谁说华而不实？解读Windows Aero

解读Windows Aero微软Windows Vista系统由于生不逢时而惹来了很多不好的名声，很多人更是人云亦云，并仅从其表面主观判断这个系统的好坏，因而出现了很多持有“Aero 无用”或“Aero华而不实”之类的观点的人。

对于全新推出的Windows7操作系统，由于有Vista打下的基础（硬件驱动以及软件的成熟），加上微软在Win7上付出的努力，这个新一代的操作系统获得了不错的反响。

大家都逐渐愿意去关注她，拥抱她。

正好给了我一个机会为Aero 平反。

本文将通过简述Aero的基本工作原理来讲述Aero除了给我们带来华丽的界面之外还给我们带来什么样的好处，并让大家对Windows7有更多的了解。

评价一样事物，不应只看其表面，更应该看清楚它的“心”。

传统桌面渲染模式的缺陷下图的现象相信你非常熟悉：图1为什么会这样？要解析清楚这个，我们就需要了解一下传统的Windows桌面渲染原理。

在Windows Vista之前，Windows只有一个桌面缓存，并且所有的程序窗口都直接在那个缓存上进行渲染。

这样说或许比较抽象，用个比较形象的说法就是，你所看到的整个屏幕上的画面就相当于一张画在一张纸上的画。

对，就是只有一张纸。

这样造成的结果是什么呢？我们再来看。

图2有2个计算器窗口，其中一个被另一个覆盖了一部分窗口内容。

而被覆盖的那个计算器的窗口内容，实际上就只有看得见的那部分（参见图3）。

图2图3这是因为所有窗口都只在一个缓存上直接渲染（绘图）的关系。

试想一下，一张纸上的内容，除了你所能够看到的那些部分之外，还会有什么？所以当我们移动上面的那个计算器窗口的时候，下面那个计算器的窗口就要重绘，整个画面都需要重绘。

而当我们在另一个应用程序上快速来回移动窗口时，由于下面的窗口更新速度太慢，没能及时重绘窗口，从而形成了图1的那种撕裂现象。

与此同时，CPU占用率也会变得很高。

并且最终的桌面渲染是由GDI和GDI+图形引擎来渲染的，在高分辨率的情况下，渲染出来的画面也不够细腻。

传统的桌面渲染由于存在撕裂现象、画面不流畅、CPU占用率高和画面粗糙这些问题，显然不能适应未来的发展，而且所有的这些缺陷在高DPI的显示器下会变得更明显。

Aero的真身——桌面窗口管理器（DWM）桌面窗口管理器与桌面合成桌面窗口管理器（DesktopWindow Manager，DWM）是从Vista开始引入的一个新组件，它使用全新的技术来渲染桌面——桌面合成（Desktop Composition）。

Aero界面是基于DWM的。

开启DWM后，所有窗口都有自己独立的缓存来进行渲染，然后由DWM进行管理并获取所有缓存的内容，再通过桌面合成组合出最终的桌面。

图4桌面合成这就好比用多张独立的画来叠放出一张新的画出来。

如果你懂得图层这个概念就能更好地理解这一点了。

进阶阅读：DWM只会为Top-Level（请意会）的窗口开辟出独立的缓存来渲染。

对于MDI应用程序，它的所有MDI子窗口都会跟主窗口合并为一个窗口，并由DWM开辟出一个缓存来渲染。

也就是说，所有MDI子窗口都不会有独立的渲染缓存。

当今的显卡发展越来越快，性能也越来越强大，可是除了玩3D游戏和多媒体应用之外，显卡的资源根本没有得到充分利用。

而传统的基于GDI引擎的显示技术也很难实现平滑流畅的动画效果，于是，为了更充分地利用显卡的资源以及为用户提供更高的视觉体验，DWM使用了DirectX来渲染桌面。

桌面合成技术结合显卡强大的图形处理能力，为我们带来了这些好处：1. 告别撕裂现象由于每个窗口都有独立的缓存来渲染自身，撕裂现象将不再出现。

同时，以往拖动播放视频的窗口出现的图像跳帧现象也会被杜绝。

现在即使你不停地拖动播放视频的窗口，图象也可以流畅的显示。

2. 更低的CPU占用率桌面合成的设计加上显卡图形处理器（GPU）的运算能力，快速拖动窗体时的CPU占用率会变得很低。

不仅如此，视频播放的CPU占用率也会更低。

3. 实时缩略图使用独立缓存来渲染窗口，窗口不再像图3那样残缺不全，实时更新的窗口缩略图也因此得以实现（如图5）。

实时缩略图能够在一定程度上提高我们的工作效率，Win7的超级任务栏在这方面发挥得很好。

图5实时缩略图4. 更酷、更实用的用户界面仍然以独立缓存为基础，再借助强大的DirectX，诸如毛玻璃窗口边框、Flip3D窗口变换动画（如图6）等动态效果都能轻松实现。

在带给用户前所未有的视觉体验的同时，也具备很好的实用性。

毛玻璃的窗口边框，能让用户更专注于内容；全新的基于实时缩略图的Alt+Tab窗口切换以及Flip3D（组合键：Ctrl+Win+Tab）的3D窗口切换，能让用户轻松遍历所有窗口，窗口切换更直观、更有效率；Win7新增的Aero Peek也同样具备很好的实用性。

图6Flip3D5. 高分辨率支持DWM技术为高分辨率显示器提供更好的支持，而且对于120DPI以上的显示器，画面也依然平滑流畅、细腻。

上面提到，DWM使用DirectX来渲染桌面。

所以开启Aero之后，我们的桌面就相当于一个全屏幕的Direct3D应用程序。

只不过我们玩的不是游戏，而是窗口。

:-)3D桌面因此而得名。

很多人误解了，以为Aero之所以叫3D桌面是因为图6那个3D效果。

错了，其实这是因为Aero使用3D技术来渲染才叫3D桌面的。

（跟朋友交流过后，觉得有必要补充一下这点）小提示：常用的游戏帧速监控软件Fraps，除了能够监控3D游戏的帧速之外，还可以监控Aero界面的帧速哦。

运行Fraps之后，勾选“MonitorAero Desktop(DWM)”（如图7），OK图7全新的显示驱动模型——WDDM说到这里，不得不提一下WDDM（Windows Display Driver Model，Windows显示驱动模型）。

由于DWM使用DirectX来渲染桌面，DWM会与其它的应用程序共享视频内存资源，比如DirectX应用程序、视频回放。

这样会产生一系列的问题，旧的显示驱动模型成为了最大的绊脚石。

于是，全新的Windows显示驱动模型WDDM 便诞生了。

对于WDDM，这里仅简要介绍一下：WDDM是全新的显示驱动架构，它是图形处理器（GPU）和视频内存（显存）的最终所有者，负责显存的管理和GPU资源的调度。

WDDM实现了操作系统和图形卡GPU之间更复杂的资源分配和调度工作，其中一个强大功能就是“虚拟化视频内存”。

视频内存的虚拟化，意味着可以用系统内存来作为显存来使用。

说到这里，你可能会马上想到ATI显卡的HyperMemory技术和Nvidia显卡的TurboCache 技术。

从效果上是有点像，但又有所不同。

WDDM的视频内存虚拟化，使得显存用完了，可以自动使用系统内存作为显存使用，系统内存也用完了，可以用虚拟内存（当然，这种情况很少会出现）。

通过WDDM，视频内存的资源能得到更好的管理和分配。

以前几乎不可能稳定地运行多个三维应用程序；也很容易会出现一个DirectX应用程序耗尽其他应用程序的资源的情况。

使用WDDM之后，这种情况将很难发生。

小提示：很多人都习惯通过dxdiag.exe来查看显卡的显存大小。

可是，在Vista/Win7下，你却看到它显示的显存大小竟然远远超出显卡的实际显存大小。

比如我的移动版ATI x1300显卡，明明只有64MB显存，却显示有1534MB显存。

是系统问题吗？相信聪明的你看到这里已经明白这是谁的“杰作”了。

对！就是WDDM。

WDDM还针对显示器驱动程序挂起的情形提供了容错措施。

这样使得系统能够在检测到系统挂起后再次重启显示器驱动程序，而无需重启系统。

小提示：试过在Vista/Win7下屏幕出现短暂黑屏，然后任务栏右下角提示“显示器驱动程序已停止响应，并且已成功恢复”的情况吗？这种情况一般是显卡驱动问题。

重要的是，这种情况表明WDDM的可靠性设计可以很好地发挥作用，如果是XP出现类似情况的话，估计早就崩溃了。

WDDM除了解决了DWM技术所产生的问题之外，还为系统提供了非常高的健壮性和可靠性。

当然，其他的3D程序都能从中获益。

Aero基于DWM，而DWM又基于WDDM。

在提供华丽外表的同时，Aero 界面与很多强大的技术基础紧密相连，给我们带来了很多实实在在的好处。

掌控桌面窗口管理器现在，大家都已经对Aero界面有了很清晰的了解。

我们再来看看如何更好地掌控Aero，也就是桌面窗口管理器（DWM）。

在任务管理器里看到dwm.exe这个进程了吗？对，这个就是桌面窗口管理器的进程。

不过，禁用Aero（关闭DWM）可不是直接在任务管理器结束这个进程哦。

正确的方法应该是：按下Win+R组合键，调出“运行”，输入“Services.msc”（不含引号），回车后，打开了“服务”。

然后找出“Desktop Window Manager Session Manager”这个服务（如图8），在工具栏上有几个操控按钮分别可以对这个服务执行“启动”、“停止”、“重启”这些操作，你可以在这里通过“停止”来随时禁用Aero界面（注意：关闭Aero界面意味着关闭桌面合成，桌面渲染方式会退回到传统的渲染方式），重新开启只需再次启动这个服务。

有时候某些程序因为不兼容Aero界面而在运行的时候自动禁用了Aero，可是，当关闭程序之后，可能会出现Aero界面无法自动恢复的问题。

重启Windows 吗？注销？不必！在“服务”那里用“重启服务”来重新启动DWM即可。

图8有些不兼容Aero界面的程序未必会在启动的时候能够让Windows判断出要自动关闭Aero，这个时候，我们可以通过“兼容性”设置来为这些程序设置一下：鼠标右击主程序文件或者其快捷方式，转到“兼容性”标签页，勾选“禁用桌面元素”（如图9）并确定保存设置即可（这个选项的英文原文是“Disable desktop composition”，也就是“禁用桌面合成”，不得不说，中文版实在翻译得不太好……）。

图9Windows 7的改进与硬件要求关于Windows7相对于WindowsVista在Aero方面的改进，这里仅略微简述一下。

WDDM 1.1——更完善的显示驱动模型基于种种原因，在Vista里，Aero的实现使得在GDI的图形处理方面没有了硬件加速特性。

由于很多应用程序仍然使用GDI图形引擎来进行图形渲染，用户因此感觉到Vista运行某些应用程序比XP慢。

Windows7里全新的WDDM1.1（Vista是WDDM1.0）驱动模型对此作出了改进，GDI渲染重新获得了硬件加速特性，大部分的窗口操作会变得比Vista 更流畅。

顺带说一下，在2D和文字的渲染方面，Windows7新增了名为Direct2D和DirectWrite的技术来取代老旧的GDI引擎（Vista用户可以通过补丁升级获得这2个特性），这2个技术都能通过GPU加速来获得更快速的渲染性能以及更高的渲染质量。