Диспетчер окон рабочего стола - Desktop Window Manager

Для X Window System оконный менеджер, см. dwm.
Диспетчер окон рабочего стола
Разработчики)Microsoft
Операционная системаМайкрософт Виндоус
Наименование услугиUxSms

Диспетчер окон рабочего стола (DWM, ранее Движок компоновки рабочего стола или же DCE) это оконный менеджер в Виндоус виста, Windows 7, Windows 8 и Windows 10 что позволяет использовать аппаратное ускорение оказать графический интерфейс пользователя Windows.

Первоначально он был создан для того, чтобы использовать части нового "Windows Aero "пользовательский интерфейс, который позволяет использовать такие эффекты, как прозрачность, переключение 3D-окон и многое другое. Он также включен в Windows Server 2008, но для этого требуется установка функции «Desktop Experience» и совместимых графических драйверов.[1]

Архитектура

Диспетчер окон рабочего стола - это композитинг оконный менеджер. Это означает, что у каждой программы есть буфер, в который она записывает данные; DWM тогда композиты буфер каждой программы в окончательное изображение. Для сравнения, оконный менеджер стекирования в Windows XP и более ранние версии (а также Windows Vista и Windows 7 с отключенной Windows Aero) содержат единственный буфер дисплея, в который записываются все программы.

DWM работает по-разному в зависимости от операционной системы (Windows 7 или Windows Vista) и от версии используемых графических драйверов (WDDM 1.0 или 1.1). Под Windows 7 и с драйверами WDDM 1.1 DWM только записывает буфер программы в видеопамять, даже если это интерфейс графического устройства (GDI) программа. Это связано с тем, что Windows 7 поддерживает (ограниченное) аппаратное ускорение для GDI.[2] и при этом не нужно хранить копию буфера в системной RAM, чтобы ЦП мог писать в нее.

Поскольку наборщик имеет доступ к графике всех приложений, он легко позволяет создавать визуальные эффекты, объединяющие визуальные элементы из нескольких приложений, например прозрачность. DWM использует DirectX для выполнения функции компоновки и рендеринга в GPU, освобождая CPU от задачи управления рендерингом из закадровые буферы к дисплею. Однако это не влияет на рисование приложений в внеэкранных буферах - в зависимости от технологий, используемых для этого, это все еще может быть связано с процессором. DWM-агностические методы рендеринга, такие как GDI перенаправляются в буферы путем рендеринга пользовательский интерфейс (UI) как растровые изображения. Технологии рендеринга с поддержкой DWM, такие как WPF напрямую сделать внутренние структуры данных доступными в DWM-совместимом формате. Затем содержимое окна в буферах преобразуется в текстуры DirectX.

Сам рабочий стол полноэкранный Direct3D поверхность, при этом окна представлены в виде сетки, состоящей из двух смежных (и взаимно инвертированных) треугольников, которые преобразуются в двухмерный прямоугольник. Текстура, представляющая хром пользовательского интерфейса, затем отображается на эти прямоугольники. Оконные переходы реализованы как преобразования сеток с использованием шейдер программы.[3] В Windows Vista переходы ограничены набором встроенных шейдеров, реализующих преобразования. Грег Шехтер, разработчик в Microsoft, предположил, что это может быть открыто для разработчиков и пользователей, чтобы включить свои собственные эффекты в будущую версию.[4] DWM отображает только основной объект рабочего стола как трехмерная поверхность; другие объекты рабочего стола, включая виртуальные рабочие столы, а также безопасный рабочий стол использован Контроль учетных записей пользователей не.[5]

Aero Flip демонстрирует несколько функций DWM: 3D-преобразование 2D-плоскостей, масштабирование и перевод плоскостей в другое положение, встраивание динамических представлений одного приложения в другое и использование настраиваемых шейдер программы.
Функция Aero Flip используется в Windows 7.

Поскольку все приложения обрабатываются во внеэкранном буфере, они также могут быть прочитаны из буфера, встроенного в другие приложения. Поскольку внеэкранный буфер постоянно обновляется приложением, встроенная визуализация будет динамическим представлением окна приложения, а не статической визуализацией. Вот как предварительный просмотр миниатюр в реальном времени и Windows Flip работать в Виндоус виста и Windows 7. DWM предоставляет общедоступный API, который позволяет приложениям получать доступ к этим представлениям эскизов.[6] Размер эскиза не фиксирован; приложения могут запрашивать эскизы любого размера - меньше исходного окна, того же размера или даже больше - и DWM будет правильно масштабировать их перед возвратом. Aero Flip не использует общедоступные API-интерфейсы миниатюр, поскольку они не позволяют напрямую обращаться к текстурам Direct3D.[7] Вместо этого Aero Flip реализован непосредственно в движке DWM.

Диспетчер окон рабочего стола использует Уровень интеграции медиа (MIL), неуправляемый наборщик, который он разделяет с Windows Presentation Foundation, чтобы представить окна как узлы композиции в дерево композиции. Дерево композиции представляет рабочий стол и все размещенные на нем окна, которые затем визуализируются MIL от задней части сцены к передней.[8] Поскольку все окна вносят вклад в окончательное изображение, цвет результирующего пикселя может определяться более чем одним окном. Это используется для реализации таких эффектов, как попиксельная прозрачность. DWM позволяет вызывать настраиваемые шейдеры для управления тем, как пиксели из нескольких приложений используются для создания отображаемого пикселя. DWM включает встроенный Пиксельный шейдер 2.0, которые вычисляют цвет пикселя в окне путем усреднения цвета пикселя, определенного окном за ним и соседними пикселями. Эти шейдеры используются DWM для достижения эффекта размытия границ окон окон, управляемых DWM, и, необязательно, для областей, где это запрашивается приложением.[3]

Поскольку MIL обеспечивает сохраненный режим графическая система путем кэширования деревьев композиции, перерисовка и обновление экрана при перемещении окон выполняется DWM и MIL, освобождая приложение от ответственности. Фоновые данные уже находятся в дереве композиции и внеэкранных буферах и напрямую используются для визуализации фона. В ОС Windows до Vista фоновые приложения приходилось запрашивать для повторного рендеринга, отправляя им WM_PAINT сообщение.[6] DWM использует с двойной буферизацией графика для предотвращения мерцания и разрывов при перемещении окон.[3][6] Механизм композитинга использует такие оптимизации, как выбраковка для повышения производительности, а также отсутствия перерисовки областей, которые не изменились.[8] Поскольку композитор поддерживает несколько мониторов, DWM также поддерживает это.[8]

Во время полноэкранных приложений, таких как игры, DWM не выполняет композицию окон, поэтому производительность существенно не снижается.

В Windows 8 и Windows Server 2012 DWM используется постоянно и не может быть отключен из-за внедрения новой функции «стартового экрана». Поскольку процесс DWM обычно требуется для постоянного запуска в Windows 8, пользователи, испытывающие проблемы с процессом, видят уменьшение использования памяти после перезагрузки системы. Часто это первый шаг в длинном списке задач по устранению неполадок, которые могут помочь. Можно предотвратить временный перезапуск DWM в Windows 8, из-за чего рабочий стол станет черным, панель задач станет серой и сломает начальный экран / современные приложения, но настольные приложения будут продолжать работать и выглядеть так же, как Windows 7 и Vista Basic тема, основанная на рендерере с одним буфером, используемом XP. Они также используют центральную строку заголовка Windows 8, видимую внутри Среда предустановки Windows. Запуск Windows без DWM не будет работать, потому что для экрана блокировки требуется DWM, поэтому это можно сделать только на лету и не имеет каких-либо практических целей. Начиная с Windows 10, отключение DWM таким образом приведет к поломке всего движка композитинга, даже традиционных настольных приложений, из-за реализаций универсальных приложений на панели задач и нового меню «Пуск».[нужна цитата ]В отличие от своих предшественников, Windows 8 поддерживает основные видеоадаптеры через Платформа расширенной растеризации Windows (WARP), который использует программный рендеринг и ЦП для визуализации интерфейса, а не видеокарты. Это позволяет DWM работать без совместимых драйверов, но не с таким же уровнем производительности, как с обычной видеокартой. DWM в Windows 8 также добавляет поддержку стереоскопическое 3D.[9]

Перенаправление

Для методов визуализации, не поддерживающих DWM, вывод должен быть перенаправлен в буферы DWM. В Windows либо GDI или же DirectX можно использовать для рендеринга. Чтобы эти два средства работали с DWM, для обоих предусмотрены методы перенаправления.

С помощью GDI, который является наиболее часто используемым методом рендеринга пользовательского интерфейса в Майкрософт Виндоус, каждое окно приложения уведомляется, когда оно или его часть появляется в поле зрения, и задача приложения - отрисовать себя. Без DWM рендеринг растеризует пользовательский интерфейс в буфере видеопамяти, откуда он отображается на экран. В DWM вызовы GDI перенаправляются на использование Canonical Display Driver (cdd.dll), программного средства визуализации.[10] Буфер, равный размеру окна, выделяется в системной памяти, и CDD.DLL выводит в этот буфер, а не в видеопамять. Другой буфер выделяется в видеопамяти для представления поверхности DirectX, которая используется в качестве текстуры для оконных сеток. Буфер системной памяти отдельно преобразуется в поверхность DirectX и синхронизируется. Этот обходной маршрут необходим, потому что GDI не может выводить напрямую в формате пикселей DirectX. Поверхность считывается композитором и накладывается на рабочий стол в видеопамяти. Запись вывода GDI в системную память не ускоряется аппаратно, равно как и преобразование в поверхность DirectX. Когда окно GDI свернуто, невидимо или видно на том же мониторе, что и полноэкранное приложение DirectX, из-за ограничения GDI буфер растрового изображения GDI больше не принимается приложением при запросе контекста устройства во время рисования или обновления (иногда это может быть замеченным, когда операция GDI, копирующая из одного окна в другое, выводит черные или пустые области вместо ожидаемого содержимого окна). Таким образом, DWM использует последнее растровое изображение, отображаемое в буфер перед свертыванием приложения.[11]

Начиная с Windows 7, Canonical Display Driver больше не выполняет рендеринг в копию системной памяти, если присутствует видеодрайвер, совместимый с WDDM 1.1 / DXGI 1.1.

Для приложений, использующих DirectX для записи на трехмерную поверхность реализация DirectX в Виндоус виста использует WDDM для совместного использования поверхности с DWM. Затем DWM напрямую использует поверхность и сопоставляет ее с сетками окон. Для приложений Windows Presentation Foundation (WPF) (которые являются приложениями DirectX) композитор выполняет рендеринг на такие общие поверхности, которые затем объединяются в окончательный рабочий стол.[11] Приложения могут смешивать любой метод рендеринга в нескольких дочерних окнах, если и GDI, и DirectX не используются для рендеринга одного и того же окна. В этом случае нельзя гарантировать упорядочение между DirectX и GDI-рендерингом, и поэтому нельзя гарантировать, что растровое изображение GDI из системной памяти было переведено на поверхность видеопамяти. Это означает, что окончательная композиция может не содержать элементов, отрисованных с помощью GDI.[11] Чтобы предотвратить это, DWM временно отключается, пока работает приложение, которое смешивает GDI и DirectX в одном окне.

Требования к оборудованию

В Windows Vista для DWM требуется совместимое физическое или виртуальное оборудование:[12]

В Windows 7 диспетчер окон рабочего стола был переработан для использования Direct3D 10.1, но требования к оборудованию остались такими же, как в Windows Vista; Оборудование Direct3D 9 поддерживается с "10 Уровень 9 "слой, введенный в Direct3D 11 время выполнения. Windows 8 имеет те же требования, что и 7, но также может использовать программный рендеринг при отсутствии совместимого видеооборудования.[9]

Аппаратная виртуализация программное обеспечение, имитирующее оборудование, необходимое для DWM, включает VirtualBox 4.1 и новее, VMware Fusion 3.0 и новее, и VMware Workstation 7.0 и выше. Кроме того, Виртуальный ПК с Windows позволяет композицию с использованием Протокол удаленного рабочего стола.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Как включить возможности взаимодействия с пользователем Windows Vista на компьютере под управлением Windows Server 2008 (MSKB947036)». База знаний. Microsoft. 15 января 2008 г.. Получено 2008-04-21.
  2. ^ http://blogs.msdn.com/e7/archive/2009/04/25/engineering-windows-7-for-graphics-performance.aspx
  3. ^ а б c Грег Шехтер. «Использование DWM DirectX, GPU и аппаратного ускорения». Блог Грега Шехтера. Блоги MSDN. Получено 2007-10-14.
  4. ^ Грег Шехтер. «Ответ на комментарии» об использовании DWM DirectX, GPU и аппаратного ускорения"". Блог Грега Шехтера. Блоги MSDN. Получено 2008-04-20.
  5. ^ Крис Джексон. «Диспетчер окон рабочего стола работает только на основном рабочем столе». Семантическое созвучие Криса Джексона. Блоги MSDN. Получено 2007-10-14.
  6. ^ а б c Грег Шехтер. "Под капотом Desktop Window Manager". Блог Грега Шехтера. Блоги MSDN. Получено 2007-10-14.
  7. ^ [1]
  8. ^ а б c Грег Шехтер. «Как основные концепции и технологии WPF используются в DWM». Блог Грега Шехтера. Блоги MSDN. Получено 2007-10-14.
  9. ^ а б «Диспетчер окон рабочего стола всегда включен». Руководство по совместимости с Windows 8 и Windows Server 2012. MSDN. Получено 4 сентября 2012.
  10. ^ «Сравнение Direct2D и GDI - блог разработчиков DirectX». Архивировано из оригинал на 2014-04-08. Получено 2014-08-19.
  11. ^ а б c Грег Шехтер. «Перенаправление приложений GDI, DirectX и WPF». Архивировано из оригинал на 2010-03-05. Получено 2007-10-14.
  12. ^ «Системные требования для Windows Vista». Microsoft. 2007-11-13. Получено 2009-02-11.

внешняя ссылка