Dotaz: vektory a matice se SIMD (sse2)

[vencas]

Zdravím, může mi někdo vyjasnit, které knihovny implementující (malé) matice a vektory používají sse2?

1. atlas-sse2 je používá, rád bych případně něco s trochu objektovým rozhraním.
2. Blitz++ si dělá jen svoje optimalizace na úrovni c++ (bez SIMD)?
3. boost::ublas knihovnu blas (zde v implementaci atlas-sse2) nepoužívá (zběžně pročtené headery)...?

Konečně, když napíšu něco jako (resp. když je něco takového v nějaké knihovně):

double a[3], b[3], c[3];
[...]
c[0]=a[0]*b[0]; c[1]=a[1]*b[1]; c[2]=a[2]*b[2];

dokáže to gcc optimalizovat a použít na to vektorový součin (MULPD) místo jednotlivých násobení?

Díky.

Odpovědi

[Käyttäjä 11133]

Jen střílím, ale při použití parametrů -mfpmath=sse -msse -msse2 by to mohlo dělat gcc samo, ne?

[vencas]

Mezitím jsem si to vyzkoušel a bohužel nedělá (mimochodem, HTML validita příspěvků, to je fakt PITA - < a > jsem nahradil |).

Kompilace: řekl bych, že -march=pentium4 implikuje -msse{,2,3}, ale v man to není. Na výsledek to každopádně nemá vliv; -ggdb3 taky nemá vliv, akorát je vidět zdroják v dumpu. Pořád tam je 3x mulsd.

$ gcc -ggdb3 -O3 -march=pentium4 -mfpmath=sse,387 -msse -msse2 -msse3 sse1.c -o sse1
$ objdump -d -S sse1
[...]
08048354 |main|:
#include|stdio.h|
int main(void){
 8048354:       8d 4c 24 04             lea    0x4(%esp),%ecx
 8048358:       83 e4 f0                and    $0xfffffff0,%esp
 804835b:       ff 71 fc                pushl  0xfffffffc(%ecx)
 804835e:       55                      push   %ebp
 804835f:       89 e5                   mov    %esp,%ebp
 8048361:       51                      push   %ecx
 8048362:       83 ec 54                sub    $0x54,%esp
        volatile double a[3], b[3];
        double c[3];
        a[0]=.5; a[1]=.5; a[2]=.5;
 8048365:       f2 0f 10 05 c0 84 04    movsd  0x80484c0,%xmm0
 804836c:       08 
 804836d:       f2 0f 11 45 e0          movsd  %xmm0,0xffffffe0(%ebp)
 8048372:       f2 0f 11 45 e8          movsd  %xmm0,0xffffffe8(%ebp)
 8048377:       f2 0f 11 45 f0          movsd  %xmm0,0xfffffff0(%ebp)
        b[0]=.5; b[1]=.5; b[2]=.5;
 804837c:       f2 0f 11 45 c8          movsd  %xmm0,0xffffffc8(%ebp)
 8048381:       f2 0f 11 45 d0          movsd  %xmm0,0xffffffd0(%ebp)
 8048386:       f2 0f 11 45 d8          movsd  %xmm0,0xffffffd8(%ebp)
        c[0]=a[0]*b[0]; c[1]=a[1]*b[1]; c[2]=a[2]*b[2];
 804838b:       f2 0f 10 5d e0          movsd  0xffffffe0(%ebp),%xmm3
 8048390:       f2 0f 10 6d c8          movsd  0xffffffc8(%ebp),%xmm5
 8048395:       f2 0f 10 55 e8          movsd  0xffffffe8(%ebp),%xmm2
 804839a:       f2 0f 10 65 d0          movsd  0xffffffd0(%ebp),%xmm4
 804839f:       f2 0f 10 45 f0          movsd  0xfffffff0(%ebp),%xmm0
 80483a4:       f2 0f 10 4d d8          movsd  0xffffffd8(%ebp),%xmm1
        printf("c=%g,%g,%g\n",c[0],c[1],c[2]);
 80483a9:       f2 0f 59 c1             mulsd  %xmm1,%xmm0
 80483ad:       f2 0f 11 44 24 14       movsd  %xmm0,0x14(%esp)
 80483b3:       f2 0f 59 d4             mulsd  %xmm4,%xmm2
 80483b7:       f2 0f 11 54 24 0c       movsd  %xmm2,0xc(%esp)
 80483bd:       f2 0f 59 dd             mulsd  %xmm5,%xmm3
 80483c1:       f2 0f 11 5c 24 04       movsd  %xmm3,0x4(%esp)
 80483c7:       c7 04 24 b0 84 04 08    movl   $0x80484b0,(%esp)
 80483ce:       e8 bd fe ff ff          call   8048290 |printf@plt|
        return 0;
}
[...]

[vencas]

Co se gcc týče, našel jsem článek Automatic vectorization for the masses. Zkoušel jsem to na gcc-4.1 a výsledek je následující (options -O2 -ftree-vectorize -ftree-vectorizer-verbose=3 -march=pentium4):

• c[0]=a[0]*b[0]; c[1]=a[1]*b[1]; c[2]=a[2]*b[2]; se nezvektorizuje (fuj, to je hnusný slovo...), ale
• for(int i=0; i<3; i++) c[i]=a[i]*b[i]; ano.

(Myslel jsem si, že když se rozbalují smyčky (loop unrolling), tak se z for udělá stejně něco podobné tomu prvnímu. Zřejmě ne úplně.)

Jak autor zmíněného článku píše, podobné optimalizace mohou vést k nestabilnímu kódu.