SSE 指令筆記(均 轉載)

本文面對對SSE等SIMD指令集有一定基礎的讀者,以單精度浮點數組求和爲例演示瞭如何跨平臺使用SSE、AVX指令集。因使用了stdint、zintrin、ccpuid這三個模塊,可以完全避免手工編寫彙編代碼,具有很高可移植性。支持vc、gcc編譯器,在Windows、Linux、Mac這三大平臺上成功運行。


一、問題背景

  最初,我們只能使用彙編語言來編寫SIMD代碼。不僅寫起來很麻煩,而且易讀性、可維護性、移植性都較差。
  不久,VC、GCC等編譯器相繼支持了Intrinsic函數,使我們可以擺脫彙編,利用C語言來調用SIMD指令集,大大提高了易讀性和可維護。而且移植性也有提高,能在同一編譯器上實現32位與64位的平滑過渡。
  但當代碼在另一種編譯器編譯時,會遇到一些問題而無法編譯。甚至在使用同一種編譯器的不同版本時,也會遇到無法編譯問題。

  首先是整數類型問題——
  傳統C語言的short、int、long等整數類型是與平臺相關的,不同平臺上的位長是不同的(例如Windows是LLP64模型,Linux、Mac等Unix系統多采用LP64模型)。而使用SSE等SIMD指令集時需要精確計算數據的位數,不同位長的數據必須使用不同的指令來處理。
  有一個解決辦法,就是使用C99標準中stdint.h所提供的指定位長的整數類型。GCC對C99標準支持性較好,而VC的步驟很慢,貌似直到VC2010才支持stdint.h。而很多時候我們爲了兼容舊代碼,不得不使用VC6等老版本的VC編譯器。

  其次是Intrinsic函數的頭文件問題,不同編譯器所使用的頭文件不同——
  對於早期版本VC,需要根據具體的指令集需求,手動引入mmintrin.h、xmmintrin.h等頭文件。對於VC2005或更高版本,引入intrin.h就行了,它會自動引入當前編譯器所支持的所有Intrinsic頭文件。
  對於早期版本GCC,也是手動引入mmintrin.h、xmmintrin.h等頭文件。而對於高版本的GCC,引入x86intrin.h就行了,它會自動引入當前編譯環境所允許的Intrinsic頭文件。

  再次是當前編譯環境下的Intrinsic函數集支持性問題——
  對於VC來說,VC6支持MMX、3DNow!、SSE、SSE2,然後更高版本的VC支持更多的指令集。但是,VC沒有提供檢測Intrinsic函數集支持性的辦法。例如你在VC2010上編寫了一段使用了AVX Intrinsic函數的代碼,但拿到VC2005上就不能通過編譯了。其次,VC不支持64位下的MMX,這讓一些老程序遷徙到64位版時遭來了一些麻煩。
  而對於GCC來說,它使用-mmmx、-msse等編譯器開關來啓用各種指令集,同時定義了對應的 __MMX__、__SSE__等宏,然後x86intrin.h會根據這些宏來聲明相應的Intrinsic函數集。__MMX__、__SSE__等宏可以幫助我們判斷Intrinsic函數集是否支持,但這只是GCC的專用功能。
  此外還有一些細節問題,例如某些Intrinsic函數僅在64下才能使用、有些老版本編譯器的頭文件缺少某個Intrinsic函數。所以我們希望有一種統一的方式來判斷Intrinsic函數集的支持性。

  除了編譯期間的問題外,還有運行期間的問題——
  在運行時,怎麼檢測當前處理器支持哪些指令集?
  雖然X86體系提供了用來檢測處理器的CPUID指令,但它沒有規範的Intrinsic函數,在不同的編譯器上的用法不同。
  而且X86體系有很多種指令集,每種指令集具體的檢測方法是略有區別的。尤其是SSE、AVX這樣的SIMD指令集是需要操作系統配合才能正常使用的,所以在CPUID檢查通過後,還需要進一步驗證。


二、範例講解

2.1 事先準備

  爲了解決上面提到的問題,我編寫了三個模塊——
stdint:智能支持C99的stdint.h,解決整數類型問題。最新版的地址是 http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/08/08/c99int.html 。
zintrin:在編譯時檢測Intrinsic函數集支持性,並自動引入相關頭文件、修正細節問題。最新版的地址是 http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/10/01/zintrin_v101.html 。
ccpuid:在編譯時檢測指令集的支持性。最新版的地址是 http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/10/13/ccpuid_v103.html 。

  這三個模塊的純C版就是一個頭文件,用起來很方便,將它們放在項目中,直接#include就行了。例如——

#define __STDC_LIMIT_MACROS    1    // C99整數範圍常量. [純C程序可以不用, 而C++程序必須定義該宏.]

#include "zintrin.h"
#include "ccpuid.h"

 

  因爲stdint.h會被zintrin.h或ccpuid.h引用,所以不需要手動引入它。
  因爲它們用到了C99整數範圍常量,所以應該在程序的最前面定義__STDC_LIMIT_MACROS宏(或者可以在項目配置、編譯器命令行等位置進行配置)。根據C99規範,純C程序可以不用, 而C++程序必須定義該宏。本文爲了演示,定義了該宏。


2.2 C語言版

  我們先用C語言編寫一個基本的單精度浮點數組求和函數——

複製代碼
// 單精度浮點數組求和_基本版.
//
// result: 返回數組求和結果.
// pbuf: 數組的首地址.
// cntbuf: 數組長度.
float sumfloat_base(const float* pbuf, size_t cntbuf)
{
    float s = 0;    // 求和變量.
    size_t i;
    for(i=0; i<cntbuf; ++i)
    {
        s += pbuf[i];
    }
    return s;
}
複製代碼

 

  該函數很容易理解——先將返回值賦初值0,然後循環加上數組中每一項的值。


2.3 SSE版

2.3.1 SSE普通版

  SSE寄存器是128位的,對應__m128類型,它能一次能處理4個單精度浮點數。
  很多SSE指令要求內存地址按16字節對齊。本文爲了簡化,假定浮點數組的首地址是總是16字節對齊的,僅需要考慮數組長度不是4的整數倍問題。
  因使用了SSE Intrinsic函數,我們可以根據zintrin.h所提供的INTRIN_SSE宏進行條件編譯。
  代碼如下——

複製代碼
#ifdef INTRIN_SSE
// 單精度浮點數組求和_SSE版.
float sumfloat_sse(const float* pbuf, size_t cntbuf)
{
    float s = 0;    // 求和變量.
    size_t i;
    size_t nBlockWidth = 4;    // 塊寬. SSE寄存器能一次處理4個float.
    size_t cntBlock = cntbuf / nBlockWidth;    // 塊數.
    size_t cntRem = cntbuf % nBlockWidth;    // 剩餘數量.
    __m128 xfsSum = _mm_setzero_ps();    // 求和變量。[SSE] 賦初值0
    __m128 xfsLoad;    // 加載.
    const float* p = pbuf;    // SSE批量處理時所用的指針.
    const float* q;    // 將SSE變量上的多個數值合併時所用指針.

    // SSE批量處理.
    for(i=0; i<cntBlock; ++i)
    {
        xfsLoad = _mm_load_ps(p);    // [SSE] 加載
        xfsSum = _mm_add_ps(xfsSum, xfsLoad);    // [SSE] 單精浮點緊縮加法
        p += nBlockWidth;
    }
    // 合併.
    q = (const float*)&xfsSum;
    s = q[0] + q[1] + q[2] + q[3];

    // 處理剩下的.
    for(i=0; i<cntRem; ++i)
    {
        s += p[i];
    }

    return s;
}

#endif    // #ifdef INTRIN_SSE
複製代碼

 

  上述代碼大致可分爲四個部分——
1. 變量定義與初始化。
2. SSE批量處理。即對前面能湊成4個一組的數據,利用SSE的128位寬度同時對4個數累加。
3. 合併。將__m128上的多個數值合併到求和變量。因考慮某些編譯器不能直接使用“.”來訪問__m128變量中的數據,於是利用指針q來訪問xfsSum中的數據。
4. 處理剩下的。即對尾部不能湊成4個一組的數據,採用基本的逐項相加算法。

  上述代碼總共用到了3個SSE Intrinsic函數——
_mm_setzero_ps:對應XORPS指令。將__m128上的每一個單精度浮點數均賦0值,僞代碼:for(i=0;i<4;++i) C[i]=0.0f。
_mm_load_ps:對應MOVPS指令。從內存中對齊加載4個單精度浮點數到__m128變量,僞代碼:for(i=0;i<4;++i) C[i]=_A[i]。
_mm_add_ps:對應ADDPS指令。相加,即對2個__m128變量的4個單精度浮點數進行垂直相加,僞代碼:for(i=0;i<4;++i) C[i]=A[i]+B[i]。


2.3.2 SSE四路循環展開版

  循環展開可以降低循環開銷,提高指令級並行性能。
  一般來說,四路循環展開就差不多夠了。我們可以很方便的將上一節的代碼改造爲四路循環展開版——

複製代碼
// 單精度浮點數組求和_SSE四路循環展開版.
float sumfloat_sse_4loop(const float* pbuf, size_t cntbuf)
{
    float s = 0;    // 返回值.
    size_t i;
    size_t nBlockWidth = 4*4;    // 塊寬. SSE寄存器能一次處理4個float,然後循環展開4次.
    size_t cntBlock = cntbuf / nBlockWidth;    // 塊數.
    size_t cntRem = cntbuf % nBlockWidth;    // 剩餘數量.
    __m128 xfsSum = _mm_setzero_ps();    // 求和變量。[SSE] 賦初值0
    __m128 xfsSum1 = _mm_setzero_ps();
    __m128 xfsSum2 = _mm_setzero_ps();
    __m128 xfsSum3 = _mm_setzero_ps();
    __m128 xfsLoad;    // 加載.
    __m128 xfsLoad1;
    __m128 xfsLoad2;
    __m128 xfsLoad3;
    const float* p = pbuf;    // SSE批量處理時所用的指針.
    const float* q;    // 將SSE變量上的多個數值合併時所用指針.

    // SSE批量處理.
    for(i=0; i<cntBlock; ++i)
    {
        xfsLoad = _mm_load_ps(p);    // [SSE] 加載.
        xfsLoad1 = _mm_load_ps(p+4);
        xfsLoad2 = _mm_load_ps(p+8);
        xfsLoad3 = _mm_load_ps(p+12);
        xfsSum = _mm_add_ps(xfsSum, xfsLoad);    // [SSE] 單精浮點緊縮加法
        xfsSum1 = _mm_add_ps(xfsSum1, xfsLoad1);
        xfsSum2 = _mm_add_ps(xfsSum2, xfsLoad2);
        xfsSum3 = _mm_add_ps(xfsSum3, xfsLoad3);
        p += nBlockWidth;
    }
    // 合併.
    xfsSum = _mm_add_ps(xfsSum, xfsSum1);    // 兩兩合併(0~1).
    xfsSum2 = _mm_add_ps(xfsSum2, xfsSum3);    // 兩兩合併(2~3).
    xfsSum = _mm_add_ps(xfsSum, xfsSum2);    // 兩兩合併(0~3).
    q = (const float*)&xfsSum;
    s = q[0] + q[1] + q[2] + q[3];

    // 處理剩下的.
    for(i=0; i<cntRem; ++i)
    {
        s += p[i];
    }

    return s;
}
複製代碼

 


2.4 AVX版

2.4.1 AVX普通版

  AVX寄存器是256位的,對應__m256類型,它能一次能處理8個單精度浮點數。
  很多AVX指令要求內存地址按32字節對齊。本文爲了簡化,假定浮點數組的首地址是總是32字節對齊的,僅需要考慮數組長度不是8的整數倍問題。
  因使用了AVX Intrinsic函數,我們可以根據zintrin.h所提供的INTRIN_AVX宏進行條件編譯。

  代碼如下——

複製代碼
#ifdef INTRIN_AVX
// 單精度浮點數組求和_AVX版.
float sumfloat_avx(const float* pbuf, size_t cntbuf)
{
    float s = 0;    // 求和變量.
    size_t i;
    size_t nBlockWidth = 8;    // 塊寬. AVX寄存器能一次處理8個float.
    size_t cntBlock = cntbuf / nBlockWidth;    // 塊數.
    size_t cntRem = cntbuf % nBlockWidth;    // 剩餘數量.
    __m256 yfsSum = _mm256_setzero_ps();    // 求和變量。[AVX] 賦初值0
    __m256 yfsLoad;    // 加載.
    const float* p = pbuf;    // AVX批量處理時所用的指針.
    const float* q;    // 將AVX變量上的多個數值合併時所用指針.

    // AVX批量處理.
    for(i=0; i<cntBlock; ++i)
    {
        yfsLoad = _mm256_load_ps(p);    // [AVX] 加載
        yfsSum = _mm256_add_ps(yfsSum, yfsLoad);    // [AVX] 單精浮點緊縮加法
        p += nBlockWidth;
    }
    // 合併.
    q = (const float*)&yfsSum;
    s = q[0] + q[1] + q[2] + q[3] + q[4] + q[5] + q[6] + q[7];

    // 處理剩下的.
    for(i=0; i<cntRem; ++i)
    {
        s += p[i];
    }

    return s;
}

#endif    // #ifdef INTRIN_AVX
複製代碼

 

  由上可見,將SSE Intrinsic代碼(sumfloat_sse)升級爲 AVX Intrinsic代碼(sumfloat_avx)是很容易的——
1. 升級數據類型,將__m128升級成了__m256。
2. 升級Intrinsic函數,在函數名中加入255。例如_mm_setzero_ps、_mm_load_ps、_mm_add_ps,對應的AVX版函數是 _mm256_setzero_ps、_mm256_load_ps、_mm256_add_ps。
3. 因位寬翻倍,地址計算與數據合併的代碼需稍加改動。

  當使用VC2010編譯含有AVX的代碼時,VC會提醒你——
warning C4752: 發現 Intel(R) 高級矢量擴展;請考慮使用 /arch:AVX

  目前“/arch:AVX”尚未整合到項目屬性的“C++\代碼生成\啓用增強指令集”中,需要手動在項目屬性的“C++\命令行”的附加選項中加上“/arch:AVX”——

詳見MSDN——
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/7t5yh4fd(v=vs.100).aspx
在 Visual Studio 中設置 /arch:AVX 編譯器選項
1.打開項目的“屬性頁”對話框。 有關更多信息,請參見 如何:打開項目屬性頁。 
2.單擊“C/C++”文件夾。
3.單擊“命令行”屬性頁。
4.在“附加選項”框中添加 /arch:AVX。


2.4.2 AVX四路循環展開版

  同樣的,我們可以編寫AVX四路循環展開版——

複製代碼
// 單精度浮點數組求和_AVX四路循環展開版.
float sumfloat_avx_4loop(const float* pbuf, size_t cntbuf)
{
    float s = 0;    // 求和變量.
    size_t i;
    size_t nBlockWidth = 8*4;    // 塊寬. AVX寄存器能一次處理8個float,然後循環展開4次.
    size_t cntBlock = cntbuf / nBlockWidth;    // 塊數.
    size_t cntRem = cntbuf % nBlockWidth;    // 剩餘數量.
    __m256 yfsSum = _mm256_setzero_ps();    // 求和變量。[AVX] 賦初值0
    __m256 yfsSum1 = _mm256_setzero_ps();
    __m256 yfsSum2 = _mm256_setzero_ps();
    __m256 yfsSum3 = _mm256_setzero_ps();
    __m256 yfsLoad;    // 加載.
    __m256 yfsLoad1;
    __m256 yfsLoad2;
    __m256 yfsLoad3;
    const float* p = pbuf;    // AVX批量處理時所用的指針.
    const float* q;    // 將AVX變量上的多個數值合併時所用指針.

    // AVX批量處理.
    for(i=0; i<cntBlock; ++i)
    {
        yfsLoad = _mm256_load_ps(p);    // [AVX] 加載.
        yfsLoad1 = _mm256_load_ps(p+8);
        yfsLoad2 = _mm256_load_ps(p+16);
        yfsLoad3 = _mm256_load_ps(p+24);
        yfsSum = _mm256_add_ps(yfsSum, yfsLoad);    // [AVX] 單精浮點緊縮加法
        yfsSum1 = _mm256_add_ps(yfsSum1, yfsLoad1);
        yfsSum2 = _mm256_add_ps(yfsSum2, yfsLoad2);
        yfsSum3 = _mm256_add_ps(yfsSum3, yfsLoad3);
        p += nBlockWidth;
    }
    // 合併.
    yfsSum = _mm256_add_ps(yfsSum, yfsSum1);    // 兩兩合併(0~1).
    yfsSum2 = _mm256_add_ps(yfsSum2, yfsSum3);    // 兩兩合併(2~3).
    yfsSum = _mm256_add_ps(yfsSum, yfsSum2);    // 兩兩合併(0~3).
    q = (const float*)&yfsSum;
    s = q[0] + q[1] + q[2] + q[3] + q[4] + q[5] + q[6] + q[7];

    // 處理剩下的.
    for(i=0; i<cntRem; ++i)
    {
        s += p[i];
    }

    return s;
}
複製代碼

 

2.5 測試框架

2.5.1 測試所用的數組

  首先考慮一下測試所用的數組的長度應該是多少比較好。
  爲了避免內存帶寬問題,這個數組最好能放在L1 Data Cache中。現在的處理器的L1 Data Cache一般是32KB,爲了保險最好再除以2,那麼數組的長度應該是 32KB/(2*sizeof(float))=4096。
  其次考慮內存對齊問題,avx要求32字節對齊。我們可以定義一個ATTR_ALIGN宏來統一處理變量的內存對齊問題。
  該數組定義如下——

複製代碼
// 變量對齊.
#ifndef ATTR_ALIGN
#  if defined(__GNUC__)    // GCC
#    define ATTR_ALIGN(n)    __attribute__((aligned(n)))
#  else    // 否則使用VC格式.
#    define ATTR_ALIGN(n)    __declspec(align(n))
#  endif
#endif    // #ifndef ATTR_ALIGN


#define BUFSIZE    4096    // = 32KB{L1 Cache} / (2 * sizeof(float))
ATTR_ALIGN(32) float buf[BUFSIZE];
複製代碼

 


2.5.2 測試函數

  如果爲每一個函數都編寫一套測試代碼,那不僅代碼量大,而且不易維護。
  可以考慮利用函數指針來實現一套測試框架。
  因sumfloat_base等函數的簽名是一致的,於是可以定義這樣的一種函數指針——
// 測試時的函數類型
typedef float (*TESTPROC)(const float* pbuf, size_t cntbuf);

  然後再編寫一個對TESTPROC函數指針進行測試的函數——

複製代碼
// 進行測試
void runTest(const char* szname, TESTPROC proc)
{
    const int testloop = 4000;    // 重複運算幾次延長時間,避免計時精度問題.
    const clock_t TIMEOUT = CLOCKS_PER_SEC/2;    // 最短測試時間.
    int i,j,k;
    clock_t    tm0, dt;    // 存儲時間.
    double mps;    // M/s.
    double mps_good = 0;    // 最佳M/s. 因線程切換會導致的數值波動, 於是選取最佳值.
    volatile float n=0;    // 避免內循環被優化.
    for(i=1; i<=3; ++i)    // 多次測試.
    {
        tm0 = clock();
        // main
        k=0;
        do
        {
            for(j=1; j<=testloop; ++j)    // 重複運算幾次延長時間,避免計時開銷帶來的影響.
            {
                n = proc(buf, BUFSIZE);    // 避免內循環被編譯優化消掉.
            }
            ++k;
            dt = clock() - tm0;
        }while(dt<TIMEOUT);
        // show
        mps = (double)k*testloop*BUFSIZE*CLOCKS_PER_SEC/(1024.0*1024.0*dt);    // k*testloop*BUFSIZE/(1024.0*1024.0) 將數據規模換算爲M,然後再乘以 CLOCKS_PER_SEC/dt 換算爲M/s .
        if (mps_good<mps)    mps_good=mps;    // 選取最佳值.
        //printf("%s:\t%.0f M/s\t//%f\n", szname, mps, n);
    }
    printf("%s:\t%.0f M/s\t//%f\n", szname, mps_good, n);
}
複製代碼

 

  j是最內層的循環,負責多次調用TESTPROC函數指針。如果每調用一次TESTPROC函數指針後又調用clock函數,那會帶來較大的計時開銷,影響評測成績。
  k循環負責檢測超時。當發現超過預定時限,便計算mps,即每秒鐘處理了多少百萬個單精度浮點數。然後存儲最佳的mps。
  i是最外層循環的循環變量,循環3次然後報告最佳值。


2.5.3 進行測試

  在進行測試之前,需要對buf數組進行初始化,將數組元素賦隨機值——

    // init buf
    srand( (unsigned)time( NULL ) );
    for (i = 0; i < BUFSIZE; i++) buf[i] = (float)(rand() & 0x3f);    // 使用&0x3f是爲了讓求和後的數值不會超過float類型的有效位數,便於觀察結果是否正確.

 

  然後可以開始測試了——

複製代碼
    // test
    runTest("sumfloat_base", sumfloat_base);    // 單精度浮點數組求和_基本版.
#ifdef INTRIN_SSE
    if (simd_sse_level(NULL) >= SIMD_SSE_1)
    {
        runTest("sumfloat_sse", sumfloat_sse);    // 單精度浮點數組求和_SSE版.
        runTest("sumfloat_sse_4loop", sumfloat_sse_4loop);    // 單精度浮點數組求和_SSE四路循環展開版.
    }
#endif    // #ifdef INTRIN_SSE
#ifdef INTRIN_AVX
    if (simd_avx_level(NULL) >= SIMD_AVX_1)
    {
        runTest("sumfloat_avx", sumfloat_avx);    // 單精度浮點數組求和_AVX版.
        runTest("sumfloat_avx_4loop", sumfloat_avx_4loop);    // 單精度浮點數組求和_AVX四路循環展開版.
    }
#endif    // #ifdef INTRIN_AVX
複製代碼

 

  INTRIN_SSE、INTRIN_AVX 宏是 zintrin.h 提供的,用於在編譯時檢測編譯器是否支持SSE、AVX指令集。
  simd_sse_level、simd_avx_level函數是 ccpuid.h 提供的,用於在運行時檢測當前系統環境是否支持SSE、AVX指令集。


2.6 雜項

  爲了方便對比測試,可以在程序啓動時顯示程序版本、編譯器名稱、CPU型號信息。即在main函數中加上——

複製代碼
    char szBuf[64];
    int i;

    printf("simdsumfloat v1.00 (%dbit)\n", INTRIN_WORDSIZE);
    printf("Compiler: %s\n", COMPILER_NAME);
    cpu_getbrand(szBuf);
    printf("CPU:\t%s\n", szBuf);
    printf("\n");
複製代碼

 

  INTRIN_WORDSIZE 宏是 zintrin.h 提供的,爲當前機器的字長。
  cpu_getbrand是 ccpuid.h 提供的,用於獲得CPU型號字符串。
  COMPILER_NAME 是一個用來獲得編譯器名稱的宏,它的詳細定義是——

複製代碼
// Compiler name
#define MACTOSTR(x)    #x
#define MACROVALUESTR(x)    MACTOSTR(x)
#if defined(__ICL)    // Intel C++
#  if defined(__VERSION__)
#    define COMPILER_NAME    "Intel C++ " __VERSION__
#  elif defined(__INTEL_COMPILER_BUILD_DATE)
#    define COMPILER_NAME    "Intel C++ (" MACROVALUESTR(__INTEL_COMPILER_BUILD_DATE) ")"
#  else
#    define COMPILER_NAME    "Intel C++"
#  endif    // #  if defined(__VERSION__)
#elif defined(_MSC_VER)    // Microsoft VC++
#  if defined(_MSC_FULL_VER)
#    define COMPILER_NAME    "Microsoft VC++ (" MACROVALUESTR(_MSC_FULL_VER) ")"
#  elif defined(_MSC_VER)
#    define COMPILER_NAME    "Microsoft VC++ (" MACROVALUESTR(_MSC_VER) ")"
#  else
#    define COMPILER_NAME    "Microsoft VC++"
#  endif    // #  if defined(_MSC_FULL_VER)
#elif defined(__GNUC__)    // GCC
#  if defined(__CYGWIN__)
#    define COMPILER_NAME    "GCC(Cygmin) " __VERSION__
#  elif defined(__MINGW32__)
#    define COMPILER_NAME    "GCC(MinGW) " __VERSION__
#  else
#    define COMPILER_NAME    "GCC " __VERSION__
#  endif    // #  if defined(_MSC_FULL_VER)
#else
#  define COMPILER_NAME    "Unknown Compiler"
#endif    // #if defined(__ICL)    // Intel C++
複製代碼

 

 

三、全部代碼

3.1 simdsumfloat.c

  全部代碼——

simdsumfloat.c

 


3.2 makefile

  全部代碼——

makefile

 


四、編譯測試

4.1 編譯

  在以下編譯器中成功編譯——
VC6:x86版。
VC2003:x86版。
VC2005:x86版。
VC2010:x86版、x64版。
GCC 4.7.0(Fedora 17 x64):x86版、x64版。
GCC 4.6.2(MinGW(20120426)):x86版。
GCC 4.7.1(TDM-GCC(MinGW-w64)):x86版、x64版。
llvm-gcc-4.2(Mac OS X Lion 10.7.4, Xcode 4.4.1):x86版、x64版。


4.2 測試

  因虛擬機上的有效率損失,於是僅在真實系統上進行測試。

  系統環境——
CPU:Intel(R) Core(TM) i3-2310M CPU @ 2.10GHz
操作系統:Windows 7 SP1 x64版

  然後分別運行VC與GCC編譯的Release版可執行文件,即以下4個程序——
exe\simdsumfloat_vc32.exe:VC2010 SP1 編譯的32位程序,/O2 /arch:SSE2。
exe\simdsumfloat_vc64.exe:VC2010 SP1 編譯的64位程序,/O2 /arch:AVX。
exe\simdsumfloat_gcc32.exe:GCC 4.7.1(TDM-GCC(MinGW-w64)) 編譯的32位程序,-O3 -mavx。
exe\simdsumfloat_gcc64.exe:GCC 4.7.1(TDM-GCC(MinGW-w64)) 編譯的64位程序,-O3 -mavx。

  測試結果(使用cmdarg_ui)——

 

參考文獻——
《Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Combined Volumes:1, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, and 3C》044US. August 2012.http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html
《Intel® Architecture Instruction Set Extensions Programming Reference》014. AUGUST 2012. http://software.intel.com/en-us/avx/
《AMD64 Architecture Programmer’s Manual Volume 4: 128-Bit and 256-Bit Media Instructions》. December 2011.http://developer.amd.com/documentation/guides/Pages/default.aspx#manuals
《[C] 讓VC、BCB支持C99的整數類型(stdint.h、inttypes.h)(兼容GCC)》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/08/08/c99int.html
《[C] zintrin.h: 智能引入intrinsic函數 V1.01版。改進對Mac OS X的支持,增加INTRIN_WORDSIZE宏》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/10/01/zintrin_v101.html
《[C/C++] ccpuid:CPUID信息模塊 V1.03版,改進mmx/sse指令可用性檢查(使用signal、setjmp,支持純C)、修正AVX檢查Bug》.http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/10/13/ccpuid_v103.html
《[x86]SIMD指令集發展歷程表(MMX、SSE、AVX等)》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/02/26/x86_simd_table.html
《SIMD(MMX/SSE/AVX)變量命名規範心得》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/04/23/simd_var_name.html
《GCC 64位程序的makefile條件編譯心得——32位版與64位版、debug版與release版(兼容MinGW、TDM-GCC)》. http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/08/14/gcc64_make.html
《[C#] cmdarg_ui:“簡單參數命令行程序”的通用圖形界面》.  http://www.cnblogs.com/zyl910/archive/2012/06/19/cmdarg_ui.html


源碼下載—— 
http://files.cnblogs.com/zyl910/simdsumfloat.rar

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