DXIL之类型体系

DXIL之类型体系

  DXIL 中大部分 LLVM 类型系统的构造都是合法的。

基本类型

支持以下基本类型：

• void
• metadata
• i1, i8, i16, i32, i64
• half, float, double

SM6.0 假设原生硬件支持 i32 和 float 类型。
i8 仅在一些内置函数中用于表示掩码、枚举常量值或元数据，它不支持在着色器中进行内存访问或计算。

HLSL 中的 min12int、min16int 和 min16uint 数据类型被映射为 i16。

在 SM6.0 中，half 和 i16 被视为对应的 DXBC min-precision 类型（min16float、min16int/min16uint）。

HLSL 编译器优化器将 half、i16 和 i8 数据视为硬件原生支持的数据类型；也就是说，饱和度、范围裁剪以及 INF/NaN 处理都按照 IEEE 标准进行。这样的语义允许优化器重用 LLVM 优化 passes。

硬件对于双精度（double）的支持是可选的，并且由 RequiresHardwareDouble CAP 位进行保护。

硬件对于 i64 的支持是可选的，并且由 CAP 位进行保护。

向量 Vectors

  HLSL 向量会被标量化。它们不参与计算，但可以在声明中存在，以将原始变量布局传达给工具、调试器和反射机制。

  未来的 DXIL 可能会增加对于 <2 x half> 和 <2 x i16> 向量的支持，或是提供关于打包相关 half 和 i16 数量的提示。

矩阵 Matrics

  矩阵会被降低为向量，并且不会被指令引用。它们可以在声明中存在，以将原始变量布局传达给工具、调试器和反射机制。

数组 Arrays

   指令只能引用一维基本类型数组。然而，复杂的数组，例如多维数组或用户定义类型，可以存在以将基本变量布局传达给工具、调试器和反射机制。

用户定义的类型

  原始的 HLSL 用户自定义类型（UDT）会被降级，不会被指令引用。然而，它们可以在声明中存在，以将原始变量布局传达给工具、调试器和反射机制。某些资源操作会返回“分组”UDT，用于将多个返回值组合在一起；这样的UDT会立即被“解构”，转换为组件，然后被其他指令使用。

类型转换

   LLVM指令支持类型之间的显式转换。

精度限定符

   默认情况下，所有的浮点数 HLSL 操作被视为“快速”或非精确的操作。HLSL 和驱动程序编译器可以对这些操作进行重构。非精确的 LLVM 指令包括：fadd、fsub、fmul、fdiv、frem、fcmp，它们都标有“快速”数学标志。

   HLSL 中的 precise 类型限定符要求所有对值有贡献的操作在进行优化时都需要遵守 IEEE 标准。编译器开关 /Gis 隐式地将所有变量和值声明为 precise 类型。

   精确行为在 LLVM 指令中以不设置“快速”数学标志的方式表示：fadd、fsub、fmul、fdiv、frem、fcmp。每个与计算精确值相关的调用指令都用 dx.precise 元数据进行注释，指示驱动程序编译器不得执行不符合 IEEE 标准的优化操作。

类型注释

   在DXIL中，用户自定义类型可以用于为结构字段“附加”其他属性。例如，DXIL可以包含用于反射目的的结构和函数的类型注释。

namespace MyNameSpace {
  struct MyType {
      float field1;
      int2 field2;
  };
}

float main(float col : COLOR) : SV_Target {
  .....
}

!dx.typeAnnotations = !{!3, !7}
!3 = !{i32 0, %"struct.MyNameSpace::MyType" undef, !4}
!4 = !{i32 12, !5, !6}
!5 = !{i32 6, !"field1", i32 3, i32 0, i32 7, i32 9}
!6 = !{i32 6, !"field2", i32 3, i32 4, i32 7, i32 4}
!7 = !{i32 1, void (float, float*)* @"main", !8}
!8 = !{!9, !11, !14}
!9 = !{i32 0, !10, !10}
!10 = !{}
!11 = !{i32 0, !12, !13}
!12 = !{i32 4, !"COLOR", i32 7, i32 9}
!13 = !{i32 0}
!14 = !{i32 1, !15, !13}
!15 = !{i32 4, !"SV_Target", i32 7, i32 9}
!16 = !{null, !"lib.no::entry", null, null, null}

  类型/字段注释元数据层次结构在DXIL中递归地模仿了LLVM类型层次结构。dx.typeAnnotations是一种类型注释节点的元数据，其中每个节点代表特定类型的类型注释。

   对于每个类型注释节点，第一个值表示注释的类型：

!3 = !{i32 0, %"struct.MyNameSpace::MyType" undef, !4}
!7 = !{i32 1, void (float, float*)* @"main", !8}

!3是一个节点表示一种类型， !7是一种节点表示一种类型。

!dx.typeAnnotations = !{!3, !7}

Idx	type
0	结构体注释
1	函数注释

   第二个值表示名称，第三个值是相应的类型元数据节点。

结构体注解从结构体大小（以字节为单位）开始，然后是字段注解列表：

!4 = !{i32 12, !5, !6}
!5 = !{i32 6, !"field1", i32 3, i32 0, i32 7, i32 9}
!6 = !{i32 6, !"field2", i32 3, i32 4, i32 7, i32 4}

  !4中描述了结构体总大小是12字节，第一个字段放在!5中，第2个字段放在!6中。

   字段注释是一系列由标签号和其值组成的对。字段注释对的定义如下：

Idx	Type
0	SNorm
1	UNorm
2	Matrix
3	Buffer Offset
4	Semantic String
5	Interpolation Mode
6	Field Name
7	Component Type
8	Precise

函数注解是一系列的参数注解：

!7 = !{i32 1, void (float, float*)* @"main", !8}
!8 = !{!9, !11, !14}

每个参数注解包含输入/输出类型，字段注释和语义索引：

!9 = !{i32 0, !10, !10}
!10 = !{}
!11 = !{i32 0, !12, !13}
!12 = !{i32 4, !"COLOR", i32 7, i32 9}
!13 = !{i32 0}
!14 = !{i32 1, !15, !13}
!15 = !{i32 4, !"SV_Target", i32 7, i32 9}

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