что такое графический api
Графические API высокого и низкого уровня: различия и принцип работы
Следует учитывать, что графические процессоры не выполняют программы, а выполняют список инструкций. Но откуда взялся этот список и как он попадает в GPU?
Что такое графический API?
Упомянутый список экранов считывается программным обеспечением, которое является не чем иным, как драйвером видеокарты, это преобразует список в микрокод, который может понять графический процессор, и копирует его в часть Оперативная память память, к которой всегда обращается графический процессор. Чтобы прочитать список экранов, скопируйте список во внутреннюю память командных процессоров и начните рендеринг сцены или ее части с помощью инструкций из списка экранов.
Этот процесс выполняется непрерывно в каждом кадре, который графический процессор обрабатывает и отправляет на экран, независимо от того, используете ли вы игровой ПК, смартфон или игровую приставку.
Какие графические API существуют сегодня?
Вычисления против графики
В настоящее время приложения отправляют не один список, а несколько списков, один из которых является графикой, а остальные вычисления, где графический процессор используется для решения конкретных проблем, которые не имеют ничего общего с визуализацией графики, причем последние работают полностью асинхронно. и, следовательно, не зависит от списка экранов.
Например, может случиться так, что приложение графического дизайна использует мощность графического процессора для создания специального эффекта на фотографии только потому, что графический процессор лучше оборудован для решения этой проблемы, чем графический процессор. CPU / ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР. Благодаря спискам вычислений вы можете сделать это, используя бесплатные ресурсы графического процессора для решения этих небольших проблем.
Графические API высокого и низкого уровня: чем они отличаются?
На самом деле неверно, что низкоуровневым API-интерфейсам не хватает драйвера, поскольку его можно читать и прослушивать в некоторых местах, но это намного проще и усложняет работу при выполнении некоторых важных задач в приложении, это позволит разработчикам максимально оптимизируйте синхронизацию каждого кадра, контролируя процесс создания списка экранов.
Однако во многих случаях для разработчиков может быть намного удобнее использовать высокоуровневый API из-за того, что дополнительное время разработки не окупается с финансовой точки зрения или просто потому, что выгода, которую можно получить за счет адаптации игры к API низкий уровень незаметен.
Миф о консоли и ПК
Существует миф о том, что, поскольку консоль имеет уникальное оборудование, это означает, что API-интерфейсы гораздо более оптимизированы, чем на ПК, где существует множество различных конфигураций, но на самом деле это драйвер, который мы установили, создает список экранов. Разница в том, что в консолях этот драйвер статичен и не получает обновлений производительности или изменений в течение всего коммерческого срока службы консоли.
Что такое API
Содержание
— А зачем это мне? Я вообще-то web тестирую! Вот если пойду в автоматизацию, тогда да… Ну, еще это в enterprise тестируют, я слышал…
А вот и нет! Про API полезно знать любому тестировщику. Потому что по нему системы взаимодействуют между собой. И это взаимодействие вы видите каждый день даже на самых простых и захудалых сайтах.
Любая оплата идет через API платежной системы. Купил билет в кино? Маечку в онлайн-магазине? Книжку? Как только жмешь «оплатить», сайт соединяет тебя с платежной системой.
Но даже если у вас нет интеграции с другими системами, у вас всё равно есть API! Потому что система внутри себя тоже общается по api. И пока фронт-разработчик усиленно пилит GUI (графический интерфейс), вы можете:
Что такое API
API (Application programming interface) — это контракт, который предоставляет программа. «Ко мне можно обращаться так и так, я обязуюсь делать то и это».
Если переводить на русский, это было бы слово «договор». Договор между двумя сторонами, как договор на покупку машины:
API — набор функций
Когда вы покупаете машину, вы составляете договор, в котором прописываете все важные для вас пункты. Точно также и между программами должны составляться договоры. Они указывают, как к той или иной программе можно обращаться.
Соответственно, API отвечает на вопрос “Как ко мне, к моей системе можно обратиться?”, и включает в себя:
Тут вы можете мне сказать:
— Хмм, погоди. Операция, данные на входе, данные на выходе — как-то всё это очень сильно похоже на описание функции!
Если вы когда-то сталкивались с разработкой или просто изучали язык программирования, вы наверняка знаете, что такое функция. Фактически у нас есть данные на входе, есть данные на выходе, и некая магия, которая преобразует одно в другое.
И да! Вы будете правы в том, что определения похожи. Почему? Да потому что API — это набор функций. Это может быть одна функция, а может быть много.
Как составляется набор функций
Да без разницы как. Как разработчик захочет, так и сгруппирует. Например, можно группировать API по функционалу. То есть:
Можно не группировать вообще, а делать одно общее API.
Можно сделать одно общее API, а остальные «под заказ». Если у вас коробочный продукт, то в него обычно входит набор стандартных функций. А любые хотелки заказчиков выносятся отдельно.
Получается, что в нашей системе есть несколько разных API, на каждое из которых у нас написан контракт. В каждом контракте четко прописано, какие операции можно выполнять, какие функции там будут
И конечно, функции можно переиспользовать. То есть одну и ту же функцию можно включать в разные наборы, в разные апи. Никто этого не запрещает.
Получается, что разработчик придумывает, какое у него будет API. Либо делает общее, либо распределяет по функционалу или каким-то своим критериям, и в каждое апи добавляет тот набор функций, который ему необходим.
При чем тут слово «интерфейс»
— Минуточку, Оля! Ты же сама выше писала, что API — это Application programming interface. Почему ты тогда говоришь о контракте, хотя там слово интерфейс?
Да потому, что в программировании контракт — это и есть интерфейс. В классическом описании ООП (объектно-ориентированного программирования) есть 3 кита:
Не всегда программа предоставляет именно графический интерфейс. Это может быть SOAP, REST интерфейс, или другое API. Чтобы использовать этот интерфейс, вы должны понимать:
Как вызывается API
Вызвать апи можно как напрямую, так и косвенно.
Вызов API напрямую
1. Система вызывает функции внутри себя
Разные части программы как-то общаются между собой. Они делают это на программном уровне, то есть на уровне API!
Это самый «простой» в использовании способ, потому что автор API, которое вызывается — разработчик. И он же его потребитель! А значит, проблемы с неактуальной документацией нет =)
Шучу, проблемы с документацией есть всегда. Просто в этом случае в качестве документации будут комментарии в коде. А они, увы, тоже бывают неактуальны. Или разработчики разные, или один, но уже забыл, как делал исходное api и как оно должно работать…
2. Система вызывает метод другой системы
А вот это типичный кейс, которые тестируют тестировщики в интеграторах. Или тестировщики, которые проверяют интеграцию своей системы с чужой.
Одна система дергает через api какой-то метод другой системы. Она может попытаться получить данные из другой системы. Или наоборот, отправить данные в эту систему.
Допустим, я решила подключить подсказки из Дадаты к своему интернет-магазинчику, чтобы пользователь легко ввел адрес доставки.
Я подключаю подсказки по API. И теперь, когда пользователь начинает вводить адрес на моем сайте, он видит подсказки из Дадаты. Как это получается:
И, конечно, не забываем про кейс, когда мы разрабатываем именно API-метод. Который только через SOAP и можно вызвать, в интерфейсе его нигде нет. Что Заказчик заказал, то мы и сделали ¯\_(ツ)_/¯
Пример можно посмотреть в Users. Метод MagicSearch создан на основе реальных событий. Хотя надо признать, в оригинале логика еще замудренее была, я то под свой сайт подстраивала.
Но тут фишка в том, что в самой системе в пользовательском интерфейсе есть только обычный поиск, просто строка ввода. Ну, может, парочка фильтров. А вот для интеграции нужна была целая куча доп возможностей, что и было сделано через SOAP-метод.
Функционал супер-поиска доступен только по API, пользователь в интерфейсе его никак не пощупает.
В этом случае у вас обычно есть ТЗ, согласно которому работает API-метод. Ваша задача — проверить его. Типичная задача тестировщика, просто добавьте к стандартным тестам на тест-дизайн особенности тестирования API, и дело в шляпе!
(что именно надо тестировать в API — я расскажу отдельной статьей чуть позднее)
3. Человек вызывает метод
Для примера снова идем в Users. Если мы хотим создать пользователя, надо заполнить уйму полей!
Конечно, это можно сделать в помощью специальных плагинов типа Form Filler. Но что, если вам нужны адекватные тестовые данные под вашу систему? И на русском языке?
Заполнение полей вручную — грустно и уныло! А уж если это надо повторять каждую неделю или день на чистой тестовой базе — вообще кошмар. Это сразу первый приоритет на автоматизацию рутинных действий.
И в данном случае роль автоматизатора выполняет… Postman. Пользователя можно создать через REST-запрос CreateUser. Один раз прописали нормальные “как настоящие” данные, каждый раз пользуемся. Профит!
Вместо ручного заполнения формы (1 минута бездумного заполнения полей значениями «лпрулпк») получаем 1 секунду нажатия на кнопку «Send». При этом значения будут намного адекватнее.
А еще в постмане можно сделать отдельную папку подготовки тестовой базы, напихать туда десяток запросов. И вот уже на любой базе за пару секунд вы получаете столько данных, сколько вручную вбивали бы часами!
Если вы нашли баг и не понимаете, на кого его вешать — разработчика front-end или back-end, уберите все лишнее. Вызовите метод без графического интерфейса. А еще вы можете тестировать логику программы, пока интерфейс не готов или сломан.
4. Автотесты дергают методы
Есть типичная пирамида автоматизации:
Слово API как бы намекает на то, что будет использовано в тестах ツ
GUI-тесты — честный тест, робот делает все, что делал бы пользователь. Открывает браузер, тыкает на кнопочки… Но если что-то упадет, будете долго разбираться, где именно.
API-тесты — все то же самое, только без браузера. Мы просто подаем данные на вход и проверяем данные на выходе. Например, можно внести итоговый ответ в эксельку, и пусть робот выверяет ее, правильно ли заполняются данные? Локализовать проблему становится проще.
Unit-тесты — это когда мы проверяем каждую функцию отдельно. Отдельно смотрим расчет для ячейки 1, отдельно — для ячейки 2, и так далее. Такие тесты шустрее всего гоняются и баги по ним легко локализовать.
Косвенный вызов API
Когда пользователь работает с GUI, на самом деле он тоже работает с API. Просто не знает об этом, ему это просто не нужно.
То есть когда пользователь открывает систему и пытается загрузить отчет, ему не важно, как работает система, какой там magic внутри. У него есть кнопочка «загрузить отчет», на которую он и нажимает. Пользователь работает через GUI (графический пользовательский интерфейс).
Но на самом деле под этим графическим пользовательским интерфейсом находится API. И когда пользователь нажимает на кнопочку, кнопочка вызывает функцию построения отчета.
А функция построения отчета уже может вызывать 10 разных других функций, если ей это необходимо.
И вот уже пользователь видит перед собой готовый отчет. Он вызвал сложное API, даже не подозревая об этом!
Что значит «Тестирование API»
В первую очередь, мы подразумеваем тестирование ЧЕРЕЗ API. «Тестирование API» — общеупотребимый термин, так действительно говорят, но технически термин некорректен. Мы не тестируем API, мы не тестируем GUI (графический интерфейс). Мы тестируем какую-то функциональность через графический или программный интерфейс.
Но это устоявшееся выражение. Можно использовать его и говорить “тестирование API”. И когда мы про это говорим, мы имеем в виду:
Когда мы говорим про тестирование API, чаще всего мы подразумеваем тестирование Remote API. Когда у нас есть две системы, находящихся на разных компьютерах, которые как-то между собой общаются.
И если вы видите в вакансии «тестирование API», скорее всего это подразумевает умение вызвать SOAP или REST сервис и протестировать его. Хотя всегда стоит уточнить!
Резюме
API (Application programming interface) — это контракт, который предоставляет программа. «Ко мне можно обращаться так и так, я обязуюсь делать то и это».
Что такое Vulkan и DirectX и как они влияют на видеоигры
Большинство из нас, геймеров, слышали о Microsoft DirectX. Однако, немногие из нас знакомы с его утилитами и как они влияют на видеоигры. В настоящее время, фактически, приобретя конкурента в форме Vulkan, вещи относящиеся к двум API, как правило, становятся еще более сложными. В этом руководстве мы увидим, что такое API, Vulkan и DirectX, и мы покажим метод, с помощью которого они влияют на наши игры.
Предварительная информация о API
Прежде чем мы начнем говорить о DirectX и Vulkan, нам нужно сначала понять, что такое API. Аббревиатура означает «Интерфейс прикладного программирования».
Интерфейс предназначен для обеспечения связи между двумя объектами. Одним из примеров является графический интерфейс Windows, который играет роль посредника между операционной системой и пользователем.
Интерфейс обеспечивает удобную среду. С помощью этой среды мы используем операционную систему, не зная, как ее функции реализованы в фоновом режиме. Интерфейс прикладного программирования (API) заполняет роль посредника. Однако на этот раз пользователь может быть ПК или другой программой и не обязательно человеком. API-интерфейсы гораздо более распространены, чем можно было бы подумать, предлагая программистам необходимые инструменты для создания своего программного обеспечения.
Ориентировочный пример, в котором мы используем API, — это когда мы автоматически регистрируемся в новом социальном средстве или онлайн-сервисе, используя наши ранее существующие учетные записи из Facebook или Google (вместо создания новой учетной записи вручную).
В таких случаях веб-сайт использует API, через который он связывается с конкретной услугой (например, Facebook или Twitter), чтобы собирать нашу личную информацию (имя (имена), адрес электронной почты, контактные номера и т. д.) Для создания нашего нового аккаунта.
Тем не менее существует множество других применений API для всех видов взаимодействия между приложениями и компьютерами, такими как системы баз данных, операционные системы и библиотеки программного обеспечения.
В таких случаях использование API-интерфейсов применимо к нашему компьютерному оборудованию и в частности, к нашей графической карте (видеокартам).
DirectX и Vulkan фактически улучшают связь между приложением (игрой) и графическим процессором, чтобы повысить производительность графики.
Microsoft DirectX
Microsoft DirectXС выпуском Windows 95 и модели защищенной памяти разработчики не имели такого же доступа к ресурсам, как в MS-DOS. DirectX впервые появился в виде набора конкретных API для разработки мультимедийных приложений, таких как игры.
Термин «DirectX» начинается со слова «Direct», ссылаясь на прямой доступ к ресурсам системы. Некоторые примеры включают Direct3D для графики и DirectSound для аудио. Часть «Х» относится к API в общей коллекции; таким образом объединив все API-интерфейсы под названием DirectX. Вышеупомянутое название также вдохновило название популярной видеоигр компании Xbox.
Вышеприведенное иллюстрирует тесную связь между DirectX и консолью Microsoft. Его последняя версия, DirectX 12, имеет большие улучшения. Тем не менее он поддерживается только Windows 10 и новейшей игровой консолью компании Xbox One.
Direct3D является жемчужиной DirectX и полезен для создания 3D-объектов на нашем экране. Он также позволяет просматривать игры в полноэкранном режиме, а также использовать аппаратные ускорители. Последний метод позволяет реализовать некоторые функции более эффективно, чем они работают в программном обеспечении. Это может быть достигнуто за счет более эффективного использования аппаратного обеспечения нашего компьютера. В этом случае это будет наша видеокарта.
Вулкан AMD
В 2015 году Kronos Group разработала свой собственный API. Vulkan — это низкоуровневый API, используемый для разработки графически требующих приложений. Его первая стабильная версия дебютировала в августе 2016 года.
Следует четко указать, что «низкий уровень» не относится к качеству. Вместо этого этот термин описывает способность Вулкана работать на аппаратном уровне.
Хронос окружает себя одними из самых больших имен в ИТ-индустрии. Некоторые из них — Google, Intel, Sony, Nvidia и AMD. Последние два дали API, свести к минимуму время разработки Vulkan.
OpenGL — популярный API среди графических дизайнеров. Фактически он был разработан Хроносом, и он также включает в себя многие характеристики Вулкана. Однако его прием игровыми дизайнерами был непредвиденным.
Одним из самых сильных активов Vulkan является тот факт, что он с открытым исходным кодом. Кроме того, совместимость Vulkan с несколькими платформами вместе с общей производительностью — это два дополнительных актива, которые делают его более прибыльным, чем DirectX.
Здесь вы можете найти полный список с именами, которые содержат Khronos. Мантия обеспечила основную базу, на которой был разработан Вулкан. Наконец Vulkan в настоящее время находится в версии 1.1.
Как они влияют на игры
До этого момента мы рассмотрели некоторые основы, касающиеся API, Microsoft и Khronos. Но как они влияют на игры?
Эти два API значительно улучшили производительность. До сих пор DirectX, по-видимому, обеспечивал лучшую производительность, чем Vulcan, что на самом деле он не так далеко позади.
Microsoft утверждает, что DirectX 12 снижает потребление на 50% при использовании DirectX 11. С другой стороны, Vulkan также демонстрирует лучшую гибкость, чем его предшественник. Говоря о предшественниках, DirectX 11 и OpenGL были созданы с учетом одноядерных процессоров; что означает, что они не были точно настроены с использованием новых, многоядерных процессоров.
В результате одно ядро управляет большинством различных процессов, в то время как остальные работают с низкой скоростью, а иногда и вовсе отключены. Оба API (DirectX 12 и Vulkan) поддерживают процессоры с несколькими ядрами и потоками, чтобы максимально эффективно использовать свои возможности. Более того, они передают большую часть требуемых задач от процессора к графической карте (видеокартам), предлагая более сбалансированный опыт.
Взаимодействие между этими двумя элементами может существенно повлиять на будущие сборки ПК. Графические карты в значительной степени важнее, чем процессоры, когда дело доходит до игр. С дальнейшим развитием игровых API маловероятно, что процессоры могут стать еще менее важными, когда дело доходит до него. Таким образом, даже с простым процессором мы можем получить хорошую производительность без каких-либо узких мест.
Поддержка нескольких графических карт
Здесь Khronos Group столкнулась со значительным разрывом между двумя API-интерфейсами с поддержкой использования нескольких графических карт (использование явного многоканального GPU). Мы можем использовать разные карты, если их чипы имеют аналогичную архитектуру и используют один и тот же драйвер. Это позволит различным картам обрабатывать другую часть экрана.
Microsoft здесь еще на один шаг впереди, позволяя использовать несколько графических карт даже у другого производителя, что часто бывает, поскольку большинство систем имеют независимый и интегрированный графический процессор. Важно подчеркнуть тот факт, что эти реализации отличаются от возможностей SLI и Crossfire от Nvidia и AMD, которые реализованы с помощью драйверов, и в частности, в случае SLI требуют идентичные графические карты.
Шейдеры
Шейдеры — это небольшие программы, которые запускаются на наших видеокартах. Они отвечают за определенные функции различных объектов в 3D-среде. Тени, туман и освещение в игре являются результатом шейдера.
Vulkan использует промежуточное представление для шейдеров под названием SPIR-V. Его двоичная форма похожа на байт-код DirectX DX.
SPIR-V версия 1.3 отличается SPIR-V opt, инструментом для уменьшения размера шейдеров. Максимальный размер достигает + 40% от байт-кода DX соответствующего представления для DirectX.
Кроме того, некоторые структуры в HLSL (высокоуровневый шейдерный язык), которые были разработаны Microsoft, не поддерживались непосредственно некоторыми видеокартами.
HLSL широко используется DirectX с версии 9. Он использовался в качестве дополнения к существующему языку ассемблера шейдеров. С новой версией SPIR-V Vulkan также поддерживает ее.
Таким образом, разработчики смогут использовать существующий код для своих шейдеров, и им не нужно будет изобретать колесо. Следовательно, игры будут легко перенесены с одной платформы на другую.
Совместимость с несколькими платформами
Что касается платформ, большое преимущество Vulkan заключается в том, что он поддерживает Windows, Linux, Mac OS, Android и iOS. DirectX 12 с другой стороны, поддерживается только в Windows 10 и Xbox One. Чтобы использовать усовершенствования, предлагаемые DirectX 12, нам нужно либо обновить нашу операционную систему до Windows 10, либо получить новую консоль компании.
Если вы хотите попробовать DirectX 12, и вам не удалось получить Windows 10 во время бесплатного обновления, ознакомьтесь с нашим пошаговым руководством по свободным методам модернизации, которые доступны:
Возвращаясь к предыдущей теме, игровой порт, поддерживаемый API Vulkan, будет значительно проще по сравнению с портом, поддерживаемым DirectX.
С одной стороны, мы можем иметь названия на нескольких платформах, а с другой разные операционные системы имеют возможность размещать наши игры. Одна из причин, почему Linux не так популярен, как Windows, связана с тем, что последняя отличается от игр.
Распределение Linux может быть лучшим выбором для размещения наших игр, поскольку он может быть скорректирован для этой цели. Например Steam OS — это специализированная операционная система, предназначенная исключительно для игр.
Также подумайте: компания думает о создании программного обеспечения для разработки игр и хочет поддерживать API. Кто бы вы выбрали?
Оба имеют схожие мощности оба лучшие, чем их предшественники, и оба обеспечивают явное использование видеокарт. Vulkan поддерживает все платформы, включая Windows 10 и Xbox One, в то время как DirectX поддерживает только последние две.
Виртуальная реальность
Виртуальная реальностьНеобходимо сказать, что Vulkan является примером больших улучшений в области виртуальной реальности. Приложение VR должно отображать определенную 3D-сцену с двух разных точек зрения — по одному для каждого глаза.
До этого момента вышесказанное было возможно, отправив все необходимые команды на нашу графическую карту, чтобы сформировать трехмерное изображение для одной перспективы. Подход такой же для перспективы нашего второго глаза.
Версия 1.1 Vulkan предлагает набор команд рендеринга для формирования нескольких, немного разных выходов (изображений), которые в конечном итоге дают лучшую производительность в приложениях VR.
Развитие и будущее
Было бы упущением, не говоря уже о ходе разработки двух API. С одной стороны, у нас есть ветеран DirectX с более чем 20-летним развитием. С другой стороны, Вулкану едва будет 3 года с 2015 года. Тот факт, что Vulkan является открытым исходным кодом, может немного повлиять на его темпы роста. Конечно игроки Khronos, похоже серьезно относятся к разработке API, так как уровни улучшения впечатляют.
Все мы можем создавать новые инструменты и модификации и предоставлять их сообществу, помогая API расти быстрее. Наконец следует упомянуть, что DirectX не имеет вышеуказанной функции. Несмотря на свои годы развития, около 40 игр в настоящее время используют Vulkan, занимая большую часть рынка. Некоторые из них — Quake, Roblox, Talos и Dota 2. Что касается производительности, Vulkan приближается к DirectX, и в некоторых случаях он превосходит его. Самые захватывающие примеры работы Вулкана — игра Doom.
Vulkan расширил свою поддержку названий AAA, таких как Wolfenstein II, не пренебрегая названиями VR, такими как Doom VFR и Serious Sam VR. Здесь вы можете увидеть подробный список поддерживаемых игр. Хотя здесь вы найдете игры с поддержкой DirectX 12.
Оба API значительно улучшили производительность. Лучшее использование нескольких графических карт и меньшее использование ЦП повысит общую производительность наших систем. По слухам, новые видеокарты от Nvidia будут выпущены к концу лета и значительно превзойдут сегодняшние высокопроизводительные графические карты. В целом, общее состояние вещей кажется довольно гибким. В любом случае, изменения в разработке игр скоро будут у нас, и оба API несомненно будут играть важную роль.
Как вы относитесь к двум API?
Вы уже узнали всю информацию, которую мы предоставили на Vulkan и DirectX? Со временем их соперничество усиливается, какой из двух API вы считаете более полезным для развития игры? Мы с нетерпением ждем ваших комментариев.