Работа с AVX2 в Free Pascal: правильная загрузка данных в регистры
В мире высокопроизводительных вычислений использование векторных инструкций, таких как AVX2, становится все более важным. В этой статье мы разберем распространенную проблему, с которой сталкиваются разработчики при работе с AVX2 в Free Pascal, и предложим несколько решений.
Проблема загрузки данных в AVX2 регистры
Как видно из исходного сообщения на форуме, пользователь столкнулся с проблемой: при попытке загрузить данные в регистры YMM с помощью инструкции VMOVAPD, в регистры попадали некорректные значения, что приводило к неверным результатам вычислений.
Одной из основных причин проблемы может быть отсутствие выравнивания данных. Инструкции AVX2 требуют, чтобы данные в памяти были выровнены по 32-байтной границе. Вот пример правильной реализации:
program AVX2Example;
{$asmmode intel}
uses
SysUtils;
var
RawPtr: Pointer;
AlignedPtr: Pointer;
ResultValue: Double;
const
ALIGNMENT = 32;
type
TAVXData = array[0..3] of Double;
procedure AllocateAlignedMemory(var Raw, Aligned: Pointer; Size, Align: PtrUInt);
var
p: PtrUInt;
begin
GetMem(Raw, Size + Align); // Резервируем дополнительное место для выравнивания
p := (PtrUInt(Raw) + Align - 1) and not (Align - 1); // Выравниваем вверх
Aligned := Pointer(p);
end;
function AsmTest(p: Pointer): Double; assembler;
asm
mov rax, p // Адрес массива
vmovapd ymm0, ymmword ptr [rax] // Загружаем 4 значения double в ymm0
// Складываем нижнюю и верхнюю части ymm0
vextractf128 xmm1, ymm0, 1 // Извлекаем верхние 2 значения double в xmm1
vaddpd xmm0, xmm0, xmm1 // xmm0 = (a0+a2, a1+a3)
// Горизонтально складываем оставшиеся значения
vhaddpd xmm0, xmm0, xmm0 // xmm0 = (a0+a2+a1+a3, ...)
// Возвращаем результат
movsd xmm1, xmm0 // Перемещаем результат в xmm1
end;
var
Data: TAVXData = (pi, 2 * pi, 3 * pi, 4 * pi);
begin
// Выделяем память
AllocateAlignedMemory(RawPtr, AlignedPtr, SizeOf(Data), ALIGNMENT);
// Копируем данные в выровненную память
Move(Data, AlignedPtr^, SizeOf(Data));
Writeln('RawPtr = ', PtrUInt(RawPtr));
Writeln('AlignedPtr = ', PtrUInt(AlignedPtr));
// Проверяем, что AlignedPtr кратен 32
if (PtrUInt(AlignedPtr) mod ALIGNMENT) <> 0 then
raise Exception.Create('Ошибка выравнивания!');
// Вызываем ассемблерную функцию
ResultValue := AsmTest(AlignedPtr);
Writeln('Результат = ', ResultValue :0:10);
FreeMem(RawPtr);
Readln;
end.
Решение 2: Использование констант с правильным выравниванием
Как показал пользователь в своем решении, можно обойтись без динамического выделения памяти, используя константы с правильным выравниванием:
Как предложил пользователь marcov, можно использовать константные массивы с автоматическим выравниванием:
const
AVXData: array[0..3] of Double = (1.0, 2.0, 3.0, 4.0);
function AsmTest: double; assembler;
asm
vmovapd ymm0, [rip + AVXData] // Загрузка данных из константного массива
vextractf128 xmm0, ymm0, 1 // Извлечение верхней части
end;
Советы по работе с AVX2 в Free Pascal
Выравнивание данных: Всегда убеждайтесь, что данные выровнены по 32-байтной границе для AVX2 инструкций.
Использование констант: По возможности используйте константные массивы, так как компилятор FPC автоматически выравнивает их должным образом.
Проверка выравнивания: Добавляйте проверки выравнивания в отладочных целях.
Отладка: Используйте специализированные инструменты отладки, такие как встроенный отладчик Lazarus с поддержкой AVX регистров.
Документация: Всегда сверяйтесь с документацией по инструкциям AVX2, чтобы убедиться в правильности их использования.
Заключение
Работа с AVX2 в Free Pascal требует внимания к деталям, особенно к выравниванию данных. Как показано в статье, существует несколько подходов к решению проблемы загрузки данных в AVX2 регистры. Выбор конкретного метода зависит от ваших требований и контекста использования.
Правильное использование векторных инструкций может значительно повысить производительность ваших вычислений, поэтому стоит потратить время на освоение этих техник.
Статья описывает методы правильной загрузки данных в AVX2 регистры при работе с Free Pascal, включая выравнивание памяти и использование константных массивов.
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
Материалы статей собраны из открытых источников, владелец сайта не претендует на авторство. Там где авторство установить не удалось, материал подаётся без имени автора. В случае если Вы считаете, что Ваши права нарушены, пожалуйста, свяжитесь с владельцем сайта.