Optimierung des CPU-Befehlssatzes bei der Optimierung der C++-Funktionsleistung

CPU-Befehlssatzoptimierung ist eine Technologie, die die Funktionsleistung durch die Nutzung spezifischer Befehle moderner CPUs verbessert, darunter: AVX-Befehlssatz: Stellt SIMD-Befehle zur gleichzeitigen Verarbeitung mehrerer Datenelemente zur Verbesserung der Leistung bereit. SSE-Befehlssatz: Bietet SIMD-Befehle und erweiterte Funktionen wie sicheres Kopieren des Speichers. Praktischer Fall: Verwenden Sie AVX-Anweisungen, um Bildfilter zu optimieren, die Leistung erheblich zu verbessern und die Bildverarbeitungszeit zu verkürzen.

CPU-Befehlssatzoptimierung in C++ Funktionsleistungsoptimierung

Übersicht

CPU-Befehlssatzoptimierung ist eine Technik zur Verbesserung der Funktionsleistung durch Nutzung spezifischer Anweisungen, die von modernen CPUs bereitgestellt werden. Diese Anweisungen sind normalerweise für bestimmte Arten von Operationen optimiert, beispielsweise Gleitkommaberechnungen oder Zeichenfolgenverarbeitung. Durch die Verwendung dieser Anweisungen kann die Ausführungszeit erheblich verkürzt werden.

AVX-Befehlssatz

AVX (Advanced Vector Extensions) ist ein CPU-Befehlssatz, der Anweisungen zum Ausführen von Single Instruction Multiple Data (SIMD)-Operationen bereitstellt. SIMD-Operationen verbessern die Leistung, indem sie es dem Prozessor ermöglichen, mehrere Datenelemente gleichzeitig zu verarbeiten.

Zum Beispiel verwendet der folgende Code AVX-Anweisungen, um die Summe einer Reihe von Zahlen parallel zu berechnen:

#include <immintrin.h>

__m256 sum(float* arr, size_t size) {
  __m256 sum_vec = _mm256_setzero_ps();
  for (size_t i = 0; i < size; i += 8) {
    __m256 val_vec = _mm256_loadu_ps(arr + i);
    sum_vec = _mm256_add_ps(sum_vec, val_vec);
  }
  return sum_vec;
}

SSE-Befehlssatz

SSE (Streaming SIMD Extensions) ist ein weiterer CPU-Befehlssatz, der Funktionen zum Ausführen von SIMD bereitstellt Betriebsbefehle und andere erweiterte Funktionen.

Der folgende Code verwendet beispielsweise SSE-Anweisungen, um einen Speichersatz sicher zu kopieren:

#include <tmmintrin.h>

void secure_memcpy(void* dst, void* src, size_t size) {
  char* dst_char = (char*)dst;
  char* src_char = (char*)src;
  for (size_t i = 0; i < size; i += 16) {
    _mm_storeu_si128((__m128i*)dst_char, _mm_loadu_si128((__m128i*)src_char));
    dst_char += 16;
    src_char += 16;
  }
}

Ein praktisches Beispiel

Das Folgende ist ein praktisches Beispiel für die Verwendung der CPU-Befehlssatzoptimierung zur Optimierung einer Bildverarbeitungsaufgabe:

// 使用 AVX 指令并行化图像滤波器
__m256 filter_image(float* image, float* filter, size_t width, size_t height) {
  __m256filtered_image = _mm256_setzero_ps();
  for (size_t y = 0; y < height; y++) {
    for (size_t x = 0; x < width; x += 8) {
      __m256 image_vec = _mm256_loadu_ps(image + y * width + x);
      __m256 filter_vec = _mm256_loadu_ps(filter);
      filtered_image_vec = _mm256_add_ps(filtered_image_vec,
                          _mm256_mul_ps(image_vec, filter_vec));
    }
  }
  return filtered_image;
}

Verwendung von CPU-Befehlssätzen Nach der Optimierung wird die Leistung des Bildfilters erheblich verbessert, was zu einer kürzeren Bildverarbeitungszeit führt.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonOptimierung des CPU-Befehlssatzes bei der Optimierung der C++-Funktionsleistung. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!