AVX ロード/ストア組み込み関数を使用する場合のアライメントの問題を解決するにはどうすればよいですか?

AVX ロード/ストア操作の 32 バイト アライメントの問題の解決

質問:

256 ビット レジスタでインテル AVX 組み込み関数を利用する場合、ユーザーは調整の問題に遭遇することがよくあります。最適なパフォーマンスを得るには、メモリ アクセスを適切に調整する必要があります。たとえば、256 ビット AVX ベクトル (ymm レジスタ) をアライメントされていないメモリに保存しようとすると、ランタイム エラーが発生する可能性があります。

回答:

これらのアライメントを処理するには効果的に懸念するには、いくつかのアプローチが利用可能です:

1.非整列メモリ アクセス組み込み関数の使用:

• 非整列ロードおよびストア操作には _mm256_loadu_ps / _mm256_storeu_ps 組み込み関数を使用します。
• これらの組み込み関数は整列制約を無視し、ランタイムをトリガーしません。エラー。
• ただし、アライメントされていないメモリ アクセスはパフォーマンスに影響を与える可能性があることに注意することが重要です。

2.メモリ アライメントの確保:

• alignas(32) や aligned_alloc() などの手法を使用して、適切なアライメントでメモリを割り当てます。
• これにより、データ構造と変数が適切に配置されることが保証されます。効率的な AVX 操作のために調整されます。
• たとえば、alignas(32) float を使用します。 arr[N];整列された float の静的に割り当てられた配列を作成します。

3.アライメントされた動的割り当て:

• 動的メモリ割り当てにアライメントされた新規/アライメントされた削除を使用して、適切なアライメントを確保します。
• C 17 では、型の alignof 値が標準のアライメントを超える場合、それには aligned new が自動的に使用されます

4. と入力します。 Free 非互換アロケータ:

• 動的メモリ割り当てには _mm_malloc の使用を検討してください。
• _mm_malloc はメモリ アライメントを保証しますが、free() とは互換性がありません。
• 別の方法は、mmap や VirtualAlloc などのシステム コールを使用することです。これはページ位置合わせされたメモリを提供しますが、手動メモリが必要です管理。

5.整列された構造体または配列を使用します:

• 整列を強制するには、alignas() を使用して配列またはクラス メンバーを定義します。
• たとえば、struct alignas(32) MyStruct { float data[ 10]; }; MyStruct のすべてのインスタンスが 32 バイトのアライメントを持つことを保証します。

追加の考慮事項:

• 512 ビット AVX-512 ではアライメントが重要です。ベクトルを使用し、最新の CPU でパフォーマンスに大きなメリットをもたらします。
• 常にnew と aligned_alloc のドキュメントを確認して、それらの動作と潜在的な制限を理解してください。

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