爲什麼更高版本的Cg編譯器使用更多指令來生成着色器？

Question

我有一個着色器，看起來像這樣：

void main(in float2    pos   : TEXCOORD0, 
      in uniform sampler2D data  : TEXUNIT0, 
      in uniform sampler2D palette  : TEXUNIT1, 
      in uniform float  c, 
      in uniform float  th0, 
      in uniform float  th1, 
      in uniform float  th2, 
      in uniform float4  BackGroundColor, 
      out float4    color  : COLOR 
     ) 
{ 
    const float4 dataValue = tex2D(data, pos); 
    const float vValue = dataValue.x; 
    const float tValue = dataValue.y; 

    color = BackGroundColor; 
    if (tValue <= th2) 
    { 
     if (tValue < th1) 
     { 
      const float vRealValue = abs(vValue - 0.5); 
      if (vRealValue > th0) 
      { 
       // determine value and color 
       const float power = (c > 0.0) ? vValue : (1.0 - vValue); 
       color = tex2D(palette, float2(power, 0.0)); 
      } 
     } 
     else 
     { 
      color = float4(0.0, tValue, 0.0, 1.0); 
     } 
    } 
} 

，我編譯它是這樣的：

cgc -profile arbfp1 -strict -O3 -q sh.cg -o sh.asm 

現在，不同版本的CG編譯器產生不同的輸出。

• CGC版本2.2.0006是使用18個指令編譯的着色器到一個彙編程序代碼：

  !!ARBfp1.0 
  PARAM c[6] = { program.local[0..4],{ 0, 1, 0.5 } }; 
  TEMP R0; 
  TEMP R1; 
  TEMP R2; 
  TEX R0.xy, fragment.texcoord[0], texture[0], 2D; 
  ADD R0.z, -R0.x, c[5].y; 
  CMP R0.z, -c[0].x, R0.x, R0; 
  MOV R0.w, c[5].x; 
  TEX R1, R0.zwzw, texture[1], 2D; 
  SLT R0.z, R0.y, c[2].x; 
  ADD R0.x, R0, -c[5].z; 
  ABS R0.w, R0.x; 
  SGE R0.x, c[3], R0.y; 
  MUL R2.x, R0, R0.z; 
  SLT R0.w, c[1].x, R0; 
  ABS R2.y, R0.z; 
  MUL R0.z, R2.x, R0.w; 
  CMP R0.w, -R2.y, c[5].x, c[5].y; 
  CMP R1, -R0.z, R1, c[4]; 
  MUL R2.x, R0, R0.w; 
  MOV R0.xzw, c[5].xyxy; 
  CMP result.color, -R2.x, R0, R1; 
  END 
  # 18 instructions, 3 R-regs 
  

• CGC版本3.0.0016被編譯的着色器到使用23個指令的彙編代碼：

  !!ARBfp1.0 
  PARAM c[6] = { program.local[0..4], { 0, 1, 0.5 } }; 
  TEMP R0; 
  TEMP R1; 
  TEMP R2; 
  TEX R0.xy, fragment.texcoord[0], texture[0], 2D; 
  ADD R1.y, R0.x, -c[5].z; 
  MOV R1.z, c[0].x; 
  ABS R1.y, R1; 
  SLT R1.z, c[5].x, R1; 
  SLT R1.x, R0.y, c[2]; 
  SGE R0.z, c[3].x, R0.y; 
  MUL R0.w, R0.z, R1.x; 
  SLT R1.y, c[1].x, R1; 
  MUL R0.w, R0, R1.y; 
  ABS R1.z, R1; 
  CMP R1.y, -R1.z, c[5].x, c[5]; 
  MUL R1.y, R0.w, R1; 
  ADD R1.z, -R0.x, c[5].y; 
  CMP R1.z, -R1.y, R1, R0.x; 
  ABS R0.x, R1; 
  CMP R0.x, -R0, c[5], c[5].y; 
  MOV R1.w, c[5].x; 
  TEX R1, R1.zwzw, texture[1], 2D; 
  CMP R1, -R0.w, R1, c[4]; 
  MUL R2.x, R0.z, R0; 
  MOV R0.xzw, c[5].xyxy; 
  CMP result.color, -R2.x, R0, R1; 
  END 
  # 23 instructions, 3 R-regs 
  

奇怪的是，對於CG 3.0優化級別不似乎影響任何東西。

有人可以解釋發生了什麼？爲什麼優化不起作用，爲什麼使用cg 3.0編譯時着色器更長？

請注意，我從編譯着色器中刪除了註釋。

Answer 1

這可能不是問題的真正答案，但可能會提供更多的見解。我檢查了生成的彙編代碼並將其轉換回高級代碼。我試圖儘可能壓縮它，並刪除隱含在高級操作中的所有副本和臨時對象。我用b變量作爲臨時浮標，f作爲臨時浮標。第一個（與2.2版）爲：

power = (c > 0.0) ? vValue : (1.0 - vValue); 
R1 = tex2D(palette, float2(power, 0.0)); 

vRealValue = abs(vValue - 0.5); 

b1 = (tValue < th1); 
b2 = (tValue <= th2); 

b3 = b1; 

b1 = b1 && b2 && (vRealValue > th0); 
R1 = b1 ? R1 : BackGroundColor; 

color = (b2 && !b3) ? float4(0.0, tValue, 0.0, 1.0) : R1; 

和第二（同3.0）是：

vRealValue = abs(vValue - 0.5); 

f0 = c; 
b0 = (0 < f0); 

b1 = (tValue < th1); 
b2 = (tValue <= th2); 

b4 = b1 && b2 && (vRealValue > th0); 

b0 = b0; 
b3 = b1; 

power = (b4 && !b0) ? (1.0 - vValue) : vValue; 
R1 = tex2D(palette, float2(power, 0.0)); 

R1 = b4 ? R1 : BackGroundColor; 

color = (b2 && !b3) ? float4(0.0, tValue, 0.0, 1.0) : R1; 

大多數部件基本上是相同的。第二個程序執行一些不必要的操作。它將c變量複製到臨時文件中，而不是直接使用它。此外，它在功率計算中切換vValue和1-vValue，所以它需要否定b0（導致多一個CMP），而第一個根本不使用臨時（它直接使用CMP而不是SLT和CMP）。它在這個計算中也使用b4，這是完全不需要的，因爲b4爲false時，紋理訪問的結果無關緊要。這導致多一個&&（用MUL實施）。還有從b1到b3的不必要的副本（在第一個程序中是必要的，但不是在第二個程序中）。並從b0本身（這是僞裝成ABS，但價值來自SLT，它只能是0.0或1.0和ABS退化爲MOV）非常無用的副本。

所以第二個程序與第一個程序非常相似，只是一些額外的，但恕我直言完全無用的指示。與以前的（！）版本相比，優化器似乎做得更糟。由於Cg編譯器是nVidia產品（而不是其他一些不被稱爲圖形公司的產品），這種行爲真的很奇怪。