Die Direct3D- und HLSL-Teams von Microsoft haben am 19. September 2024 angekündigt, dass DirectX 12 ab Shader Model 7 Shader im SPIR-V-Format akzeptiert. Damit löst der offene, von der Khronos Group gepflegte Standard das proprietäre DXIL als Interchange-Format ab. Die Umstellung ist als mehrjähriger Übergang angelegt, in dem Werkzeuge zur Konvertierung zwischen SPIR-V und DXIL die schrittweise Adaption begleiten.
Vom proprietären DXIL zum offenen Standard
Bislang nutzt DirectX die DirectX Intermediate Language (DXIL), ein auf LLVM basierendes virtuelles Instruktionsset, das die ältere DirectX-Bytecode-Repräsentation (DXBC) abgelöst hatte. Nach Darstellung von Chris Bieneman und Cassie Höf steht die Pflege eines proprietären IR-Formats im Widerspruch zur Ausrichtung auf offene Technologien, auch wenn DXIL selbst auf einem Open-Source-Projekt aufbaut. SPIR-V wird mit Shader Model 7.0 zum Interchange-Format, dessen erweiterbares Kerndesign laut den Autoren eine schnellere Einführung neuer GPU-Funktionen über mehrere APIs hinweg ermöglichen soll. Das Format ist vielen Entwicklern bereits aus dem Vulkan-Umfeld vertraut, das etwa Blender mit seiner Vulkan-Integration für stabile Produktionspipelines verwendet.
Ziel der Umstellung ist eine Vereinheitlichung des Ökosystems auf eine einzige Zwischenrepräsentation. Die erklärte Mission der Teams besteht darin, HLSL als Sprache für das Kompilieren von Grafik- und Compute-Shadern für beliebige Geräte und GPU-Laufzeit-APIs zu positionieren. Die Adaption von SPIR-V ist damit nicht auf DirectX beschränkt gedacht, sondern soll die Kompatibilität über API-Grenzen hinweg verbessern.
Compiler-Arbeit in Clang/LLVM und Zusammenarbeit mit Khronos
Für die technische Umsetzung entwickelt das HLSL-Team Unterstützung in Clang/LLVM, die das Kompilieren sowohl nach DXIL als auch nach SPIR-V erlaubt. Bei einzelnen Sprachfunktionen wie dem Operator-Overloading arbeitet Microsoft nach eigenen Angaben mit den SPIR- und Vulkan-Arbeitsgruppen der Khronos Group sowie mit Google zusammen. Neil Trevett, Präsident der Khronos Group, erklärte dazu, Khronos begrüße die Beteiligung von Microsoft und die Aufnahme des offenen SPIR-V-Standards.
Bis Shader Model 7 verfügbar ist, bleibt DXIL Teil der Werkzeugkette. Die von Microsoft vorgesehenen Übersetzungswerkzeuge sollen während des mehrjährigen Übergangs die Konvertierung zwischen SPIR-V und DXIL absichern, sodass bestehende Inhalte und Pipelines weiter bedient werden können. Der vollständige Wechsel auf SPIR-V als Interchange-Format ist damit als Prozess über mehrere Jahre angelegt. Wie eng Werkzeuge und APIs künftig zusammenwachsen, zeigt sich auch an Xbox und seinem Fokus auf zukunftsfähige Entwicklungspipelines. Weitere technische Details sind beim DirectX Developer Blog zu finden.