为什么我们需要SPIR-V？

Question

我一直在阅读有关异构计算的内容并遇到SPIR-V。在那里我发现了以下内容：

  

SPIR-V是第一个开放标准，跨API的中间语言，用于本地表示并行计算和图形。

从this image我可以看到所有高级语言，如GLSL，HLSL，OpenCL C等，都被编译成SPIR-V，并以这种方式传递给正确的物理设备执行

我的问题是为什么我们需要将着色器/内核代码编译到SPIR-V而不是将其直接编译成将由所选物理设备执行的机器指令？如果这个问题不正确，请解释为什么我们需要SPIR-V？

Answer 1

通常，您可以将编译器分为两部分：特定语言（或语言系列）的前端和后端，后端与语言无关，可以生成一个或多个特定的机器代码架构（你可以进一步分解，但现在已经足够了）。两个部分都可以进行优化;有些更适合在任何一个地方。这是clang和LLVM之间的关系，例如：clang是C系列语言的前端，LLVM是后端。

由于不同的GPU具有明显不同的机器代码（通常与arm64与x86_64的差别更大），后端编译器需要位于GPU驱动程序中。但是没有理由让前端也在那里，即使它在OpenGL中的工作方式也是如此。通过将两者分开，并使用SPIR-V作为他们用来交流的语言，我们得到：

1. 一个解析和语法检查实现，而不是每个供应商一个。这意味着开发人员只针对该语言的一种变体，而不是一堆特定于供应商的变体（由于实现了不同的版本，错误，解释上的差异等）。

2. 支持多种语言。您可以使用ESSL（OpenGL ES的GLSL变体），GLSL，HLSL和OpenCL-C来编写Vulkan着色器，使开发人员更容易支持多个API。所有都发出SPIR-V，因此驱动程序不必支持这些语言。理论上，有人可以设计自己的语言，或支持MetalSL等。

3. 由于SPIR-V意味着机器编写/机器读取而不是人性化，因此它比GLSL更简单，更常规。因此，让所有供应商以高质量实施它应该更容易。 （目前，实施比GL驱动程序要成熟得多，所以我们还没有完全实现。）

4. 可以离线完成一些昂贵的优化，例如作为应用程序构建过程的一部分，而不是在运行时尝试在16或33毫秒内完成一个框架。