openGL之API学习（七十八）SPIR-V

Standard, Portable Intermediate Representation - V (SPIR-V)

OpenGL 4.6的最大变化就是支持SPIR-V，一种用于GPU通用计算和图形学的中间语言，Khronos开发设计，最初是为OpenCL规范准备的，和下一代图形标准Vulkan差不多同时提出，也在不断发展完善。

SPIR-V是一种简单的二元中间语言，用于图形着色和计算内核。SPIR-V模块包含多个入口点，在入口点的调用树中具有潜在的共享函数。每个函数都包含基本块的控制流图（CFG），以及表示结构化控制流的可选指令。加载/存储指令用于访问声明的变量，其中包括所有输入/输出（IO）。绕过加载/存储的中间结果使用静态单一分配（SSA）表示。数据对象是用分层类型信息逻辑表示的：不存在聚合的扁平化或对物理寄存器组的分配等。可选的寻址模型确定是否可以使用常规指针操作，或者内存访问是纯逻辑的。

SPIR-V的目标是：

为出现在khronos shaders/kernels中的所有功能提供一种简单的二进制中间语言。
具有简洁、透明、独立的规范（章节规范和二进制形式）。
很容易映射到其他中间语言。
是API传递给驱动程序以设置着色器/内核的形式。
可以被新的高端语言的前端所瞄准。
允许脱机完成编译和反射的第一步。
足够低的级别，需要反向工程步骤来重新构造源代码。
通过启用共享工具来生成或操作它来提高可移植性。
允许将核心规范与特定于源语言的内置函数集分离。
减少应用程序运行时的编译时间。（在应用程序运行时消除大部分编译时间不是此中间语言的目标。目标特定的寄存器分配和调度仍然需要花费大量时间。）
允许脱机进行一些优化。

SPIR-V工作过程是这样的：

glsl代码是这样的

#version 450in vec4 color1;
in vec4 multiplier;
noperspective in vec4 color2;
out vec4 color;struct S {bool b;vec4 v[5];int i;
};uniform blockName {S s;bool cond;
};void main()
{vec4 scale = vec4(1.0, 1.0, 2.0, 1.0);if (cond)color = color1 + s.v[2];elsecolor = sqrt(color2) * scale;for (int i = 0; i < 4; ++i)color *= multiplier;
}

翻译成SPIR-V是这样的

; Magic:     0x07230203 (SPIR-V)
; Version:   0x00010000 (Version: 1.0.0)
; Generator: 0x00080001 (Khronos Glslang Reference Front End; 1)
; Bound:     63
; Schema:    0OpCapability Shader%1 = OpExtInstImport "GLSL.std.450"OpMemoryModel Logical GLSL450OpEntryPoint Fragment %4 "main" %31 %33 %42 %57OpExecutionMode %4 OriginLowerLeft; Debug informationOpSource GLSL 450OpName %4 "main"OpName %9 "scale"OpName %17 "S"OpMemberName %17 0 "b"OpMemberName %17 1 "v"OpMemberName %17 2 "i"OpName %18 "blockName"OpMemberName %18 0 "s"OpMemberName %18 1 "cond"OpName %20 ""OpName %31 "color"OpName %33 "color1"OpName %42 "color2"OpName %48 "i"OpName %57 "multiplier"; Annotations (non-debug)OpDecorate %15 ArrayStride 16OpMemberDecorate %17 0 Offset 0OpMemberDecorate %17 1 Offset 16OpMemberDecorate %17 2 Offset 96OpMemberDecorate %18 0 Offset 0OpMemberDecorate %18 1 Offset 112OpDecorate %18 BlockOpDecorate %20 DescriptorSet 0OpDecorate %42 NoPerspective; All types, variables, and constants%2 = OpTypeVoid%3 = OpTypeFunction %2                      ; void ()%6 = OpTypeFloat 32                         ; 32-bit float%7 = OpTypeVector %6 4                      ; vec4%8 = OpTypePointer Function %7              ; function-local vec4*%10 = OpConstant %6 1%11 = OpConstant %6 2%12 = OpConstantComposite %7 %10 %10 %11 %10 ; vec4(1.0, 1.0, 2.0, 1.0)%13 = OpTypeInt 32 0                         ; 32-bit int, sign-less%14 = OpConstant %13 5%15 = OpTypeArray %7 %14%16 = OpTypeInt 32 1%17 = OpTypeStruct %13 %15 %16%18 = OpTypeStruct %17 %13%19 = OpTypePointer Uniform %18%20 = OpVariable %19 Uniform%21 = OpConstant %16 1%22 = OpTypePointer Uniform %13%25 = OpTypeBool%26 = OpConstant %13 0%30 = OpTypePointer Output %7%31 = OpVariable %30 Output%32 = OpTypePointer Input %7%33 = OpVariable %32 Input%35 = OpConstant %16 0%36 = OpConstant %16 2%37 = OpTypePointer Uniform %7%42 = OpVariable %32 Input%47 = OpTypePointer Function %16%55 = OpConstant %16 4%57 = OpVariable %32 Input; All functions%4 = OpFunction %2 None %3                  ; main()%5 = OpLabel%9 = OpVariable %8 Function%48 = OpVariable %47 FunctionOpStore %9 %12%23 = OpAccessChain %22 %20 %21              ; location of cond%24 = OpLoad %13 %23                         ; load 32-bit int from cond%27 = OpINotEqual %25 %24 %26                ; convert to boolOpSelectionMerge %29 None              ; structured ifOpBranchConditional %27 %28 %41        ; if cond%28 = OpLabel                                ; then%34 = OpLoad %7 %33%38 = OpAccessChain %37 %20 %35 %21 %36      ; s.v[2]%39 = OpLoad %7 %38%40 = OpFAdd %7 %34 %39OpStore %31 %40OpBranch %29%41 = OpLabel                                ; else%43 = OpLoad %7 %42%44 = OpExtInst %7 %1 Sqrt %43               ; extended instruction sqrt%45 = OpLoad %7 %9%46 = OpFMul %7 %44 %45OpStore %31 %46OpBranch %29%29 = OpLabel                                ; endifOpStore %48 %35OpBranch %49%49 = OpLabelOpLoopMerge %51 %52 None               ; structured loopOpBranch %53%53 = OpLabel%54 = OpLoad %16 %48%56 = OpSLessThan %25 %54 %55                ; i < 4 ?OpBranchConditional %56 %50 %51        ; body or break%50 = OpLabel                                ; body%58 = OpLoad %7 %57%59 = OpLoad %7 %31%60 = OpFMul %7 %59 %58OpStore %31 %60OpBranch %52%52 = OpLabel                                ; continue target%61 = OpLoad %16 %48%62 = OpIAdd %16 %61 %21                     ; ++iOpStore %48 %62OpBranch %49                           ; loop back%51 = OpLabel                                ; loop merge pointOpReturnOpFunctionEnd

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