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KMD 不需要在其内存段中指定 GPU 可用的所有视频内存资源。 但是，KMD 必须指定 VidMm 在系统上运行的所有进程中管理的所有内存资源。 例如：

• 实现固定函数管道的顶点着色器微代码可以驻留在 GPU 地址空间中，但在 VidMm 管理的内存之外（即不是段的一部分）。 此配置是可能的，因为微代码始终可用于所有进程，并且永远不会成为进程之间争用的来源。

• 对于顶点缓冲区、纹理、呈现目标和应用程序特定的着色器代码等资源，VidMm 必须从驱动程序的内存段之一分配视频内存资源。 这一要求是因为资源类型必须对所有进程公平可用。

下图显示了 KMD 如何从 GPU 地址空间配置内存段的示例。

图中的数字对应于以下内存段：67

1. CPU 可访问的线性段：此段可由 CPU 访问，并组织为线性地址空间。

2. 非 CPU 可访问的线性段：该段被组织为线性地址空间，但 CPU 无法访问。 它用于不需要 CPU 访问的资源。

3. 只读 AGP 光圈段：此段用于对 AGP（加速图形端口）内存进行只读访问。

4. 光圈段：此段用于通过 AGP 光圈访问的资源。

隐藏框表示 KMD 不向 VidMm 公开的内存段。 隐藏在 VidMm 中的视频内存不能映射到用户空间，也不能被任何特定进程独占。 这样做违反了虚拟内存的基本规则，即要求系统上运行的所有进程都可以访问所有内存。

 1. 内存段的“非全覆盖”特性

(1) KMD 的自主性
仅需声明需管理的资源：KMD 在 DXGK_SEGMENTDESCRIPTOR 中定义的段 不必涵盖 GPU 所有可用内存。

示例：

• GPU 固件（如顶点着色器微代码）可驻留在 非段内存区域，由驱动直接管理。
• 硬件保留区域（如 BootROM）无需暴露给 VidMm。

VidMm 仅管理“竞争性资源”：需要被多个进程共享或公平分配的资源（如纹理、顶点缓冲区）必须通过段管理。

(2) 非段内存的典型用途

资源类型	是否需通过段管理	原因
顶点着色器微代码	❌ 否	只读、全局共享，无进程间竞争。
硬件寄存器空间	❌ 否	由 KMD 独占控制，无需虚拟化。
纹理/顶点缓冲区	✅ 是	多进程可能竞争，需公平分配。
呈现目标（Render Target）	✅ 是	需隔离各进程的渲染输出。

2. 内存段配置示例

(1) GPU 地址空间布局
下图展示了一个可能的 GPU 地址空间划分：

GPU 地址空间布局示例：
0x00000000 ┌───────────────────────┐│ 硬件保留区域          │ (非段内存，如微代码)
0x10000000 ├───────────────────────┤│ 段 1: 显存 (VRAM)     │ (VidMm 管理，供纹理/缓冲区)
0x50000000 ├───────────────────────┤│ 段 2: 系统内存光圈     │ (VidMm 管理，CPU 可访问)
0x70000000 ├───────────────────────┤│ 驱动私有区域          │ (非段内存，如调试日志)
0x80000000 └───────────────────────┘

(2) KMD 的段描述符配置

// 仅声明需要 VidMm 管理的段
DXGK_SEGMENTDESCRIPTOR Segments[] = {// 显存段（供纹理/渲染目标）{.BaseAddress = 0x10000000,.Size        = 0x40000000, // 1GB.Flags       = DXGK_SEGMENT_FLAGS_VIDEO_MEMORY,.SegmentId   = 1,},// 系统内存光圈段（供 CPU 访问的资源）{.BaseAddress = 0x50000000, // CPU 物理地址.Size        = 0x20000000, // 512MB.Flags       = DXGK_SEGMENT_FLAGS_SYSTEM_MEMORY,.SegmentId   = 2,}
};

3. 设计原理与优势

(1) 灵活性

• 硬件适配自由：KMD 可根据 GPU 特性灵活保留部分内存（如固件区域），无需强制纳入 VidMm 管理。

性能优化：全局只读资源（如微代码）可永久映射，避免重复加载。

(2) 安全性

• 隔离关键资源：硬件关键区域（如寄存器）由 KMD 独占控制，防止应用程序误操作。
• 公平性保障：竞争性资源（如显存）通过 VidMm 统一分配，避免单一进程垄断。

(3) 简化驱动开发

• 减少 VidMm 负担：非竞争性资源无需复杂的虚拟化/分页机制。
• 明确职责边界：KMD 管理硬件细节，VidMm 专注多进程资源调度

4. 开发者注意事项

(1) 必须通过段管理的资源

• 任何可能被多进程共享的资源：纹理、顶点/索引缓冲区、渲染目标、计算着色器 UAV。
• 需 CPU 访问的资源：使用 DXGK_SEGMENT_FLAGS_SYSTEM_MEMORY 声明。

(2) 禁止绕过 VidMm 的操作

• 直接访问非段内存：用户模式驱动（UMD）必须通过 VidMm 分配的 GPU 虚拟地址（GPU VA）访问资源，禁止直接操作物理地址。
• 例外：仅 KMD 可访问硬件保留区域（如通过 MmMapIoSpace）。

(3) 调试支持

• ETW 日志分析：使用 GPUView 或 WPA 检查 DXGKRNL 事件，确认段分配是否正确。
• 验证工具：DirectX 调试层（Debug Layer）可检测非法内存访问。

5. 典型问题与解决方案

问题	原因	解决方案
分配失败（STATUS_GRAPHICS_NO_VIDEO_MEMORY）	段空间不足	优化资源生命周期，或增加段大小。
GPU 访问违例	误操作非段内存	检查 UMD 是否使用非法 GPU VA。
性能下降	频繁切换段	合并资源到同一段，减少上下文切换。

 6. 总结

KMD 选择性暴露段：仅需管理多进程竞争的动态资源（如纹理），静态资源（如微代码）可保留在非段区域。

VidMm 的职责：在已注册的段内实现公平分配、虚拟化和隔离。

驱动最佳实践：

• 明确划分段与非段内存的用途。
• 禁止用户模式直接操作硬件保留区域。

通过这种设计，WDDM 在保证多进程安全性的同时，兼顾了硬件灵活性和性能优化。