Fino al 90% di FPS in più in ray tracing: la nuova arma segreta delle DirectX si chiama Shader Execution Reordering

Microsoft ha ufficializzato il rilascio di Shader Execution Reordering (SER) all'interno di Shader Model 6.9, parte del nuovo Agility SDK 1.619. Si tratta di un'evoluzione rilevante per l'ecosistema DirectX Raytracing (DXR), con l'obiettivo dichiarato di migliorare l'efficienza delle pipeline di rendering moderne, sempre più complesse e caratterizzate da carichi di lavoro eterogenei.

Con Shader Model 6.9, SER esce dalla fase preview e diventa un requisito della specifica: i driver devono accettare shader che ne fanno uso. Questo non implica automaticamente un'accelerazione concreta su ogni GPU, poiché il funzionamento dipende dall'implementazione hardware e dai driver, ma stabilisce una base comune per l'adozione su larga scala.

SER nasce per affrontare uno dei principali limiti del ray tracing moderno: la divergenza. In scenari DXR, ogni raggio può seguire percorsi differenti - colpire o mancare oggetti, attraversare geometrie con alpha, interagire con materiali complessi – generando flussi di esecuzione eterogenei. All'interno di un warp, thread impegnati in shader differenti costringono gli altri ad attendere, riducendo l'efficienza del parallelismo massivo della GPU.

Fondamentalmente SER è un nuovo sistema di scheduling che riordina il lavoro di shading al volo per una migliore esecuzione e località dei dati. Shader Execution Reordering aggiunge quindi un nuovo stadio nella pipeline di ray tracing che riordina e raggruppa gli shading hit secondari per avere una migliore esecuzione locale, migliorando così l'efficienza generale.

Per dimostrare l'efficacia del sistema, Microsoft ha pubblicato una demo tecnica e condiviso qualche numero. La scena in oggetto, volutamente artificiale, forza una forte divergenza: alcuni raggi eseguono un lavoro leggero, altri uno molto più oneroso, distribuiti in bande verticali tali da mescolare costantemente thread "costosi" e "leggeri" negli stessi gruppi di esecuzione.

In questo contesto controllato, l'attivazione di SER ha portato a incrementi di frame rate fino al 90% su configurazioni con GPU Intel Arc B-Series (architettura Battlemage). Anche la NVIDIA GeForce RTX 4090 ha mostrato un miglioramento, quantificato in circa il 40% nella stessa prova.

Microsoft sottolinea che si tratta di un carico sintetico progettato per massimizzare il beneficio del riordino, e che i risultati non sono direttamente sovrapponibili a un gioco reale. Tuttavia, la demo evidenzia in quali condizioni SER possa offrire vantaggi tangibili: path tracing con materiali molto vari, shader con costi disomogenei e pattern di esecuzione poco coerenti.

Durante la Game Developers Conference 2025, Remedy Entertainment ha mostrato come la combinazione OMM + SER possa ridurre il costo del ray tracing di circa un terzo in Alan Wake 2, suggerendo che, se ben integrata, l'ottimizzazione può avere impatti concreti anche in produzioni commerciali.

Va ricordato che l'adozione effettiva dipenderà dall'implementazione nei motori grafici e dal supporto lato hardware. NVIDIA aveva già introdotto un proprio approccio al riordino per il path tracing nelle GPU Ada Lovelace e successive, ma l'integrazione diretta in Shader Model 6.9 standardizza il meccanismo all'interno dell'ecosistema DirectX.