c++ - 连续迭代器上的 SIMD 指令
问题描述
我有两个向量v1
和v2
类型T
,并希望创建一个v1 & v2
使用 SIMD 指令执行并将输出存储在向量中的函数out
。
理想情况下,我们会拥有的是
first1 = v1.begin();
last1 = v1.end();
first2 = v2.begin();
d_first = out.begin();
while(distance(first1, last1) >= 64 / sizeof(T)) {
*d_first = _mm512_and_epi32(first1, first2);
first1 += 64 / sizeof(T)
first2 += 64 / sizeof(T)
d_first1 += 64 / sizeof(T)
}
auto and_op = [](T a, T b) {return a & b;};
std::transform(first1, last1, first2, d_first, and_op);
上面代码的第一个问题是它适用于 32 位整数。我不确定它是否希望这些对齐,如果确实如此,那么如果代码T
类似于char
or ,则代码将无法工作short int
。
第二个问题是我无法正确转换矢量迭代器。_mm512_and_epi32
期望两个__m512i
变量作为输入。每当我传递一个连续的迭代器或地址时,编译器总是抱怨说没有从我传递的内容转换为“'__m512i'(8 个'long long'值的向量)”
我可以通过这样做来让它工作
__m512i _a = _mm512_load_epi64(&*first1.base());
__m512i _b = _mm512_load_epi64(&*first2.base());'
__m512i _res = _mm512_and_epi64(_a, _b);
_mm512_store_epi64(&*d_first.base(), _res);
但我不确定加载/存储操作的成本有多大,或者我是否可以跳过它们。
在大型连续数组上运行 SIMD 指令的正确方法是什么?有没有办法让它适用于所有类型的连续数组,不管它们的对齐方式如何?
解决方案
通常,您只需从.data()
容器上获取指针并手动循环遍历数组,就像 C 样式数组一样。或增加一个索引并执行_mm512_loadu_si512(&vec[i])
. (除非您为您std::vector
的 .位向量。)
如果可以保证它是对底层数组元素的引用,而不是临时标量,则取消引用的迭代器方式可能是安全的。
加载/存储内在函数并不比通过取消引用从内存中隐式加载更昂贵;您需要从 asm 的角度思考以了解成本。编译器必须发出向量加载指令(或 ALU 指令的内存源操作数)和存储指令,以生成对内存中的数据进行操作的 asm。 _mm_load_si128
vs._mm_loadu_si128
基本上只是为了将对齐信息传达给编译器并进行转换。并表达对其他 C 类型(如 memcpy)的严格别名和对齐安全访问。
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