优化shader程序的一些tips

在写shader的时候，其实一些写法对于其执行影响非常大，而且由于gpu和cpu在架构上的不同，代码的优化思想也不一样，最近一直在写几个shader，为了性能问题，查阅了很多资料，把一些tips总结下来。

首先要树立几个思想：

1.gpu是SIMD的架构，即单指令多数据流架构，即在gpu上同时执行n个数据和执行1个数据的效率是一样的，我们要

尽量的把并行的计算搬到gpu上

2.gpu是以向量计算为基础设计的，也就是说在gpu上执行一个向量乘法和执行一个float的乘法的效率是一样的，

并不向cpu那样要多执行几次

所以

1.尽量把一些计算合并成向量计算，记住一个向量计算和一个float计算那样快！

比如 

float x,y;

x = x * a;

y = y * b;

不如写成 float2 v = float2(x,y);

v = v*float2(a,b);

因为前一种写法是两次乘法计算，而后一种只要1次

2.不要在gpu里面用分支或者条件判断这种语句，尽管大多数gpu 的shader支持这种语法，但是多数gpu里面的

这种控制语句涉及到一些同步等消耗的操作，其实大多数这种语句都可以用数值的方式替代。

比如 你想写

float4 a;if(b > 1){ a.a=1;}else{ a.a =0.5;}

可以改写成

float4 a;float tmp = step(b,1);a = tmp * 0.5 + (1-tmp);

if else可以被step出来的0 或1的乘法代替又比如

float4 a;if(b && c || d && e){ a.a = 1;}else{ a.a = 0.5;}

可以写成

float4 a;float tmp = step(1, (float)b*(float)c + float(d)*float(e));a = tmp + (1-tmp) * 0.5;

&& 我们用转换到float后的乘法代替，||可以被判断加法step 1代替

而这种操作，尤其是shader内置的函数比条件判断和分支的效率要高很多，别忘了，GPU纯粹是为了计算的，而不是

做判断

3.尽量使用shader为我们提供的内置函数，这些内置的函数比我们想象的要快很多，往往应用了某些gpu的特殊

特性。

比如要比较a和b谁大用max（a,b）,还有例如上面反复用的step，虽然你可以写用(float)(a>=1)来替换step（1，a）,

但是这还是没有内置函数更快的，包括常用的saturate（）把一个数归到0-1,总之一句话，如果能用一个内置函数替换

你的某些代码，就尽量替换。而且这些内置函数基本上都是支持对向量操作的，所以如果用step（a,fixed3(1,2,3)）其

实只是一条指令，但是却可以同时返回用a同1 2 3分别比较的结果。

 

4.使用swizzle是非常快的，例float4 a = float4(1,1,1,1)，用a.wz = float2(2，3）要比 a.w=3; a.z=2要高效很多

5.使用合适的数据类型，大部分gpu支持f的数值类型基本上分为fixed half float，分别是12位的定点数，16位的浮

点数以及32位的浮点数，尽可能的选择位数更少的数据类型来加快操作