GLSL:标量与矢量性能

Question

所有现代GPU都具有标量架构,但着色语言提供了各种矢量和矩阵类型.我想知道,GLSL源代码的标量化或矢量化如何影响性能.例如,让我们定义一些"标量"点:

float p0x, p0y, p1x, p1y, p2x, p2y, p3x, p3y, p4x, p4y;
p0x = 0.0f; p0y = 0.0f;
p1x = 0.0f; p1y = 0.61f;
p2x = 0.9f; p2y = 0.4f;
p3x = 1.0f; p3y = 1.0f;

和它们的向量等价物:

vec2 p0 = vec2(p0x, p0y);
vec2 p1 = vec2(p1x, p1y);
vec2 p2 = vec2(p2x, p2y);
vec2 p3 = vec2(p3x, p3y);

有了这些要点,以下哪些数学上等效的代码将运行得更快？

标量代码:

position.x = -p0x*pow(t-1.0,3.0)+p3x*(t*t*t)+p1x*t*pow(t-1.0,2.0)*3.0-p2x*(t*t)*(t-1.0)*3.0;
position.y = -p0y*pow(t-1.0,3.0)+p3y*(t*t*t)+p1y*t*pow(t-1.0,2.0)*3.0-p2y*(t*t)*(t-1.0)*3.0;

或它的等价矢量:

position.xy = -p0*pow(t-1.0,3.0)+p3*(t*t*t)+p1*t*pow(t-1.0,2.0)*3.0-p2*(t*t)*(t-1.0)*3.0;

？

或者它们在现代GPU上运行速度是否相等？

上面的代码只是一个例子.这种"可矢量化"代码的现实例子可以执行更重的计算,其中更多的输入变量来自全局ins,制服和顶点属性.

Answer 1

最好的选择是对您认为可以与此代码一起使用的所有系统（即 GPU）进行基准测试，并找出哪些系统使用矢量化代码更快，哪些系统使用标量化代码更快。然后，您将编写两个版本的代码（或者更有可能的是多个版本），并编写运行时逻辑以根据正在使用的 GPU/驱动程序切换正在使用的版本。

这当然是一个巨大的麻烦。大多数程序员不会这样做；GPGPU 程序员通常只使用一种服务器/GPU 节点类型，因此他们的代码将专门针对单一架构进行定制。与此同时，在 AAA 游戏工作室（这是唯一有预算和人力来处理此类任务的地方），他们通常只是让 NVidia 和 AMD 自己解决这个问题，NVidia/AMD 会写得更好，这些游戏使用的着色器的更优化版本，将它们添加到驱动程序中，并告诉驱动程序替换为更好的着色器，而不是任何 Gearbox/Bethesda/任何试图加载的着色器。

重要的是，对于您的用例，最好的选择是专注于使代码更易于维护；与任何“过早的优化”相比，这将为您节省更多的时间，并使您的程序运行得更好（我们要明确的是，这基本上就是您正在做的事情）。