La DOTS booste les jeux mobiles et le développement

ECS replaces object-oriented coding with a data-oriented approach much more appropriate for many parts of gaming applications. It decouples data from processing, eliminating an enormous amount of data scattering and enables true multithreading as events no longer have to be processed sequentially.

For example, two entities might be a bullet and a player, each with references to different attributes like position, spawning, and health data. The entities and the attributes are pure data with no attached functionality. The system applies a function to an entity, such as a motion system to a bullet or a spawning system to a player. This separation of data and function lets Unity create jobs that can be processed in parallel on multiple cores. According to Mike Geig, Unity’s Global Head of Evangelism Content, “Once it clicks, it’s pretty easy to wrap your head around it.”

The benefits of using ECS are significant. Simply because of the way data is organized, it’s easier to write optimized code – thus the tagline, “Performance by default.” Smith added, “Some of the doors that ECS opened showed us how to make better algorithms.” In addition, ECS code is highly reusable, archetypes (unique entities) are tightly packed in memory, and perhaps most importantly, ECS can take advantage of increasing numbers of CPU cores. Today, mainstream CPUs have up to 4-6 physical and 8-12 logical cores, while “enthusiast” CPUs have up to 16 physical and 32 logical cores. Most go unused, but DOTS takes full advantage of them all.

Watch Mike Geig’s 5-part Intro to the Entity Component System (ECS) and C# Job System.

Combiner le code ECS orienté vers les données de l'équipe avec le système de tâches C# de Unity a permis à Tic Toc Games de mettre toujours davantage à profit le traitement et le multithreading multicœurs. Écrire du code thread-safe est difficile, car les situations de concurrence (des threads qui tournent dans un ordre inattendu et entraînent des résultats imprévus) ajoutent leur lot de contraintes, et que le changement de contexte est inefficace.

Mais le système de tâches parvient à gérer tous ces éléments, ce qui permet aux développeurs de Tic Toc de se concentrer sur le code spécifique au jeu. Selon le programmeur en chef, « Chaque tâche nous permet de faire tourner nos systèmes sur de multiples threads et d'utiliser plusieurs cœurs d'un processeur, ce qui nous était jusqu'alors compliqué. L'ECS et le système de tâches nous donnent la capacité d'utiliser presque 100 % des cœurs, ce qui exacerbe notre efficacité. »

Le nouveau compilateur Burst est une technologie de compilateur en LLVM mathématique, qui part des tâches C# pour produire du code machine hautement optimisé pour les capacités de la plateforme cible. Dans le cas du studio Tic Toc, cela signifiait que Garth Smith et son équipe n'avaient pas besoin de perdre du temps à réapprendre et resservir du code complexe bas de gamme pour résoudre les problèmes de performances.

« Avec le compilateur Burst, on a pu faire des hypothèses sur ce qu'on faisait avec l'ECS, ce qui a vraiment accéléré le travail. Nous avons découvert que certaines boucles seraient multipliées par 30 environ, notamment lorsqu'elles se produisent de nombreuses fois dans un frame », explique Garth Smith.

L'équipe a constaté que, lorsque de vastes systèmes interagissent, le compilateur Burst supprime un grand nombre de problèmes d'intégration qu'il faudrait d'ordinaire résoudre pendant la phase d'assurance qualité. « Avec le compilateur Burst, on bénéficie des avantages d'un code écrit à la main sur de nombreuses plateformes, sans avoir à fournir tout le travail nécessaire habituellement », confie-t-il.

Au début, la transition de Tic Toc vers une approche orientée vers les données était hésitante, mais l'équipe la voyait comme un défi amusant à relever. « Une fois que j'avais attrapé le coup avec l'ECS, tout s'est très bien passé. Je crois que tous les membres du studio en ont maintenant une bonne compréhension. Nous aimons ce système et nous l'utiliserons probablement pour tous nos futurs jeux », raconte Garth Smith.

Il a quelques précieux conseils pour les autres développeurs : « Inutile de passer d'un coup à l'ECS. Le changement doit être progressif. Même en ne faisant que de petites opérations, vous bénéficierez d'un gain de performances impressionnant, notamment grâce à la réutilisabilité du code. »

De même, le programmeur recommande de commencer par un prototype avant de passer complètement en production. « Essayez de créer quelque chose de simple, comme dans un game jam, par exemple un jeu de Tetris ou de morpion, peu importe. Ce qui compte, c'est de finaliser un jeu dans l'ECS avant que toute l'équipe passe en phase de production pour l'art et tout le reste. Vous en apprendrez beaucoup rien qu'en réalisant votre premier test. »

Enfin, notre interlocuteur se montre très enthousiaste. « Les joueurs vont vraiment remarquer la différence de sensations et de performances ; nos nouveaux jeux tournent à quasiment 60 IPS, quoi qu'il se passe à l'écran. Je sais qu'ils aimeront forcément les améliorations apportées au gameplay et à la réactivité. »