c++ - 通过引用(通过指针)传递参数的 OpenCL 函数中指针访问的优化

Question

我正在尝试稍微优化我的 OpenCL 代码。我使用一些指针来返回值。创建存储在寄存器中的临时变量(我猜至少)是否更有效，或者我可以直接访问指针并在整个函数中使用它们，因为它不会对性能产生任何影响，因为编译器无论如何都会优化它？

让我向您展示一个简单的盒射线相交示例:

tmin 和 tmax 存储在临时变量中:

bool intersect(const Ray* ray, float3 boxmin, float3 boxmax, float* tmin, float* tmax)
{
  float3 invR = 1.0f / ray->dir;

  float t1 = (boxmin.x - ray->origin.x) * invR.x;
  float t2 = (boxmax.x - ray->origin.x) * invR.x;
  float t3 = (boxmin.y - ray->origin.y) * invR.y;
  float t4 = (boxmax.y - ray->origin.y) * invR.y;
  float t5 = (boxmin.z - ray->origin.z) * invR.z;
  float t6 = (boxmax.z - ray->origin.z) * invR.z;

  float tmin_ = fmax(fmax(fmin(t1, t2), fmin(t3, t4)), fmin(t5, t6));
  float tmax_ = fmin(fmin(fmax(t1, t2), fmax(t3, t4)), fmax(t5, t6));

  if (tmax_ < 0)
    return false;
  if (tmin_ > tmax_)
    return false;

  *tmax = tmax_;
  *tmin = tmin_;
  return true;
}

直接访问:

bool intersect(const Ray* ray, float3 boxmin, float3 boxmax, float* tmin, float* tmax)
{
  float3 invR = 1.0f / ray->dir;

  float t1 = (boxmin.x - ray->origin.x) * invR.x;
  float t2 = (boxmax.x - ray->origin.x) * invR.x;
  float t3 = (boxmin.y - ray->origin.y) * invR.y;
  float t4 = (boxmax.y - ray->origin.y) * invR.y;
  float t5 = (boxmin.z - ray->origin.z) * invR.z;
  float t6 = (boxmax.z - ray->origin.z) * invR.z;

  *tmin = fmax(fmax(fmin(t1, t2), fmin(t3, t4)), fmin(t5, t6));
  *tmax = fmin(fmin(fmax(t1, t2), fmax(t3, t4)), fmax(t5, t6));

  if (*tmax < 0)
    return false;
  if (*tmin > *tmax)
    return false;
  return true;
}

嗯，这不是最好的例子，因为只有三个取消引用的指针，它们在性能上可能没有差异，但它只是为了证明我的意思。有没有知识渊博的人知道大多数 OpenCL 编译器在这种情况下会做什么？了解 C/C++ 编译器在这种情况下会做什么也很有趣。

Answer 1

取决于您传递的指针的内存位置(tmax 和 tmin)。

• 私有(private):编译器可能会将它们优化掉。
• 本地:编译器无法优化它们，除非编译器清楚指针始终由组中的单个工作项指向。 (即使它可能仍然做不到)。在某些情况下，情况 2 可能会导致性能下降。
• 全局:编译器永远不会优化它们，因为它不知道全局内存是否正在被另一个工作组甚至 CPU 端更改。在第二种情况下会有惩罚和额外的内存访问。

性能最好的解决方案是第一个。您在私有(private)空间中进行大部分检查，并且只在需要时访问指向内存的指针。不要担心使用额外的变量，GPU 有足够的寄存器:

  float tmin_ = fmax(fmax(fmin(t1, t2), fmin(t3, t4)), fmin(t5, t6));
  float tmax_ = fmin(fmin(fmax(t1, t2), fmax(t3, t4)), fmax(t5, t6));

  if (tmax_ < 0)
    return false;
  if (tmin_ > tmax_)
    return false;

  *tmax = tmax_;
  *tmin = tmin_;