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`SPIR-?`

⋯? ?ターゲット? ?トランスフォーム? ?翻訳 ⋯?

スピール？は、SPIR-V から派生したシェーダー指向の IR 設計を調査し、既存の SPIR-V ツールで可能な範囲を超えた、高度なコンパイルパイプラインを容易にするそのような IR を中心としたフレームワークを作成することを目的とした研究プロジェクトです。

このようなニーズは Rust-GPU プロジェクトで生じました。このプロジェクトでは、型なしメモリ上で動作する汎用 (Rust ¹ ) コードを GPU に適した直接データフローに変えるために、さまざまな合法化パスが必要です。
私たちの目標は、既存の Rust-GPU SPIR-V 合法化パスをSPIR-?に置き換えることです。同等のもの - しかしさらに重要なのはSPIR -?より強力な合法化/最適化パスを記述できるはずですが、SPIR-V を直接操作する場合は^計り知れないでしょう。

_{¹ここでのニーズは Rust に特有のものではなく、最終的にはより多くの言語 (または IR) がそのようなフレームワークを利用する可能性がありますが、初期の設計と実装作業は Rust-GPU に重点を置いています。}

_{²完全に不可能ではありませんが、過剰な開発/保守コストが必要になること、正確性とパワーのバランスを常に維持する必要があること (より保守的なパスの方が信頼されやすい) など。}

免責事項

このプロジェクトは、Khronos Group Inc.、またはその子会社や関連会社と提携、提携、承認、承認されておらず、いかなる形でも公式に関係していません。クロノスグループ株式会社の公式 Web サイトは、https://www.khronos.org でご覧いただけます。
SPIR、SPIR-V という名前、および関連する名前、マーク、エンブレム、および画像は、それぞれの所有者の商標です。

_{追加の背景: このプロジェクトの名前は SPIR-V のもじりであり、SPIR (古い IR 標準) とはまったく関係ありません。}

状態

?このプロジェクトは現在設計と開発が行われており、多くの詳細が変更される可能性があります。

SPIR-の使用に興味がある場合は?あなた自身も、まず問題トラッカーで関連する問題を調べて、自分のユースケースを説明する新しい問題を開いてみるとよいでしょう。
最初の焦点は Rust-GPU のユースケースにあり、さまざまな (本来は望ましい) 機能/API/ドキュメントが不足しているか、急速に変化している可能性があります。同時に、 SPIR の範囲と使いやすさの拡大に関する議論も行われています。長期的な方も大歓迎です。

非目標（少なくとも短期的には）

SPIR-V の (「OpenCL」) Kernel言語のサポート
- Kernel SPIR-V は、 Shader SPIR-V よりも LLVM IR にはるかに近いため、LLVM を中心としたツールの方が適している可能性が高くなります。
解析可能なテキスト構文
- つまり、プリティプリンタ出力は純粋に視覚化されたものです。

これまでに設計および実装された

IR データ型:

認識されないオペコードに対してほぼ任意の SPIR-V 命令を許可します
- ID はインターン/「エンティティ」ハンドルに置き換えられます (以下を参照)
属性 (装飾など)、型、定数のインターン
- つまり、自動重複排除、効率的なインデックス作成、および「定義」の概念がない (インターンされたハンドルの使用のみが、モジュールに特定の型/定数が含まれているとみなされる可能性があります)。
モジュール内の定義、関数内の命令などの「エンティティ」システム。
- 効率的なインデックス作成を優先または強制して反復を禁止します。
RVSDG に触発された、SPIR-V よりも厳密な構造化された制御フロー「領域」 (詳細については、 ControlRegionDefのドキュメントを参照してください)

フレームワークユーティリティ:

visit / transform : 不変/可変 IR トラバーサル
print : (スタイルおよびハイパーリンク付き) HTML 出力を備えたプリティプリンター

パス (SPIR-? へ/から/SPIR-? 上) :

spv::lower : SPIR-V から「引き下げ」、多くの無関係な詳細を正規化して取り除きます。
- 一部の関連詳細に不可逆性があります (これらはバグですが、多くは非セマンティックであるため優先度が低くなります)
spv::lift : SPIR-V に「リフトアップ」し、必要に応じて任意の選択を行います。
- たとえば、SPIR-V から 1 レベル下の GLSL 構文を生成することに相当します。
cfg::Structurizer : 任意の制御フローからより厳密に構造化された「領域」への (再) 構造化
passes::link : インポートを関連するエクスポートにマッピング (リンケージ) します。

簡単な例 (重要な制御フローを使用)

GLSL ( for-loop.vert.glsl )

^{#version 450
out int output0;
void main() {
int o = 1 ;
for ( int i = 1 ; i < 10 ; i ++ )
o *= i;
output0 = o;
}
WGSL ( for-loop.wgsl )
^{@vertex
fn main() -> @location( 0 ) i32 {
var o : i32 = 1 ;
for (var i : i32 = 1 ; i < 10 ; i ++ ) {
o *= i;
}
return o;
}}}

スピール？

^{#[spv.Decoration.Flat]
#[spv.Decoration.Location(Location: 0 )]
global_var GV0 in spv.StorageClass.Output: s32

func F0 () -> spv.OpTypeVoid {
loop (v0: s32 <- 1s32, v1: s32 <- 1s32) {
v2 = spv. OpSLessThan (v1, 10s32): bool
(v3: s32, v4: s32) = if v2 {
v5 = spv. OpIMul (v0, v1): s32
v6 = spv. OpIAdd (v1, 1s32): s32
(v5, v6)
} else {
(spv. OpUndef : s32, spv. OpUndef : s32)
}
(v3, v4) -> (v0, v1)
} while v2
spv. OpStore (Pointer: &GV0, Object: v0)
}}

SPIR-V ( for-loop.wgsl.spvasm )

^{%typeof_output0 = OpTypePointer Output %i32
%output0 = OpVariable %typeof_output0 Output

%typeof_main = OpTypeFunction %void
%main = OpFunction %void None %typeof_main
%entry = OpLabel
OpBranch %bb0
%bb0 = OpLabel
OpBranch %bb1
%bb1 = OpLabel
%o = OpPhi %i32 %1 _i32 %bb0 %o_next %bb5
%i = OpPhi %i32 %0 _i32 %bb0 %i_next %bb5
OpLoopMerge %bb6 %bb5 None
OpBranch %bb2
%bb2 = OpLabel
%cond = OpSLessThan %bool %i %10 _i32
OpSelectionMerge %bb4 None
OpBranchConditional %cond %bb4 %bb3
%bb3 = OpLabel
OpBranch %bb6
%bb4 = OpLabel
%o_next = OpIMul %i32 %o %i
OpBranch %bb5
%bb5 = OpLabel
%i_next = OpIAdd %i32 %i %1 _i32
OpBranch %bb1
%bb6 = OpLabel
OpStore %output0 %o
OpReturn
OpFunctionEnd}

GPU (シェーダー) IR ランドスケープの概要

(そしてSPIR-? がそれにどのように適合するかについてのビジョン)

ここでの区別は次のとおりです。

Interchange IR (多くのツールが相互運用するために使用できる標準)
- SPIR-V はそのような標準として意図されていました (GPU スペース以外では、wasm も良い例です)
- ツールが理解できるものから大きく逸脱せず、適切な概念をエンコードするだけで済みますが、設計作業は多くの場合、「シリアル化」形式であることを中心に行われます。
コンパイラー IR (コンパイラーの非標準実装の詳細)
- LLVM はよく知られていますが、Mesa の NIR はSPIR にさらに近いですか? (両方ともシェーダ指向であり、制御フローの処理などの同様の特殊な選択肢があります)
- これらは合法化/最適化パスを非常にうまく処理する必要があり、一般に多くのオンザフライ変換を処理する必要があります。主な目的はそのような操作を迅速化することであるためです。
- ここがSPIR-？ SPIR-V の一種の「相対」/方言として存在しますが、「コンパイラ内」での使用を優先してトレードオフを行っています。