Fenomen SSE

25th Listopad 2008, 07:27 pm

Na warsztacie pojawił się ostatnio bardzo ciekawy temat dotyczący wykorzystania instrukcji procesora przetwarzających dane potokowo. Jak wiadomo każdemu programiście, każdy procesor wspiera różny zestaw funkcji (ponieważ są one dołączane do poprzednich). O to lista tych rozszerzeń:

  • MMX (operacje na liczbach całkowitych)
  • SSE (operacje zmiennoprzecinkowe pojedynczej precyzji)
  • SSE2 (operacje zmiennoprzecinkowe podwójnej precyzji)
  • SSE3 (konwersje i dodawanie w poziomie)
  • SSSE3 (dodatkowe działania na liczbach całkowitych)
  • SSE4 (dodatkowe instrukcje wektorowe, w tym upragniony iloczyn skalarny dwóch wektorów)

O ile rozszerzenie MMX korzysta z rejestrów koprocesora (co czyni go niewydajnym, ponieważ przełączanie między MMX a koprocesorem trwa trochę czasu), o tyle pozostałe rozszerzenia wprowadzają dodatkowe rejestry xmm (8 dla procesorów 32-bitowych oraz 16 dla procesorów 64-bitowych) po 128 bitów każdy. Rejestry te są traktowane tak jak jest to wymagane do danej funkcji, zatem dla liczb całkowitych jest całe 128-bitowe słowo lub można dzielić na pół, aż do uzyskania 16 osobnych bajtów. W przypadku liczb zmiennoprzecinkowych są to 4 liczby typu float lub 2 liczby typu double.

Dostępne funkcje pozwalają wykonywać obliczenia zarówno skalarnie jak i wektorowo. Oczywiście najlepiej jest gdy przeprowadzane operacje są głównie wektorowe, ponieważ pozwala to zaoszczędzić mnóstwo cennych cykli procesora. Największy problem to oczywiście pisanie operacji przy użyciu tych funkcji, ponieważ wymagana jest podstawowa znajomość Assemblera, chociaż dzięki tzw. funkcjom intrinsics wcale nie trzeba robić w kodzie wstawek asemblerowych, gdyż funkcje robią to zamiast programisty.

Przyznam szczerze, mnie również  bardzo interesują te funkcje, dlatego postanowiłem z ich pomocą napisać własną implementacje wektorów i macierzy (również dlatego, że te w D3DX, nie mają tego wsparcia). Jest to dość żmudna robota, ponieważ trzeba jakoś zagwarantować to, żeby moje wektory ruszyły na starszych komputerach (a nuż trzeba będzie), ale mimo wszystko uważam, że warta zachodu. Mogę już powiedzieć, że funkcja obliczająca długość wektora, dzięki instrukcją z rozszerzenia SSE, jest szybsza od wersji z D3DX.

Kategoria: SIMD  |  komentarz

SSE i SSE 2 w Visual 2008

8th Maj 2008, 11:28 pm

Przeglądając opcje projektu w Visual C++ 2008 Express Edition natrafiłem na opcję, która umożliwia kompilatorowi użycie dodatkowych instrukcji procesora z zestawów SSE i SSE2. Niestety nie wiem, które co i jak kompilator może zoptymalizować, ale myślę, że warto ustawić tę opcję na minimum SSE. A nuż coś pomoże. Aby uaktywnić tę opcję należy wejść do opcji projektu -> C++ -> Code Generation -> Enable Enhanced Instruction Set.

Próba uruchomienia programu zoptymalizowanego pod instrukcje wyższego zestawu po prostu się nie powiedzie, ale w dzisiejszych czasach kiedy dostępny jest zestaw instrukcji SSE3, można sobie pozwolić na minimum SSE.

Kategoria: Ciekawostki  |  1 komentarz