Comment obtenir 4 FLOP par cycle sur les processeurs Intel x86-64 modernes ?

Comment atteindre le maximum théorique de 4 FLOP par cycle ?

Il est théoriquement possible d'atteindre une performance maximale de 4 virgules flottantes opérations (double précision) par cycle sur les processeurs Intel x86-64 modernes, en utilisant les techniques suivantes :

Optimisation du code pour les instructions SSE

• Utilisez les instructions SSE (Streaming SIMD Extensions), qui permettent le traitement parallèle de plusieurs éléments de données.
• Assurez-vous que le code est correctement aligné pour des performances SSE optimales .

Déroulement de boucle et entrelacement

• Déroulez les boucles internes pour améliorer le parallélisme au niveau des instructions.
• L'entrelacement se multiplie et s'ajoute pour tirer parti des capacités de pipeline du processeur.

Regrouper les opérations dans trois

• Organisez les opérations en groupes de trois pour correspondre aux unités d'exécution sur certains processeurs Intel. Cela permet d'alterner entre les instructions d'ajout et de mul, maximisant ainsi le débit.

Éviter les blocages et les dépendances inutiles

• Minimiser les dépendances de données entre les instructions pour éviter les blocages .
• Utilisez les optimisations du compilateur (-O3 ou supérieur) pour aider à identifier et éliminer les éléments inutiles. dépendances.

Exemple de code

L'extrait de code suivant montre comment atteindre des performances proches des performances maximales sur les processeurs Intel Core i5 et 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);

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!