Wie kann eine 32-Byte-Ausrichtung für eine optimale AVX-Lade-/Speicherleistung sichergestellt werden?

So handhaben Sie die 32-Byte-Ausrichtung für AVX-Lade-/Speichervorgänge

In diesem Zusammenhang stoßen Sie auf ein Ausrichtungsproblem beim AVX-Laden/ Speichervorgänge aufgrund von nicht ausgerichtetem Speicherzugriff. So beheben Sie dieses Problem:

Nicht ausgerichtete Lade-/Speichervorgänge mit _mm256_loadu_ps / _mm256_storeu_ps

Für nicht ausgerichteten Speicherzugriff können Sie stattdessen _mm256_loadu_ps und _mm256_storeu_ps verwenden. Diese intrinsischen Komponenten führen Lade- und Speichervorgänge aus, ohne dass eine Ausrichtung erforderlich ist. In den meisten Fällen ist die Verwendung dieser intrinsischen Funktionen für ausgerichtete Daten genauso effizient wie die Verwendung der für die Ausrichtung erforderlichen Lade-/Speichervorgänge.

Überlegungen zur Ausrichtung

Die Ausrichtung ist besonders wichtig für 512-Bit-AVX-512-Vektoren, bei denen die richtige Ausrichtung die Leistung um bis zu 20 % verbessern kann. Für AVX2-CPUs ist die Ausrichtung immer noch wichtig, insbesondere wenn die Daten im L2- oder L1d-Cache gespeichert sind.

Dynamische Zuweisung von ausgerichtetem Speicher

In C 17 ist dies möglich Verwenden Sie den Operator „aligned_new“, um ausgerichteten Speicher zuzuweisen. Dieser Operator stellt sicher, dass der zugewiesene Speicher entsprechend der für den zuzuweisenden Typ angegebenen Ausrichtung ausgerichtet wird.

Um beispielsweise ein Array ausgerichteter Floats zuzuweisen:

float *arr = new (std::align_val_t(32)) float[size];  // C++17

Problemumgehungen für Plain-Delete-kompatible Zuordnung

Wenn Sie „aligned_new“ aufgrund der Inkompatibilität mit Plain-Delete nicht verwenden können, können Sie Folgendes verwenden Problemumgehungen:

• Strukturumbruch:

  struct alignas(32) s { float v; };
  new s[numSteps];

• Platzierungsparameter:

  new (std::align_val_t(32)) float[numSteps];

Andere dynamische Zuordnung Optionen

Andere dynamische Zuordnungsoptionen umfassen std::aligned_alloc, posix_memalign und _mm_malloc. Diese Optionen unterliegen jedoch Einschränkungen und sind möglicherweise nicht mit free kompatibel.

Alignas() mit Arrays und Strukturen

In C 11 und höher können Sie alignas( 32) um die Ausrichtung für Struktur-/Klassenmitglieder zu erzwingen und sicherzustellen, dass statische und automatische Speicherobjekte dieses Typs eine 32B-Ausrichtung haben. Die dynamische Zuordnung solcher Typen erfordert jedoch C 17-Kompatibilität.

Vorsicht vor unnötigem Auffüllen

Vermeiden Sie schließlich unnötiges Auffüllen, indem Sie einen größeren Puffer zuweisen und ihn manuell ausrichten. Dieser Ansatz ist ineffizient und unpraktisch.

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