メリット
- rlistの表現域 16GiBまでは環境非依存に動く
デメリット
- realloc(3)する際に仮想アドレスが変更された場合、memcpy(3)が走る
  - VMページ単位で割り当てている場合、カーネルの助けが有れば削減出来るが、libc側のみの実装の場合にはcopy overheadが生じる
- 暗黙のheap allocator呼び出しを挟むと rlist類の仮想アドレスが変更される可能性がある
  - rlist類を所謂volatile修飾で保護する必要があるが、ISO Fortran的にはどうするべきか？

必要な道具
- pfalloc.f相当のインターフェース
- 返却されたフラグメントの管理構造
  - 効率化のためには、2^nな短いフラグメントはフリーブロックをビットマップ管理する方がよい(アドレス->管理様式のマップも必要)
  - SAD内で、割り当てられたフラグメントの一部をヒープに返却するコードが存在するが、どうするか？
  - 最初期の実装に関しては、返却フラグメントの管理は旧実装と互換にしておくべき

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2024-11-06

_ [FreeBSD]4K 120Hz/144Hzモード

3840x2160 144Hz対応モニタ(BenQ EX321UX)・HDMI2.1対応KVM環境を構築したので、ぬるぬるスクロールを目指してFreeBSD + nvidia-driver環境でも 120/144Hzを試してみたメモ

GT1030(DP-HDMI変換アダプタ経由) + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1
- xrandr(EDID)の3840x2160は、60Hzまで (DP接続の公式スペックが 4K 60Hzまでなので想定通り)

RTX4070SUPER(HDMI2.1接続) + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1
- nvidia-settingのDisplay Device Informationには、Signal: HDMI FRL, Connection Link: Singleと表示 (HDMI2.1接続)
- xrandr(EDID)の3840x2160に 100, 120, 144Hz有り
  - nvidia-settingから、120Hzへ切り替え・画面表示確認
  - ~~nvidia-settingから、144Hzへ切り替え・画面映らず/15秒後自動復帰~~(default設定の不備)
    - /var/log/Xorg.0.logでは、EDID HorizSyncは15.000-255.000 kHzと報告されるが、EDID内の3840x2160 144HzモードはHorizSync 325.873 kHzと報告されている (Range Checkで排除された模様)
      - Screen sectionにて、HorizSyncオプションにて明示的にを15-325.873と記述したら、144Hzに切り替えられるようになった
    - EDID取得のHorizSync上限が255になっていることから、EDIDが間違っているのではなく表現域の上限に当たっている気がする
      - EDID Display Range Limits Descriptorの仕様を流し読みした範囲では、Horiz Sync Min/Maxはそれぞれ 8bitで1〜255を表現、修飾ビット2bitでMin/Maxにオフセット255加える仕様なので、nvidia-driverドライバがデコードし損ねてる？
- xdm/XorgでKVM非選択状態での起動に関して
  - 3840x2160 120/144Hz設定だと、nvidia-modeset: WARNING: GPU:0: HDMI FRL link training failed.が発生し、KVMを選択しても画面が写らない (KVMが答えるDisplay EDID自体は認識している)
    - KVM選択後、Ctrl+RでXorgを再起動すると問題なく映る状態になる
    - HDMI FRL接続確立時に、トレーニング信号で通信するモニタが必要な模様… (HDMI FRL確立後は、KVMを切り替えても問題は起きない)
  - 3840x2160 60Hz設定だと、HDMI2.0互換のTDMS接続で立ち上がり、KVM選択後問題なく映る
    - nvidia-settingで120/144Hzに切り替えた時点で、HDMI FRL接続に移行する

RTX A400(DP-HDMI変換アダプタ経由) + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1
- xrandr(EDID)の3840x2160に 100, 120, 144Hz有り (144Hzが入るかは、DP-HDMI変換アダプタに依存)
- X.orgにて、100, 120, 144Hzは写らない (モニタ側ではNo signal扱い)
  - nvidia-settingのDisplay Device InformationにはDisplayPort 4lanes @ 5.40Gbpsと表示されているので、DP1.2で認識されている？

RTX A400(DP1.4ケーブル経由) + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1
- xrandr(EDID)の3840x2160に 100, 120, 144Hz有り (DP2.1・144Hz対応モニタなので当然なのだが)
- X.orgにて、100, 120, 144Hzは写らない (モニタ側ではNo signal扱い) RTX4070SのHDMI出力なら120Hz普通に映るのに何故 Orz

試験したRTX A400について

ASK扱いのRTX Quadroシリーズの Ampere/GDRR6 4GB/1スロット/miniDP1.4a x4なカード
- 国内流通では、ELSA扱いのカードもあるが、同一基盤？
- X.orgで4K120Hzが確認済みのRTX 4070SUPER(Ada Lovelace・DP1.4a x3 + HDMI2.1a x1)の一世代前のGPU
- カタログには、miniDP1.4にて 4096x2160 @ 120Hzでの 4画面出力をサポートするとあるので、DisplayPortなら3840x2160 120Hzは問題なく動くはず
DP1.4接続時は、カード付属の純正miniDP-DPアダプタ + Elecom DP1.4ケーブル
DP-HDMI変換アダプタは二種類試験
- EDIDに144Hzが出る構成 - カード付属の純正miniDP-DPアダプタ + MCO DP1.4-HDMI2.1アダプタ(8K60Hz/4K120Hz対応)
- EDIDが120Hzまでの構成 - CableMatters miniDP to 8K HDMI Adapter (101101-BLK)
まだWindows機には挿してないので、Windows11での動作は未確認

EDID Display Range Limits Descriptor(EDID HorizSync)の考察

規格的には、Maximum Horiz SyncはkHz単位で1〜255と256〜510の表現モードがある (8bit整数値 + 1bitフラグで表現)
RTX4070SUPER(HDMI2.1接続)にて、Dual bootのWindows11は問題なく144Hz設定が出来ている
- X.orgでは、nvidia driver 550の検出するEDID HorizSyncは、15-255kHzと報告され、3840x2160 144HzモードはHorizSync検査で無効モードになる模様 (HorizSyncのoverrideで問題なく動作するようになる)
EDID Maxmum HorizSyncが 255になっている件への仮説
- EDID Display Range Limits Descriptorの記述が正しくない(Display firmware側のバグ)が、Windows11は無視して動いている
- nvidia driver 550が、EDID Display Range Limits Descriptorのデコードに失敗している(nvidia driver側のバグ)
- nvidia driver 550のMax HorizSyncの内部表現が8bitで最大値に丸められている(nvidia driver側の高リフレッシュレートサポートの不足)

追試(1)

RTX4070SUPER(DP-HDMI変換アダプタ経由HDMI2.1接続) + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1
- 使用アダプタは、(株)ミヨシのDP-HDA8K1/BK-A
- nvidia-settingのDisplay Device Informationには、Signal: DisplayPort, Connection Link: 4 lanes @ 5.40Gbpsと表示 (DP1.2接続)
- xrandr(EDID)の3840x2160に 100, 120, 144Hz有り
- nvidia-setting上から、120・144Hz設定に問題なく切り替え可能
  - /var/log/Xorg.0.logではEDID HorizSyncは15.000-255.000 kHzと報告されている (HDMI2.1接続時と同様)
  - 追加の設定無しに144Hzに切り替えられた (HDMI2.1接続時と挙動が異なる/DPとHDMIでnvidia driver内のモード検査が異なる？)
  - AllowGSYNCCompatible=Onディレクティブを付与しても、G-SYNCが有効にならない
- 当該DP1.2-HDMI2.1アダプタは、4K 144Hzで映せることが確認出来た

追試(2)

RTA A400(同梱miniDP-DPアダプタ + DP-HDMI変換アダプタ経由HDMI2.1接続) + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1
- 使用DP-HDMIアダプタは、追試(1)で用いた(株)ミヨシのDP-HDA8K1/BK-A
- nvidia-settingのDisplay Device Informationには、Signal: DisplayPort, Connection Link: 4 lanes @ 5.40Gbpsと表示 (DP1.2接続)
- xrandr(EDID)の3840x2160に 100, 120, 144Hz有り
- nvidia-setting上から、120Hz設定に一度だけ切り替え成功 (起動直後？)
  - 120 → 144Hzに切り替え失敗後の120Hz復帰後にブラックアウト、Xorg再起動後も120Hzへの切り替えは成功しない(画面暗転のまま)
  - miniDP-DPケーブルを挟んだ動作が不安定？ (当該DP-HDMIアダプタは、RTX4070SUPERとの組み合わせで144Hzまで動作確認済み)
  - miniDPポートは他3ポートあるので、ポートの個体差の可能性は？
    - コネクタ並び順とnvidia driverが識別する出力番号が綺麗な並びになっていないので、設定変更が面倒… Orz

追試(3)

Windows11機 + RTX A400 on x16 slot(Nvidia driver 553.24)での3840x2160での動作検証 ... 普通に動く模様

RTX A400 + CableMatters miniDP to 8K HDMI Adapter (101101-BLK) + HDMI2.1 KVM
- リフレッシュレートメニューは120Hzまで (Xorg上の動作と同様)
- G-SYNCの設定メニューは現れない

Mode	Rate	表示	備考
RGB/SDR	60	○	default 動作
RGB/HDR	60	○	10bitRGB動作
RGB/SDR	120	○
RGB/HDR	120	○	10bitRGB動作

RTX A400 + 同梱miniDP-DPアダプタ + MCO DP1.4-HDMI2.1アダプタ + HDMI2.1 KVM
- リフレッシュレートメニューは144Hzまで (Xorg上の動作と同様)
- G-SYNCの設定メニューは現れない

Mode	Rate	表示	備考
RGB/SDR	60	○	default 動作
RGB/HDR	60	○	10bitRGB動作
RGB/SDR	120	○
RGB/HDR	120	○	10bitRGB動作
RGB/SDR	144	○
RGB/HDR	144	○	10bitRGB動作

RTX A400 + 同梱miniDP-DPアダプタ + DP1.4ケーブル
- リフレッシュレートメニューは144Hzまで
- G-SYNCの設定メニューが現れる

Mode	Rate	表示	備考
RGB/SDR	60	○	default 動作
RGB/HDR	60	○	10bitRGB動作
RGB/SDR	120	○
RGB/HDR	120	○	10bitRGB動作
RGB/SDR	144	○
RGB/HDR	144	○	10bitRGB動作

追試(4)

GTX1650 SP V2 on x1 slot(DP-HDMI変換アダプタ経由HDMI2.1接続) + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1
- 使用アダプタは、(株)ミヨシのDP-HDA8K1/BK-A
- nvidia-settingのDisplay Device Informationには、Signal: DisplayPort, Connection Link: 4 lanes @ 5.40Gbpsと表示 (DP1.2接続)
- xrandr(EDID)の3840x2160に 100, 120, 144Hz有り
- nvidia-setting上から、120・144Hz設定に問題なく切り替え可能
  - /var/log/Xorg.0.logではEDID HorizSyncは15.000-255.000 kHzと報告されている
  - 追加の設定無しに144Hzに切り替えられた
- nvidia-setting上には、G-SYNCのcheckboxは現れない
  - AllowGSYNCCompatible=Onディレクティブを付与しても、G-SYNCが有効にならない
- RTX A400で動かない理由が、ますます分からなくなった

追試(5)

RTA A400(同梱miniDP-DPアダプタ + DP-HDMI変換アダプタ経由HDMI2.1接続) + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1
- 使用DP-HDMIアダプタは、追試(1)で用いた(株)ミヨシのDP-HDA8K1/BK-A
- ホスト環境は、追試(3)で使用したWindows11機に構築(FreeBSD 14.2-STABLE)
- 追試(2)と同様に、120/144Hzモードへの切り替えでは画面暗転のまま映らず → 動作が安定しないのは、nvidia driverのsoftwareの問題の模様
  - 2024/11/17時点で最新のβ版 560.28.03を導入してみると、問題なく映るようになった
  - G-SYNCに関しては追試(3)(4)と同様なので、当該DP-HDMIアダプタはAdaptive Sync/VRRサポートしていない模様

検証課題

~~MCO DP1.4-HDMI2.1アダプタをRTX4070Sに接続した試験 (DP-HDMIアダプタの4K120Hz対応の検証)~~
~~RTX A400をWindows機に挿して、Windwos上での動作確認 (RTX A400の4K120Hz・144Hz動作確認)~~
RTX A400にてDP直結配線での追試 (以前の試験は活線差し替えで経路変更しているので、Cold Startを検証すべき)
1slotカードの予備品ELSA GTX1650 SP V2で検証 (HDMI側は2.0bだが、DP側は1.4なので 4K 120Hz動作をサポートするはず・基盤サイズ/TDPとものRTX A400より大きいので当方の用途的にはあまり使いたく無いのだが…)
~~RTX A400で120/144Hz動作を確認できたWindows11機にFreeBSD/Xorgを導入して検証する~~
- nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1では、安定した120/144Hz切り替え動作を確認出来ない・β版 560.28.03にて、120/144Hz切り替え動作確認 → nvidia-drverの問題の模様
- RTX A400 + nvidia-drm-61-kmod-550.127.05_1にて、DP直結配線で動作が安定しなかった件も nvidia-driverの問題だったと推定される

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