Bagaimana untuk Mencapai 4 FLOP Setiap Kitaran pada CPU Intel x86-64 Moden?

Bagaimana untuk mencapai maksimum teori 4 FLOP setiap kitaran?

Secara teorinya mungkin untuk mencapai prestasi puncak 4 titik terapung operasi (kepersisan berganda) setiap kitaran pada CPU Intel x86-64 moden, dengan menggunakan yang berikut teknik:

Mengoptimumkan Kod untuk arahan SSE

• Gunakan arahan SSE (Streaming SIMD Extensions), yang membolehkan pemprosesan selari berbilang elemen data.
• Pastikan kod diselaraskan dengan betul untuk SSE optimum prestasi.

Gelung buka gulungan dan celahan

• Buka gelung dalam untuk meningkatkan keselarian peringkat arahan.
• Celahan berganda dan menambah untuk mengambil kesempatan daripada saluran paip CPU keupayaan.

Operasi pengelompokan secara bertiga

• Atur operasi dalam kumpulan tiga orang untuk memadankan unit pelaksanaan pada beberapa CPU Intel. Ini membolehkan selang seli antara arahan tambah dan mul, memaksimumkan daya pemprosesan.

Mengelakkan gerai dan kebergantungan yang tidak perlu

• Meminimumkan kebergantungan data antara arahan untuk mengelakkan gerai .
• Gunakan pengoptimuman pengkompil (-O3 atau lebih tinggi) untuk membantu mengenal pasti dan menghapuskan kebergantungan yang tidak perlu.

Kod contoh

Coretan kod berikut menunjukkan cara untuk mencapai prestasi hampir ke puncak pada CPU Intel Core i5 dan Core i7 :

#include <emmintrin.h>
#include <omp.h>
#include <iostream>
using namespace std;

typedef unsigned long long uint64;

double test_dp_mac_SSE(double x, double y, uint64 iterations) {
    register __m128d r0, r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, r8, r9, rA, rB, rC, rD, rE, rF;

    // Generate starting data.
    r0 = _mm_set1_pd(x);
    r1 = _mm_set1_pd(y);

    r8 = _mm_set1_pd(-0.0);

    r2 = _mm_xor_pd(r0, r8);
    r3 = _mm_or_pd(r0, r8);
    r4 = _mm_andnot_pd(r8, r0);
    r5 = _mm_mul_pd(r1, _mm_set1_pd(0.37796447300922722721));
    r6 = _mm_mul_pd(r1, _mm_set1_pd(0.24253562503633297352));
    r7 = _mm_mul_pd(r1, _mm_set1_pd(4.1231056256176605498));
    r8 = _mm_add_pd(r0, _mm_set1_pd(0.37796447300922722721));
    r9 = _mm_add_pd(r1, _mm_set1_pd(0.24253562503633297352));
    rA = _mm_sub_pd(r0, _mm_set1_pd(4.1231056256176605498));
    rB = _mm_sub_pd(r1, _mm_set1_pd(4.1231056256176605498));

    rC = _mm_set1_pd(1.4142135623730950488);
    rD = _mm_set1_pd(1.7320508075688772935);
    rE = _mm_set1_pd(0.57735026918962576451);
    rF = _mm_set1_pd(0.70710678118654752440);

    uint64 iMASK = 0x800fffffffffffffull;
    __m128d MASK = _mm_set1_pd(*(double*)&iMASK);
    __m128d vONE = _mm_set1_pd(1.0);

    uint64 c = 0;
    while (c < iterations) {
        size_t i = 0;
        while (i < 1000) {
            // Main computational loop

            r0 = _mm_mul_pd(r0, rC);
            r1 = _mm_add_pd(r1, rD);
            r2 = _mm_mul_pd(r2, rE);
            r3 = _mm_sub_pd(r3, rF);
            r4 = _mm_mul_pd(r4, rC);
            r5 = _mm_add_pd(r5, rD);
            r6 = _mm_mul_pd(r6, rE);
            r7 = _mm_sub_pd(r7, rF);
            r8 = _mm_mul_pd(r8, rC);
            r9 = _mm_add_pd(r9, rD);
            rA = _mm_mul_pd(rA, rE);
            rB = _mm_sub_pd(rB, rF);

            r0 = _mm_add_pd(r0, rF);
            r1 = _mm_mul_pd(r1, rE);
            r2 = _mm_sub_pd(r2, rD);
            r3 = _mm_mul_pd(r3, rC);
            r4 = _mm_add_pd(r4, rF);
            r5 = _mm_mul_pd(r5, rE);
            r6 = _mm_sub_pd(r6, rD);
            r7 = _mm_mul_pd(r7, rC);
            r8 = _mm_add_pd(r8, rF);
            r9 = _mm_mul_pd(r9, rE);
            rA = _mm_sub_pd(rA, rD);
            rB = _mm_mul_pd(rB, rC);

            r0 = _mm_mul_pd(r0, rC);
            r1 = _mm_add_pd(r1, rD);
            r2 = _mm_mul_pd(r2, rE);
            r3 = _mm_sub_pd(r3, rF);
            r4 = _mm_mul_pd(r4, rC);
            r5 = _mm_add_pd(r5, rD);
            r6 = _mm_mul_pd(r6, rE);
            r7 = _mm_sub_pd(r7, rF);
            r8 = _mm_mul_pd(r8, rC);
            r9 = _mm_add_pd(r9, rD);

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana untuk Mencapai 4 FLOP Setiap Kitaran pada CPU Intel x86-64 Moden?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!