In che modo i compilatori moderni usano le istruzioni mmx/3dnow/sse?

Question

Ho letto le estensioni del set di istruzioni x86 e mi sembrano utili solo in alcune circostanze piuttosto specifiche (ad esempio HADDPD - (Horizontal-Add-Packed-Double) in SSE3). Questi richiedono un determinato layout del registro che deve essere impostato intenzionalmente, o che si verifichi dalla serie di istruzioni precedenti. Quante volte i compilatori generici come gcc usano effettivamente queste istruzioni (o un loro sottoinsieme) o sono principalmente da usare nell'assemblatore codificato a mano? In che modo il compilatore rileva dove è appropriato utilizzare le istruzioni SIMD?

Answer 1

Generalmente, alcuni compilatori li usano. GCC e Visual Studio non sono generalmente in grado di utilizzare le istruzioni SIMD. Se abiliti SSE come flag del compilatore, userà le istruzioni SSE scalari per le normali operazioni in virgola mobile, ma generalmente non ti aspetti che le vettori siano usate automaticamente. Le versioni recenti di GCC potrebbero essere in grado di utilizzarle in alcuni casi, ma non hanno funzionato l'ultima volta che ho provato. Il compilatore C++ di Intel è l'unico grande compilatore che conosca che sia in grado di auto-vettorizzare alcuni loop.

In generale, però, dovrai usarli tu stesso. Sia nell'assemblatore non elaborato, sia usando le intrinseche del compilatore. In generale, direi che gli intrinsechi sono l'approccio migliore, dal momento che consentono al compilatore di comprendere meglio il codice, quindi programmano e ottimizzano, ma in pratica so che MSVC almeno non genera sempre codice molto efficiente da intrinseco, così semplice ASM potrebbe essere la soluzione migliore lì. Sperimenta, guarda cosa funziona. Ma non aspettarti che il compilatore usi queste istruzioni per te, a meno che tu non usi 1) il compilatore giusto, e 2) scriva loop abbastanza semplici che possano essere banalmente vettorizzati.

Aggiornamento 2012
Ok, quindi tre anni sono passati da quando ho scritto questa risposta. GCC è stato in grado di auto-vettorizzare (semplice) il codice per un paio d'anni, e in VS2012, MSVC , infine, ottiene la stessa capacità. Ovviamente, la parte principale della mia risposta vale ancora: i compilatori possono ancora solo vettorizzare codice abbastanza banale. Per qualcosa di più complesso, sei bloccato a giocherellare con intrinseci o in linea asm.

Answer 2

Probabilmente non li userei se potessi. Attenzione alle incompatibilità Intel/AMD. Questo può essere un consiglio ormai obsoleto, oppure no. Non ho modo di dirlo.

MODIFICA: obsoleto, probabilmente da molto tempo.

Answer 3

Mono può utilizzare le estensioni SIMD finché si utilizzano le sue classi per i vettori. Puoi leggere qui: http://tirania.org/blog/archive/2008/Nov-03.html

GCC dovrebbe fare un po 'di vettorizzazione automatica a condizione che tu stia usando -O3 o una bandiera specifica. Hanno una pagina di informazioni qui: http://gcc.gnu.org/projects/tree-ssa/vectorization.html

Answer 4

La questione di come sfruttare SSE e le altre unità piccolo vettore automaticamente (senza direzione dal programmatore in forma di costrutti linguistici speciali o appositamente benedetti compilatore "intrinseche") è stato un argomento di ricerca del compilatore per qualche tempo. La maggior parte dei risultati sembra essere specializzata in un particolare dominio problematico, come ad esempio digital signal processing. Non ho tenuto il passo con la letteratura su questo argomento, ma quello che ho ha letto suggerisce che lo sfruttamento del vettore (SSE) unità è ancora un argomento per la ricerca, e che uno dovrebbe avere basse aspettative di compilatori generici comunemente usati in il campo.

consigliata termine di ricerca: vettorializzazione compilatore

Answer 5

Se si utilizza il compilatore pascal vettore otterrete il codice SIMD efficiente per i tipi per i quali SIMD dà un vantaggio. Fondamentalmente questo è qualcosa di lunghezza inferiore a 64 bit. (per i real a 64 bit è in realtà più lento fare SIMD). Le ultime versioni del compilatore si confronteranno automaticamente con i core