DirectX11 - 계산 파이프라인란?

앞에서 대략적인 렌더링 파이프라인에 대해 보았지만, DirectX11의 파이프라인에는 좀 더 광범위한 분야에 적용할 수 있는 유연한 계산을 위한 파이프라인 단계가 있다. 그 단계를 이용하면 GPU를 광선 추적이나 물리 시뮬레이션 같은 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있고, 인공지능 계산에도 사용할 수 있다. 그것은 계산 셰이더(Compute Shader) 단계로 흔히 DirectCompute라고 부르는 기술이 바로 이 단계에서 구현된다.

DirectCompute

DirectCompute는 GPU가 제공하는 대규모 병렬 계산 능력을 통상적인 래스터 기반 렌더링 이외의 분야에 활용하기 위한 새로운 처리 패러다임이다. GPU는 병렬로 작동하는 아주 많은 수의 소규모 처리기들로 이루어져 있기 때문에 크게 병렬화할 수 있는 계산 과제에 아주 적합하다.

DirectCompute는 Direct3D 11 처리 환경에 직접 내장되어 있으며, Direct3D 렌더링 API와 기존 프레임워크의 상당 부분을 공유한다. 덕분에 DirectX11에 익숙한 응용 프로그램 개발자라면 응용 프로그램의 설정과 실행에 필요한 정도의 API 사용법은 따로 배우지 않아도 될 정도이다.

계산 셰이더 단계

계산 셰이더의 전체적인 사용 방법은 개념적으로 다른 프로그램 가능 셰이더 단계와 동일하다.

자원들을 순서 없는 접근 뷰(UAV)를 이용해서 계산 셰이더 단계에 연결할 수도 있다. 그러나 계산 셰이더 단계는 다른 프로그램 가능 파이프라인 단계들과 근본적으로 다르다. 가장 큰 차이점은 다른 파이프라인 단계의 출력을 입력으로 받지 않고, 출력을 다른 파이프라인 단계에 넘겨주지도 않는다. 몇 가지 시스템 값 의미소들은 입력 매개변수로 받을 수 있지만, 이는 셰이더 프로그램에서 사용할 수 있는 특성 형태의 자료에만 국한된다. 그 외의 모든 자료 입 · 출력은 자원을 통해서만 일어난다.

이러한 구조 때문에 계산 셰이더에서는 하나의 프로그램 안에서 알고리즘을 완결적으로 구현해야 한다.