在开启 DX12 后出现 CPU 占用率变高，GPU 占用率反而降低，并伴随 帧数提高但时有卡顿 的现象，是一个比较典型的问题，尤其是在 DX12 刚推出时的许多游戏中。这种现象的根本原因主要与 DirectX 12 的设计特点 和 游戏引擎的实现方式 有关。以下是对这种现象的原理分析以及一些可能的解决方案。
1. 为什么 DX12 会导致 CPU 占用率变高？
（1）DX12 的低级 API 特性
DX12 是一个低级别的图形 API，它相比 DX11 提供了更大的灵活性，但也将许多原先由驱动程序处理的任务交给了游戏引擎和应用程序。这意味着：
更多的工作由 CPU 承担：DX12 需要开发者显式管理资源、同步和命令队列，这些任务会增加 CPU 的负担。多线程优化：DX12 的多线程能力允许多个线程录制命令缓冲区（Command Buffer），从而更有效地利用多核 CPU。但如果实现不当，多线程工作可能导致 CPU 的负载增加。简单来说，DX12 将更多的工作从驱动程序层转移到了应用层，导致 CPU 的占用率显著增加。
（2）CPU 线程调度的不平衡
DX12 的多线程能力需要开发者显式管理。如果游戏引擎的多线程实现不够完善，可能会出现以下问题：
主线程压力过大：尽管 DX12 支持多线程录制命令缓冲，但如果游戏引擎没有很好地分配任务，主线程可能仍然是瓶颈。线程间同步开销：多线程录制命令缓冲区需要线程间的同步，如果处理不当，可能导致高昂的线程切换和同步开销，从而进一步增加 CPU 占用。（3）资源管理的复杂性
在 DX11 中，显存管理（如资源绑定和内存分配）由驱动程序自动处理，而在 DX12 中，这些任务需要游戏引擎或开发者手动管理。错误或低效的资源管理可能导致：
CPU 过度忙碌：CPU 花费更多时间管理资源，而不是用于其他任务。GPU 利用率降低：如果 CPU 不能及时为 GPU 准备数据，GPU 可能会出现等待状态。2. 为什么 GPU 占用率反而降低了？
（1）CPU 成为瓶颈
在 DX12 下，GPU 的工作效率高度依赖于 CPU 的任务分发效率。如果 CPU 处理任务的速度不够快（例如命令缓冲录制或资源绑定延迟），GPU 就会因为等待数据而处于低利用率状态。这种情况被称为 “CPU 限制”（CPU-bound）。
（2）GPU 的优化未充分利用
虽然 DX12 理论上可以让 GPU 更高效地运行，但以下情况可能导致 GPU 利用率未达到预期：
渲染管线优化不足：游戏引擎可能没有充分利用 DX12 的高级功能（如异步计算、细粒度命令队列管理），导致 GPU 的潜力被浪费。资源绑定问题：如果资源绑定不够高效，GPU 可能因为频繁的资源切换而降低利用率。（3）帧率提高导致 GPU 负担下降
在一些场景中，DX12 优化了 CPU 的工作效率，从而提高了帧率。但由于帧率的提高，单帧内 GPU 的工作量实际上可能减少。例如：
如果 DX11 下 GPU 每帧运行 16ms（60 FPS），而 DX12 提高到 12ms（80 FPS），单帧 GPU 的工作时间就会减少，从而在统计上表现为 GPU 占用率下降。3. 为什么会出现卡顿？
尽管 DX12 提高了帧数，但时有卡顿的现象，可能是以下原因导致的：
（1）CPU 和 GPU 的同步问题
DX12 的显式同步特性要求开发者手动管理 CPU 和 GPU 的任务。如果同步不当，例如：
CPU 提交任务过慢：导致 GPU 闲置，帧时间不均匀。线程同步冲突：多线程录制命令缓冲区时，如果线程间竞争资源，可能导致帧率不稳定。这种不均匀的帧时间会导致 瞬时卡顿，即使平均帧率较高。
（2）资源加载或状态切换问题
在 DX12 下，错误或低效的资源管理可能导致：
资源加载卡顿：例如纹理、网格或渲染目标切换时，GPU 可能需要等待资源上传或转换。显存不足：显存管理不当可能导致资源频繁从主内存传输到显存，引发卡顿。（3）驱动程序或游戏引擎优化不足
驱动问题：DX12 的性能优化需要 GPU 驱动的支持。如果驱动程序的 DX12 实现不够成熟，可能导致性能波动。游戏引擎问题：一些游戏的 DX12 实现可能并不完善，尤其是在早期版本中，常见的问题包括多线程优化不足、资源管理低效等。4. 如何解决这些问题？
（1）尝试不同的图形 API
如果 DX12 带来的卡顿问题无法接受，可以尝试切换回 DX11 或 Vulkan。尽管 DX12 提高了帧率，但 DX11 的驱动程序通常更成熟，有更稳定的表现。（2）调整游戏设置
降低 CPU 负担：减少 CPU 开销较高的设置（如视距、物理效果、AI 数量等）。减少 GPU 状态切换：减少材质种类、纹理分辨率等，降低频繁的资源绑定和切换。（3）更新驱动和游戏版本
DX12 的性能很大程度上依赖于 GPU 驱动程序。如果驱动未优化，可能导致性能问题。游戏开发者可能会通过补丁优化 DX12 的实现，定期更新游戏版本可能解决问题。（4）手动优化硬件资源
确保 CPU 和 GPU 之间的负载平衡。例如，如果 CPU 是瓶颈，可以尝试超频 CPU 或升级到更多核心的处理器。如果 GPU 利用率过低，可以尝试提高分辨率、开启抗锯齿等图形设置，让 GPU 更充分地工作。5. 总结
开启 DX12 后 CPU 占用率变高、GPU 占用率降低 的现象主要归因于以下几点：
DX12 将原本由驱动管理的任务交给了 CPU，增加了 CPU 的负担。多线程管理和同步复杂性增加，可能导致 CPU 成为瓶颈。如果 CPU 不能充分为 GPU 提供数据，GPU 利用率会降低。错误或低效的资源管理、同步问题可能导致帧数波动和卡顿。如何选择？
如果 DX12 带来的帧数提升不足以抵消卡顿问题，可以切换回 DX11，获得更稳定的体验。而对于 DX12 的卡顿问题，未来可能需要依赖游戏开发者和 GPU 驱动厂商的进一步优化。