핵심 정리
| 셰이더 | 역할 |
|---|---|
| Vertex shader | 정점 변환과 vertex output 생성 |
| Fragment shader | fragment 색과 material output 계산 |
| Compute shader | 그래픽스 파이프라인 밖의 범용 병렬 계산 |
| Geometry/Tessellation | API에 따라 제공되는 추가 기하 단계 |
구조
셰이더는 GPU에서 대량의 데이터를 병렬 처리하는 작은 프로그램입니다. vertex shader는 정점마다 실행되고, fragment shader는 rasterization 이후 fragment마다 실행됩니다.
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vertex count -> vertex shader invocation
covered samples -> fragment shader invocation
workgroup/thread -> compute shader invocationGPU는 많은 스레드를 동시에 실행해 처리량을 얻습니다. 하지만 모든 계산이 빠른 것은 아닙니다. 메모리 접근 패턴, 분기, texture sampling, register pressure, bandwidth가 성능에 큰 영향을 줍니다.
Compute shader
compute shader는 화면에 직접 그리는 파이프라인과 분리된 범용 병렬 계산 단계입니다. particle simulation, culling, image processing, prefix sum, tiled lighting 같은 작업에 쓰입니다.
병목 기준
| 증상 | 의심할 축 |
|---|---|
| shader 명령이 많음 | ALU 비용 |
| texture sample이 많음 | texture unit, cache |
| 큰 render target | bandwidth |
| 분기가 심함 | warp/wavefront divergence |
| 임시 값이 많음 | register pressure |
| CPU는 한가하고 GPU가 바쁨 | GPU-bound |
성능을 볼 때 셰이더 코드 줄 수보다 실제 instruction, sample 수, 메모리 접근, 화면 점유율을 봐야 합니다.
주의할 점
GPU는 병렬 처리에 강하지만 순차 의존성이 강한 작업에는 맞지 않을 수 있습니다. 이전 결과가 다음 결과에 계속 필요하면 병렬화 이점이 줄어듭니다.
또 fragment shader의 비용은 화면에서 얼마나 많이 실행되는지에 따라 달라집니다. 같은 shader라도 작은 물체와 전체 화면 후처리에서는 비용이 완전히 다릅니다.
참고 링크
1 sources