5. 상수 버퍼 & 레지스터

  1. 상수 버퍼
  2. 레지스터(Register)



1. 상수 버퍼

상수 버퍼(Constant Buffer)는 DirectX 11에서 GPU 셰이더에 동일한 데이터를 효율적으로 전달하기 위해 사용되는 데이터 구조이다.

상수 버퍼는 여러 개의 셰이더 상수를 묶어 GPU와 CPU 간의 메모리 복사를 최적화하는 역할을 한다.


상수 버퍼의 사용 순서

  1. 상수 버퍼 구조체 정의 : HLSL 에서 cbuffer로 정의하고, C++ 에서 HLSL과 동일한 구조체를 정의한다.

  2. 상수 버퍼 생성 : Direct3D 장치를 사용하여 상수 버퍼를 생성한다.


// 물체의 위치값을 전달시키기 위한 상수버퍼 생성
m_Desc.ByteWidth = _BufferSize;

m_Desc.Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC;				// 동적 업데이트 가능
m_Desc.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;	// CPU에서 쓰기 가능
m_Desc.BindFlags = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER;	// 상수 버퍼로 사용

if (FAILED(DEVICE->CreateBuffer(&m_Desc, nullptr, m_Buffer.GetAddressOf())))
{
	return E_FAIL;
}
  1. 상수 버퍼 업데이트 : 셰이더에 데이터를 전달하기 위해 상수 버퍼를 업데이트한다.

void CConstBuffer::SetData(void* _Data, UINT _DataSize)
{
	D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE tMapSub = {};

	CONTEXT->Map(m_Buffer.Get(), 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &tMapSub);

	memcpy(tMapSub.pData, _Data, _DataSize);

	CONTEXT->Unmap(m_Buffer.Get(), 0);
}
  1. 셰이더에 상수 버퍼 바인딩 : 상수 버퍼를 셰이더에 연결한다.

void CConstBuffer::Binding()
{
	CONTEXT->VSSetConstantBuffers((UINT)m_Type, 1, m_Buffer.GetAddressOf());
	CONTEXT->HSSetConstantBuffers((UINT)m_Type, 1, m_Buffer.GetAddressOf());
	CONTEXT->DSSetConstantBuffers((UINT)m_Type, 1, m_Buffer.GetAddressOf());
	CONTEXT->GSSetConstantBuffers((UINT)m_Type, 1, m_Buffer.GetAddressOf());
	CONTEXT->PSSetConstantBuffers((UINT)m_Type, 1, m_Buffer.GetAddressOf());
}


주의사항

  1. 16바이트 정렬 규칙

데이터는 16바이트 단위로 정렬해야 한다. - 예: float3은 크기가 12바이트이므로, 4바이트 패딩이 추가되어 16바이트로 맞춰진다.

  1. 동적 버퍼 갱신

GPU에서 사용 중인 데이터를 변경하려면 동적 버퍼(D3D11_USAGE_DYNAMIC)와 쓰기 매핑(D3D11_MAP_WRITE_DISCARD)을 사용해야 한다.

  1. 레지스터 관리

상수 버퍼는 특정 레지스터(register(bN))에 연결되므로 충돌을 방지해야 한다.



2. 레지스터(Register)

DirectX와 HLSL에서 레지스터(Register)는 GPU 메모리와 셰이더 간의 데이터 매핑을 정의하는 역할을 한다. 셰이더 프로그램에서 사용하는 리소스(상수 버퍼, 텍스처, 샘플러 등)가 GPU의 특정 메모리 슬롯과 연결될 때 사용된다.


레지스터 이름 설명 주요 바인딩 데이터
b 레지스터 Constant Buffer(CBuffer)를 바인딩하는 레지스터 행렬(Matrix), 벡터(Vector), 스칼라(Scalar) 버퍼 등 상수 버퍼
t 레지스터 텍스처(Texture) 및 구조화 버퍼(Structured Buffer) 같은 리소스를 읽기 전용으로 바인딩하는 레지스터 2D/3D 텍스처, 구조화 버퍼
s 레지스터 텍스처 샘플링 시, 필터링(Filters), 래핑 모드(Wrapping Mode), 바운딩 모드 등을 설정하는 샘플러(Sampler State) 를 바인딩하는 레지스터 샘플러
u 레지스터 텍스처 또는 버퍼를 읽기/쓰기(Read/Write) 가능하도록 바인딩하는 레지스터 RWTexture2D, RWBuffer, RWStructuredBuffer 등 읽고 쓰기가 가능한 버퍼


HLSL 에서 레지스터 지정은 register() 을 사용한다.



// 상수 버퍼
cbuffer TRANSFORM : register(b0)
{
    row_major matrix g_matWorld;
    row_major matrix g_matView;
    row_major matrix g_matProj;
    
    row_major matrix g_matWV;
    row_major matrix g_matWVP;
}

// 샘플러
SamplerState g_sam_0 : register(s0);
SamplerState g_sam_1 : register(s1);


// 텍스처
Texture2D g_tex_0 : register(t0);
Texture2D g_tex_1 : register(t1);


UAV(Unordered Access View) 리소스가 사용하는 u 레지스터는 주로 컴퓨트 셰이더에서 사용된다.