原子计数器缓冲区 Atomic Counter Buffers

Atomic Counter Buffers（原子计数器缓冲区）是OpenGL中一种用于并发访问的特殊缓冲区类型。它们提供了一种在着色器之间共享和操作原子计数器的方法，适用于需要处理并发读写访问的情况，比如粒子系统、计算机图形学中的某些算法等。

下面是关于Atomic Counter Buffers的基本概念和用法：

原子计数器缓冲区的基本概念：

1. 原子计数器（Atomic Counters）：原子计数器是一种特殊的变量，可以在并发情况下进行原子操作（原子操作是不可被中断的操作，能够保证操作的完整性）。原子计数器通常用于在多个线程或着色器之间共享和更新计数值，而不会出现数据竞争或不一致的情况。

2. 原子计数器缓冲区（Atomic Counter Buffers）：原子计数器缓冲区是一种专门用于存储原子计数器的缓冲区。它允许着色器并发地递增或递减计数器的值，而不会产生竞争条件。

使用原子计数器缓冲区的步骤：

1. 创建原子计数器缓冲区对象：在OpenGL中，使用 glGenBuffers 创建一个缓冲区对象，并使用 glBindBuffer 将其绑定为原子计数器缓冲区（ATOMIC_COUNTER_BUFFER）。

2. 初始化原子计数器缓冲区：使用 glBufferData 或 glBufferStorage 初始化原子计数器缓冲区，并分配足够的空间来存储原子计数器。

3. 将原子计数器缓冲区绑定到着色器：使用 glBindBufferBase 或 glBindBufferRange 将原子计数器缓冲区绑定到着色器的指定绑定点。

4. 在着色器中使用原子计数器：在着色器中，可以使用 atomicCounter 关键字声明原子计数器，并使用 atomicCounterIncrement、atomicCounterDecrement 等原子操作函数对计数器进行操作。

原子计数器缓冲区的限制

针对每个着色器，有一组实现相关的最大限制，用于限制每个着色器引用的活动原子计数器缓冲区的数量。如果程序中任何着色器引用的原子计数器缓冲区绑定超出了相应的限制，则程序链接失败。可通过调用 GetIntegerv 函数，分别以 MAX_VERTEX_ATOMIC_COUNTER_BUFFERS、MAX_TESS_CONTROL_ATOMIC_COUNTER_BUFFERS、MAX_TESS_EVALUATION_ATOMIC_COUNTER_BUFFERS、MAX_GEOMETRY_ATOMIC_COUNTER_BUFFERS、MAX_FRAGMENT_ATOMIC_COUNTER_BUFFERS 和 MAX_COMPUTE_ATOMIC_COUNTER_BUFFERS 作为 pname 参数获取顶点、曲面细分控制、曲面细分评估、几何、片段和计算着色器的限制。

此外，对于程序的每个着色器阶段使用的活动原子计数器缓冲区的数量也有一种实现相关的限制。如果一个原子计数器缓冲区被多个着色器阶段使用，则每个使用将单独计算到此组合限制中。可以通过调用 GetIntegerv 函数，并将 pname 参数设置为 MAX_COMBINED_ATOMIC_COUNTER_BUFFERS 获取组合原子计数器缓冲区使用限制。

原子计数器缓冲区对象存储

• 存储在缓冲区对象中的原子计数器按如下方式在内存中表示：
  • atomic_uint 类型的成员通过读取指定偏移处的单个 uint 类型的值从缓冲区对象中提取。
  • atomic_uint 类型的数组按照元素顺序存储在内存中，数组元素的起始偏移为0。数组中每对元素之间的偏移量以基本机器单元为单位恒定，称为数组步长（UNIFORM_ARRAY_STRIDE的值始终为4），可在程序链接后查询。

原子计数器缓冲区绑定

• 活动原子计数器的值从或写入到绑定到原子计数器缓冲区绑定点数组之一的缓冲区对象的数据存储中。可以通过调用 GetIntegerv 函数，并将 pname 参数设置为 MAX_ATOMIC_COUNTER_BUFFER_BINDINGS 获取绑定点的数量。
• 通过将目标设置为 ATOMIC_COUNTER_BUFFER，调用 BindBuffer* 函数之一，将缓冲区对象绑定为原子计数器的存储空间。
• 每个程序的活动原子计数器缓冲区绑定对应一个原子计数器缓冲区绑定点。此绑定点在着色器文本中与布局限定符一起被明确或隐含地设置，详细描述在OpenGL着色语言规范中。