DirectX Intermediate Language之引言

DirectX 中间语言 DXIL

  本文介绍了 DirectX 中间语言（DXIL）的设计，用于支持将 HLSL 编程语言直接映射到 LLVM IR 中间表示形式，以便在 GPU 驱动程序中使用。这个版本的规范基于 LLVM 3.7，并使用元数据语法。
  在转换为低级别的DXIL IR之前，代码生成器会生成一个更高级别的IR，然后通过优化器将其转换为DXIL。这将高级构造（如用户定义类型、多维数组、矩阵和向量）降低到更简单的抽象，以便于驱动程序编译器中的快速即时编译。DXIL源自LLVM IR。
  LLVM正在迅速成为现代编译技术中的事实标准。LLVM框架提供了几个独特的功能，如充满活力的生态系统、完整的编译框架、模块化设计和合理的文档。我们可以利用这些功能来实现两个重要的目标: (1)首先，统一着色器编译工具链。DXIL是IR生成器（如HLSL和其他领域特定语言的编译器）与IR消费者（如IHV驱动程序即时编译器或离线XBOX着色器编译器）之间的约定。此外，该设计还提供了将当前HLSL IL（本文称为DXBC IL）转换为DXIL的功能。
  (2)其次，利用LLVM生态系统。微软将公开文档化DXIL，以吸引领域语言实现者并促进创新。使用基于LLVM的IR可以降低小团队的入门成本，因为小团队很可能将LLVM和Clang作为其主要编译框架。我们将提供DXIL验证器，以检查生成的DXIL的一致性。
  下面的图示展示了这些组件之间的联系：

  图中的"dxbc2dxil"元素是一个将现有的DXBC着色器字节码转换为DXIL的组件。优化器元素是一个组件，它接收高级别的IR，验证其有效性，对其进行优化，并生成有效的DXIL形式。验证器元素是一个公共组件，用于验证和签名DXIL。链接器是一个组件，它将预编译的DXIL库与入口函数结合起来，生成有效的着色器。

  DXIL不支持之前的实现中存在的以下HLSL特性。:

• 着色器模型9及以下。微软可以通过DXIL能力级别来实现10level9着色器模型。
• Effects
• HLSL 接口。
• 着色器压缩和解压缩。
• 部分精度（Partial precision）。应使用半精度（Half）数据类型。
• min10float 类型. Half data type should be used instead.
• HLSL统一参数限定符
• 当前的fxc遗留兼容模式适用于旧的着色器模型（例如，c寄存器绑定）。
• PDB. 使用调试信息注释代替。
• 计算着色器模型 cs_4_0
• DXBC label， call,fcall constructs.

以下原则用于简化与LLVM组件的重用并增强可扩展性。

• DXIL使用LLVM IR的子集，该子集对于HLSL是有意义的

• 不对核心LLVM IR进行修改；即不添加新指令或基本类型

• 通过元数据、LLVM内部函数或外部函数传递附加信息。

• 命名前缀: 'llvm.dx','llvm.dxil','dx.',和'dxil.' 被保留。

LLVM IR有三种等效形式：可读的人类形式、二进制（位码）形式和内存中的形式。DXIL是一种二进制格式，基于LLVM IR位码格式的子集。该文档仅使用可读的人类形式来描述DXIL。