Автоматизация выравнивания данных SSE2 в коде на Delphi

Delphi , Синтаксис , Память и Указатели

В современном программировании, особенно при работе с низкоуровневыми операциями, такими как обработка сигналов (SIMD), важно учитывать выравнивание данных. Операции SIMD, используемые в процессорах семейства x86, включая SSE2, требуют, чтобы данные были выровнены на 16-байтовых границах для максимальной производительности. В языках программирования, таких как Delphi, это может потребовать дополнительных усилий для обеспечения правильного выравнивания памяти.

Проблема выравнивания данных

В коде на Delphi для работы с большими массивами данных, например, двойной точности (Double), может потребоваться дополнительное пространство для выравнивания. Пример кода, взятый из SIMDTest, демонстрирует ручное выравнивание адреса памяти:

var
  lAdblRAp, lArraySz, lAdblRA, Doublep: LongInt;
begin
  // ...
  GetMem(lAdblRAp, (lArraySz * SizeOf(Double)) + 32);
  lAdblRA := Doublep((Integer(lAdblRAp) and $FFFFFFF0) + 16);
  // ...
end;

Этот код увеличивает размер выделяемой памяти на 32 байта и затем корректирует адрес, чтобы он был выровнен на 16 байт.

Стандартное решение

Одно из стандартных решений заключается в использовании менеджера памяти, который будет автоматически выравнивать блоки на 16-байтовых границах. Например, FastMM предоставляет такую функциональность, но для её настройки требуется полная версия.

Альтернативный ответ и подтвержденный ответ

В новых версиях Delphi (например, XE и XE2) можно использовать функцию SetMinimumBlockAlignment, которая устанавливает минимальное выравнивание блока памяти в 16 байт. После этого любая операция выделения памяти (например, GetMem, New и т.д.) будет возвращать выровненный на 16 байт адрес.

SetMinimumBlockAlignment(mba16Byte);
GetMem(lAdblRAp, lArraySz * SizeOf(Double));

Также существует более экономный способ ручного выравнивания:

var
  lArraySz: LongInt;
  lAdblRAp, lAdblRA: Pointer;
begin
  // ...
  GetMem(lAdblRAp, (lArraySz * SizeOf(Double)) + 16);
  lAdblRA := Pointer((Integer(lAdblRAp) + 15) and $FFFFFFF0));
  // ...
end;

Этот метод выделяет память с запасом в 16 байт и корректирует адрес, чтобы он был выровнен на ближайшую 16-байтовую границу, тем самым экономя 16 байт для каждого выделения.

Важные замечания

При использовании ручного выравнивания стоит помнить, что может возникнуть избыточное использование памяти. Однако, если требуется только 16-байтовое выравнивание, этот метод является приемлемым. Важно также помнить, что при работе с 64-битными системами следует использовать тип NativeInt вместо LongInt для работы с указателями.

Заключение

Автоматизация выравнивания данных в коде на Delphi может значительно упростить разработку и повысить производительность, особенно при работе с операциями SIMD. Использование функций менеджера памяти, таких как SetMinimumBlockAlignment, является предпочтительным, но в некоторых случаях ручное выравнивание может быть оправдано.

Создано по материалам из источника по ссылке.

В контексте рассматривается проблема выравнивания данных в памяти при работе с операциями SIMD в коде на Delphi, а также способы её решения, включая ручное выравнивание и использование функций менеджера памяти.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Память и Указатели ::