如何解決 AVX 載入/儲存對齊問題以獲得最佳效能？

如何解決 AVX 載入/儲存作業的 32 位元組對齊問題？

對 AVX 內在函數使用未對齊的載入和儲存操作函數可能會引入對齊問題和隨後的記憶體存取錯誤。要解決此問題，請使用“_mm256_loadu_ps”和“_mm256_storeu_ps”函數進行未對齊訪問，而不是對應的“_mm256_load_ps”和“_mm256_store_ps”。

對齊對於 512 位元 AVX-512 向量特別重要，有助於顯著的速度優勢（SKX 為 15-20%）即使有大型陣列。確保資料對齊也是高效快取使用的關鍵，防止因快取行分割和相關延遲而導致效能下降。

動態記憶體分配技術

對於動態記憶體分配，其中對齊很重要，請考慮以下技術：

• C 17 對齊新功能： 使用「std::align_val_t」和「aligned new”來分配比標準對齊位址更大的對齊位址的記憶體。對於像 C 17 中的「__m256 arr[N]__」這樣的陣列來說，這很簡單。
• Aligned Alloc: 依賴「std::aligned_alloc」函數以指定的對齊方式分配記憶體。但是，它要求大小是請求對齊的倍數。
• POSIX Memalign： 使用「posix_memalign」函數，該函數採用指向請求的記憶體位址、對齊和對齊的指標大小作為參數。
• _mm_malloc: 專門使用「_mm_malloc」 AVX相關的記憶體分配。請注意，從“_mm_malloc”取得的指標不能用標準“free”釋放，並且不保證與“_mm_free”的跨平台相容性。

其他注意事項

• Alignas：使用「alignas(32)」使用陣列或結構成員強制靜態和自動儲存的32 位元組對齊。此技術也可與 C 17 一起用於動態分配儲存。
• 直接作業系統控制：考慮使用「mmap」或「VirtualAlloc」等系統呼叫進行自訂記憶體分配，從而允許分頁對齊記憶體和作業系統層級對頁面大小和記憶體管理的控制。

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