В мире графических вычислений, особенно в контексте шейдеров Vulkan, эффективное управление потоком является ключевым аспектом оптимизации производительности. Одной из сложностей, с которой сталкиваются разработчики, является расхождение циклов, когда несколько исполнительных единиц одновременно проходят через различные итерации цикла, что может привести к непредсказуемым результатам и снижению производительности.
Проблема расхождения циклов часто возникает в параллельных вычислениях, особенно при использовании SIMD (Single Instruction, Multiple Data) шейдеров. В контексте Vulkan, где шейдеры выполняются на графических процессорах (GPU), расхождение циклов становится критическим аспектом оптимизации, так как шейдеры должны быть выполнены параллельно на большом количестве исполнительных единиц.
Один из методов решения этой проблемы был представлен в работе, направленной на разработку эффективного планировщика управления потоком в шейдерах Vulkan. Faith Ekstrand, инженер компании Collabora, выделила эту проблему и предложила новый подход к управлению расхождением циклов в шейдерах Vulkan.
В этой работе предложен новый подход к управлению расхождением циклов, который представляет собой пересчет операций подгруппы на каждом базовом блоке кода при сходимости исполнительных единиц. Faith Ekstrand внесла значительный вклад в разработку этого подхода, обеспечивая его эффективность и предсказуемость исполнения.
Этот подход позволяет эффективно решать проблему расхождения циклов в шейдерах Vulkan, обеспечивая максимальную производительность и предсказуемость исполнения. Используя новый планировщик управления потоком, разработчики могут оптимизировать свои шейдеры, учитывая особенности параллельного выполнения на GPU.
Однако, в контексте работы с GPU NVIDIA, сталкивались с вызовом эффективной реализации этой концепции. На GPU NVIDIA, управление расхождением циклов работает по-другому. Вместо структурированных инструкций управления потоком или на основе адреса инструкций, аппаратное обеспечение NVIDIA Volta+ полностью неструктурировано. Это означает, что компилятор должен создать необходимую структуру из примитивов барьеров.
Фейт Экстранд (Faith Ekstrand) и ее команда из Collabora столкнулись с вызовом эффективной реализации управления потоком на GPU NVIDIA и представили новый подход к решению этой проблемы. Их исследования и разработки в области управления расхождением циклов в шейдерах Vulkan привели к созданию нового планировщика управления потоком, который эффективно работает на GPU NVIDIA, обеспечивая максимальную производительность и предсказуемость исполнения.
В целом, работа Фейт Экстранд и ее команды представляет собой важный шаг в направлении создания эффективных и предсказуемых шейдеров для Vulkan API, а также в области оптимизации производительности графических приложений на GPU NVIDIA.
Ссылка: https://www.collabora.com/news-and-blog/blog/2024/04/25/re-converging-control-flow-on-nvidia-gpus/
