🎮 Shader 编译器优化实战

01Shader编译器概述

• GPU渲染管线简介
• 编译器作用与地位
• HLSL/GLSL/MSL概览

02编译器前端基础

• 词法&语法分析入门
• 抽象语法树AST构建
• 符号表与作用域

03中间表示(IR)设计

• 为什么需要IR
• SSA / CFG形式
• AST到IR转换

04类型系统与语义分析

• float/int/sampler
• 类型检查与隐式转换
• 语义错误处理

05控制流分析

• 分支与循环
• 控制流图CFG构建
• 不可达代码消除

06数据流分析

• 到达定值分析
• 活跃变量分析
• 常量传播与折叠

07死代码消除

• 基于数据流检测
• 死代码消除算法
• Shader特殊场景

08常量折叠与传播

• 编译期常量计算
• 常量传播优化
• Shader实际应用

09公共子表达式消除CSE

• 局部CSE与全局CSE
• 值编号技术
• Shader收益分析

10循环优化

• 循环不变代码外提
• 循环展开
• 循环向量化

11函数内联

• 内联收益与代价
• 启发式策略
• Shader特殊考量

12寄存器分配

• 寄存器压力分析
• 图着色分配
• 线性扫描分配

13指令调度

• 指令延迟与吞吐量
• 列表调度算法
• VLIW指令打包

14纹理与采样器优化

• 纹理坐标计算优化
• 采样器状态合并
• 纹理LOD优化

15数学运算优化

• 强度削弱(mul→add)
• 倒数/平方根近似
• 三角函数优化

16精度管理

• float/half/fixed选择
• 精度推导与降级
• 精度优化陷阱

17条件执行优化

• 谓词化技术
• 分支避免策略
• Select指令利用

18向量化优化

• 标量到向量转换
• 向量打包/解包
• SIMD利用

19内存访问优化

• 统一内存访问
• 本地数据共享LDS
• 带宽优化策略

20编译器后端概述

• 指令选择
• 指令调度
• 寄存器分配·代码发射

21目标代码生成

• IR到目标指令映射
• 指令编码
• 二进制生成

22HLSL编译器优化实践

• dxc编译器架构
• HLSL特有优化pass
• Shader Model 6.x

23GLSL编译器优化实践

• glslangValidator
• spirv-opt
• SPIR-V·Vulkan优化

24MSL编译器优化实践

• Metal Shader编译器
• Metal性能调优
• GPU Family优化

25调试与性能分析工具

• Shader调试器
• GPU性能计数器
• Shader反汇编分析

26编译器测试与验证

• 正确性测试
• 性能回归测试
• 模糊测试Fuzzing

27高级优化技术

• 自动微分在Shader
• 机器学习优化决策
• 多阶段编译

28跨平台Shader编译

• SPIR-V通用中间格式
• HLSL→GLSL转换
• MSL桥接方案

29Shader编译器未来趋势

• JIT与AOT
• 可微分渲染&编译器
• AI辅助Shader生成

30综合实战

• 源码到优化二进制
• 完整优化pass管道
• 性能对比与调优