Low-level Thinking in High-level Shading Languages

因为要反汇编shader代码，所以google了数学函数_sat的知识，发现了一些高级着色语言的优化相关的问题。Low-level Thinking in High-level Shading Languages,地址如下 http://www.luluathena.com/?p=1633 
大意是汇编写shader，代码需要自己来优化。一直都是写HLSL这样的高级语言，编译器自动优化，却发现书写的代码会深深影响所生成的汇编效果。依赖编译器优化，总是那么不靠谱，所以懂点儿优化的程序员还是有市场的。

摘个例子1：
(x + 1.0f) * 0.5f所生成的汇编指令是两句，先add，再mul，很直观。而x*0.5f + 0.5f所生成的汇编指令只有一句，mad。这就是PC上编译器不会帮我们做的事情。由于浮点数的运算有误差，有时候编译器在为代码进行优化时，会由于修改了运算的顺序而导致INF和NAN（且不论编译器，甚至我们自己都会导致这种错误）。

考虑 x = 0.2f 时:
sqrt(0.1f * (0.2f - x)) 返回0
sqrt(0.02f - 0.1f * x) 返回 NaN //由于0.02f - 0.1f*0.2f 返回了一个极小的负值，导致开方出错

例子2：

float AlphaThreshold(float alpha, float threshold, float blendRange)
{
    float halfBlendRange = 0.5f*blendRange;
    threshold = threshold*(1.0f + blendRange) - halfBlendRange;
    float opacity = saturate( (alpha - threshold + halfBlendRange)/blendRange );
    return opacity;
}

对应的汇编代码：

mul r0.x, cb0[0].y, l(0.500000)
add r0.y, cb0[0].y, l(1.000000)
mad r0.x, cb0[0].x, r0.y, -r0.x
add r0.x, -r0.x, v0.x
mad r0.x, cb0[0].y, l(0.500000), r0.x
div_sat o0.x, r0.x, cb0[0].y

而这段代码的精简版本：

// scale = 1.0f / blendRange
// offset = 1.0f - (threshold/blendRange + threshold)
float AlphaThreshold(float alpha, float scale, float offset)
{
    return saturate( alpha * scale + offset );
}

对应的汇编就只有一条。

mad_sat o0.x, v0.x, cb0[0].x, cb0[0].y

 

专注做产品的程序员不应该考虑太多底层优化的东西，而对于引擎程序员的要求，不论GPU还是CPU编程，都应该Low-level Thinking in High-level Languages