D10的显卡，因为Windows 7的DWM基于Direct3D 10

字体抗锯齿：DirectWrite效果

Direct3D 11

　　Windows 7带的Direct3D 11是D3D10的超集，它的特点是可以同时支持运行在Direct3D9和Direct3D10.1硬件上，实际上，DirectX 11会提供Vista的支持，而不是像Direct 10出来时那样，只支持Vista而无法兼容上一代系统，这导致了软件开发厂商们向DirectX 10转移的缓慢。DirectX 11支持多个硬件平台和多种操作系统的特性让其更容易被接受。同时Direc3D 11本身也具有这不少的改进，这一点会有专文讨论，这里先谈论Windows 7对整个图形操作的改进，通过更多地将GDI/GDI+纳入DirectX体系获得硬件加速，图形界面的性能会越来越好。微软希望将所有的图形操作都构建在DirectX之上。

通过Vista中缺失的GDI硬件加速纳入到DirectX体系中重新获得硬件加速，并且性能要更快；未来显卡厂商们将不再需要提供GDI加速

　　问题所在：理论上，你要使用新的API重新编写应用程序才行，这样新的API带来的效果一时半会是无法享受到了。

　　测试使用了一台配置并不怎么高的机器，这个配置可能还比较接近当前比较主流的配置，毕竟不是每个人都买得起Core i7，关于这点我们会在后面谈到Core 2和Core i7的区别。   

新的操作系统：Windows 7

　　操作系统选择了64位版本，笔者认为，从Windows 7开始，64位操作系统已经走向成熟了。其实Vista 64也是一个好系统。在下面的测试中，笔者也会穿插一下32位Vista的成绩。测试程序则是PCMark05和PCMark Vantage套件，这是一套两个版本的软件模拟了用户实际的工作环境，包含了各种各样的操作，如游戏、多媒体播放以及内容创作等，对实际用户具有一定的参考价值。

　　在测试之前，我们先来看看俩测试，一共三个图：

Windows Vista Ultimate SP2 x86 VS x64：PCMark05

Windows Vista Ultimate SP2 x86 VS x64：PCMark Vantage 32bit

　　简而言之，上面的蓝条是32位Vista的成绩，下面的红条是64位Vista的成绩，很不幸，可以看到32位下的性能要比64位下的性能要好，我们必须得说，这个并不是操作系统的罪过，这个结果大部分是由一个部件——CPU来引起的，原因如下：

前端单元对比：Core、yonah、P4

　　我们使用的Core 2 Extreme属于Penryn微架构，或者说，传统的Core 2微架构，它具有的一项技术是Macro Fusion宏聚合：

Macro Fusion功能

　　这项技术可以将一些比较并跳转的分支x86指令集合（CMP+TEST/JCC）最终解码为单条uop（CMP+JCC），从而提升了解码器的带宽、降低执行指令数量，让系统运行效率更高。很不幸的是，Core 2的Macro Fusion并不支持64位模式——一直到Nehalem才提供了支持。简而言之，Core 2及之前的处理器都未对64位应用进行了最优化。AMD的处理器没有这个问题。

　　除了上面这个突出的一点之外，通常的64位计算会由于代码长度的略为增加而会略为降低解码器的输出效率，这些综合起来，就得到了上面的PCMark结果。当然，这个结果的产生还有另外一个原因，继续看下面的这个测试：

32位 vs 64位@64位应用环境，64位结果在下面

　　我们必须记起，最前面的测试都是基于32位的测试程序，而在64位环境下自然要采用64位的才好，上面在64位环境下进行的比较表明，64位系统搭配64位应用的性能表现是很不错的。实际上64位Vista下的PCMark Vantage x64比32位Vista下的PCMark Vantage x86性能要高。当前的处理器架构设计在进行64位应用确实会碰到解码器效率略微下降的现象，但是它的影响从比率来看是很低的，而64位环境下倍增的寄存器数量和更大的内存容量支持以及64位操作系统带来的更好的系统资源架构等等，带来的好处更大，并且也能良好地兼容32位应用。现在没有什么理由不使用64位系统了。

　　关于处理器微架构和64位计算的进阶内容，可以参看：

Intel Nehalem-EP处理器首发深度评测

64位对决32位 SPEC CPU运算效能测试

突破4GB内存屏障 64位平台解析(上)

突破4GB内存屏障 64位平台解析(下)

　　接下来是真正的测试：在64位条件下的Windows Vista对垒Windows 7。

　　PCMark05是一个基于XP环境的应用测试，而PCMark Vantage则是基于Vista/7环境的应用测试，需要显卡至少支持SM 2.0。在两个测试下，Windows 7的表现都显得更好，PCMark05下要高出13%，PCMark Vantage下则高出10%。这些包括了如游戏、音乐、网络、内容创作等虚拟日常应用的测试，有不少组件是依赖于图形子系统的，例如，上网浏览，那么浏览器会使用GDI，Office操作，也会用到GDI，游戏则可能混合使用GDI和Direct3D，等等。这些应用中，Windows 7的新图形架构都发生了作用，尽管Direct2D等新DirectX 11 API还没能够用上。

　　【IT168评测中心】GDI随着Windows的出现而存在很久了，而自从图形卡进入3D时代而来，3D性能不断地提升，2D性能离人们的想象越来越远，Windows 7再一次将它拉了回来。

Windows 7默认壁纸

　　图形界面，或者说GUI一直是Windows操作系统的基石，也是其名字的由来，新的Windows 7进一步改进了图形应用的体验，它通过新的图形架构，进一步拉近了用户与GPU之间的距离。Windows 7通过充分发挥显卡的能力来提升用户体验，仅仅是更换了操作系统，PCMark Vantage的测试成绩就比不成熟的Vista提升了10%（PCMark05提升的还多一些），因此我们的观点是：Windows 7，值得升级。

　　接下来笔者可能会写一系列的操作系统架构的文章，敬请期待：）如果希望看到什么特定的操作系统，可以在下面评论中留言。

企业专用操作系统 Windows 7企业版测试

比Vista更完善 Windows 7图形架构解析

（完）