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performance - 着色器的 for 循环中的条件中断性能

问题描述

开始学习着色器后，我读到的第一件事是出于性能原因必须尽可能避免（动态）条件分支：显然两个分支都将运行，然后根据条件选择结果。

然而，在查看示例着色器时，我在 Shadertoy 上发现了这个自动立体图着色器。在第 30 行，在 main 函数中，我们可以看到：

for(int count = 0; count < 100; count++) {
    if(uv.x < pWid)
        break;

    float d = getDepth(uv);
    //d = 1.;

    uv.x -= pWid - (d * maxStep);
}

在这里，我们在for循环中有一个条件中断。天真地，基于上面的“无条件分支”，人们会认为它的性能很糟糕，因为每个循环出现都有一个分支（这里是 100）。然而，这种情况并非如此。事实上，将最大循环数从 100 增加到任何巨大的数字对性能没有明显影响。

我们可以取消分支，例如使用以下代码：

for(int count = 0; count < 100; count++) {
    float d = getDepth(uv);
    //d = 1.;

    uv.x -= (pWid - (d * maxStep)) * step(0.0, uv.x-pWid);
}

但随后性能受到更大循环的影响：在 1000 或 10000 时，它会减速到爬行。

（类似地，用breaka替换continue会随着更大的循环而减慢，尽管不会那么多。）

因此，如果它没有运行所有可能的条件分支，那么这里到底发生了什么？在哪些情况下可以使用动态分支而不会影响性能？

标签： performancewebglshader

解决方案

使用现代 GPU，需要着色的（在这种情况下）像素的总工作量被分成瓦片/组，然后瓦片由“warp”/“wavefront”¹处理，这是一组同步运行的线程这意味着处理 tile 的 warp 中的所有线程都运行相同的指令，但数据不同（SIMD）。

想象有一个处理 2x2 像素的扭曲，其中三个像素需要 10 次迭代，但第四个需要 100 次迭代，因此所有线程都运行 100 次迭代，前三个像素的多余 90 次迭代的结果将被“屏蔽”/丢弃所以它不会影响它们的输出，但是当所有线程都完成处理时，整个扭曲可能只会移动到下一个像素。但是，当所有线程在 10 次迭代后退出时，warp 可能会退出并更早移动，因此您将获得性能提升。

您可以在此处找到对上述内容的（稍微）更长的解释。

在这里一窥现代 GPU 上调度/平铺的内部工作原理。

¹ “warp”是 NVIDIA，“wavefront”是 AMD 术语

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