Wpływ pętli o zmiennej długości na moduły cieniujące GPU

9

Popularne jest renderowanie treści proceduralnych w GPU, np. W wersji demonstracyjnej (rysowanie pojedynczego kwadratu, aby wypełnić ekran i pozwalanie GPU na obliczenie pikseli).

Marsz Ray jest popularny:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Oznacza to, że GPU wykonuje nieznaną liczbę iteracji pętli na piksel (chociaż możesz mieć górną granicę jak maxIterations).

Jak posiadanie pętli o zmiennej długości wpływa na wydajność modułu cieniującego?

Wyobraź sobie prosty kod psuedokodu:

t = 0.f;
while(t < maxDist) {
    p = rayStart + rayDir * t;
    d = DistanceFunc(p);
    t += d;
    if(d < epsilon) {
       ... emit p
       return;
    }
}

Jak wpływa to na różne główne rodziny GPU (Nvidia, ATI, PowerVR, Mali, Intel itp.)? Shadery wierzchołków, a szczególnie fragmentatory?

Jak można to zoptymalizować?

opengl glsl opengl-es2 raytracing Będzie
źródło
Niestety, na to pytanie zbyt trudno jest odpowiedzieć poprawnie. Chociaż jedna już udzielona odpowiedź wskazuje na takie źródło warte przeczytania (obejmuje dynamiczne rozgałęzianie). +1 za „temat” ..
teodron
1
@teodron nie bądź defetystyczny! Miałem nadzieję, że ktoś powie, że na kartach NVidia piksele ekranowe w blokach 8x8 będą iterować tak głęboko, jak to jest najgłębsze, i że bloki 8x8 pikseli można wykonać w dowolnej kolejności lub coś w tym rodzaju; to nieprawda, to tylko mądrość, którą mam nadzieję, że ludzie będą mogli się dzielić. Linki na Larrabee, hmm, są dość pośrednie.
Czy
Nie wydaje się, żeby rozmawiał o Larrabee, ale facet ze Stanford wygłosił tę samą rozmowę dwa lata później, w 2010 roku ( można to zobaczyć tutaj ). Na podstawie jego danych, biorąc pod uwagę pętlę while, nie rozumiałem, czy piksele, które „kończą” obliczenia wcześniej, nadrabiają jakąkolwiek wydajność. W CUDA wątki czekają na barierę. Analogicznie, co dzieje się z wątkami shaderów?
teodron
@teodron tak, zrozumiałem CUDA i zgłosiłem się do procesorów graficznych; Jestem pewien, że są w zasięgu ręki, ale chciałbym, aby ktoś kompetentny mógł się do nich włączyć; tak czy inaczej, oto coś związanego williamedwardscoder.tumblr.com/post/26628848007/rod-marching
Will

Odpowiedzi:

8

Na GDC 2012 odbyła się miła rozmowa na temat marszu promiennego na odległość GPU (i innych tematów): http://directtovideo.wordpress.com/2012/03/15/get-my-slides-from-gdc2012/

Jeśli chodzi o wydajność, najnowsze karty graficzne (klasy DX11) wykonują shadery na urządzeniach SIMD, które działają w trybie „wątków” 32 (NVIDIA) lub 64 (AMD). Grupy te są różnie znane jako osnowy lub fronty fal. W przypadku jednostek cieniujących piksel każdy wątek jest równy jednemu pikselowi, więc spodziewałbym się, że jednostka SIMD przetwarza coś w rodzaju bloku pikseli 8x4 (NVIDIA) lub 8x8 (AMD). Rozgałęzianie i kontrola przepływu są wykonywane dla poszczególnych fal, więc wszystkie wątki w falach muszą zapętlać tyle razy, ile najgłębszy pojedynczy piksel w tej fali. Maski linii SIMD wyłączą wykonywanie piksli, które już się zakończyły, ale nadal muszą dyskretnie przestrzegać ogólnej kontroli frontu falowego. Oznacza to oczywiście, że system jest znacznie bardziej wydajny, gdy rozgałęzienie jest spójne,

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​obciążenie gałęzi jest wciąż dość wysokie, nawet jeśli wszystkie wątki w gałęzi wavefront działają w ten sam sposób. Widziałem wzrost wydajności w niektórych przypadkach poprzez rozwinięcie pętli w celu amortyzacji części obciążenia oddziału. Oczywiście zależy to od tego, ile pracy wykonujesz w każdej iteracji pętli. Jeśli w korpusie pętli jest wystarczająco dużo „rzeczy”, rozwinięcie nie będzie wygrane.

Nathan Reed
źródło
0

W odniesieniu do dynamicznego rozgałęziania, jedna dodatkowa uwaga (może być oczywista, ale nadal warta uwagi dla niektórych osób): może poważnie wpłynąć na wydajność rozwiniętych pętli (oczywiście nie można rozwinąć pętli, jeśli liczba ciągów jest nie stała) .

Gavan Woolery
źródło
-4

int s = 0;

teraz dla (int k = 1; k <= n; k ++) {s + = k;} jest taki sam jak s = n * (n + 1) / 2

więc ogólnie nie jest to prawdą: D

żyłka
źródło
1
Być może jesteś często krytykowany, ponieważ nikt nie jest pewien, co próbujesz tu przekazać lub co ma to wspólnego z pytaniem.
doppelgreener