可以在 c# 中使用 SSE 吗？答案

【问题标题】：Using SSE in c# is it possible?可以在 c# 中使用 SSE 吗？
【发布时间】：2010-09-29 17:53:40
【问题描述】：

我正在阅读一个关于 c# 代码优化的问题，一个解决方案是将 c++ 与 SSE 结合使用。是否可以直接从 c# 程序进行 SSE？

【问题讨论】：

您的编译器会为您执行此操作，例如，当您多次遍历数组时

标签： c# sse

【解决方案1】：

即将发布的Mono 2.2 版本将支持 SIMD。 Miguel de Icaza 在博客中介绍了即将推出的功能 here，API 为 here。

虽然将有一个库支持在 Microsoft 的 .NET Windows 运行时下进行开发，但除非您在 Mono 运行时下运行代码，否则它不会具有您正在寻找的性能优势。根据您的情况，这可能是可行的。

更新：Mono 2.2 是 released

【讨论】：

啊，这在 .NET 中真是太好了。对 Mono 表示敬意，因为它甚至为 .NET 制作了软件实现，但对 MS 感到羞耻。
如果我为我的 c# 项目链接 c++ .dll 怎么办？我可以在里面使用内在函数吗？
更新：官方的 MS .NET 运行时也获得了 SIMD 支持（目前处于 CTP 阶段）。 blogs.msdn.com/b/dotnet/archive/2014/04/07/…
FYI，下一个 Runtime 的最新版本是 CTP4（如果我没记错的话），你可以在这里下载：blogs.msdn.com/b/clrcodegeneration/archive/2014/05/12/… -- 并且代码向后兼容非 CTP运行时，所以它仍然可以工作，只是不会利用 SIMD 指令。

【解决方案2】：

C# 可以显式调用 SSE 吗？

没有。 C# 不能生成内联 IL，更不用说内联 x86/amd64 程序集了。

如果 SSE 可用，CLR，更具体地说是 JIT，将使用 SSE，而无需在大多数情况下强制使用它。我说得最多是因为我不是 SSE 专家，而且我确信在某些情况下它可能是有益的，而 JIT 不会进行优化。

【讨论】：

您能否提供 JIT 将在何处使用 SSE 的参考和/或示例？有没有办法以对 SSE 友好的方式编写代码？
@Konrad，查看 David Notario 的博客。他有一些关于 CLR 在何处使用 SSE2 的详细信息。 blogs.msdn.com/davidnotario/archive/2005/08/15/451845.aspx
我知道这是一个旧响应，但实际上可以在 C# 中执行任意程序集。您不需要不安全，也不需要后编译器。您确实需要代码权限才能调用 Win32 VirtualAlloc。见stackoverflow.com/a/7964376/344638
我认为这个答案现在已经过时了； C# 确实有 SSE/AVX 或至少通用 SIMD。不确定它是否真的暴露了 SSE shuffle 和诸如 phminposuw 或 psadbw 水平操作之类的东西，或者只有通用垂直操作，例如添加原始类型的向量。

【解决方案3】：

SIMD for .NET will be available 在不久的将来。此功能 ATM 需要RyuJIT（.NET 的下一代 JIT 编译器）。

您应该使用Microsoft.Bcl.Simd package 中的Microsoft.Numerics.Vectors.Vector<T> 类来利用此功能。示例代码here。

【讨论】：

【解决方案4】：

根据this 论坛发帖，如果 SSE 在目标机器上可用，MS JIT 编译器会自动使用 SSE。

【讨论】：

有点。它检查 SSE 的 rev 以了解它是否可以访问一些不错的通用指令，如 LZCNT、POPCNT 和一些将使用扩展寄存器移动更大内存块的指令。它不会自动并行化任何东西。

【解决方案5】：

如果您有“大块”工作要做，最好的办法是使用 MMX/SSE 内在函数在 C++ 中编写它，然后创建一个非常简单的 /clr 托管 C++ 类来包装您的功能并公开它作为一个.net类。然后您的代码就可以像使用普通类一样使用该程序集。

有关 VC 内在函数的更多信息，您可以查看我多年前写的这个小曲子。

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/0aws1s9k.aspx

哦 - 我假设您实际上想要使用并行函数来加快速度。正如其他人所指出的 - 如果您只是想以更大的块等移动数据，JIT 已经知道如何将 SSE 用于这些基础知识。

【讨论】：

【解决方案6】：

菲利普是正确的。我有另一个较旧的帖子显示了类似但更详细的示例。我实际上已经运行了这段代码，并自己修改了它以向自己证明它有效。我正在考虑在我正在工作的项目中使用这种技术，这就是为什么我要出去看看可能有什么新东西，因为这有点旧了。正如作者暗示的那样，你可以用 C++ 编写任何你想要的函数，编译它，然后将字节复制到你的 C# 中。

http://blogs.msdn.com/b/devinj/archive/2005/07/12/438323.aspx

我要补充一点，Joe 的 CLI C++ 类也是一个好主意，但是，我认为 sse 编译器标志和 /clr 标志在同一个项目上不兼容。我刚刚验证过：必须在单独的项目中编写高性能代码才能使用 SSE（/arch:sse 或 /arch:sse2）编译器标志，因为 /clr 是不兼容的。做任何比对几个输入做简单算术更复杂的事情，我认为这是最好的方法。

【讨论】：

【解决方案7】：

最近微软发布了一个用于 C# 的测试版 SIMD 矢量库 (Microsoft.Bcl.Simd)，它需要安装 RyuJIT CTP，并且仅适用于 Windows 8。

您也可以只使用本机 SSE 库并从 C# 调用它。例如 Yeppp 库，请参阅this StackOverflow answer。

【讨论】：

【解决方案8】：

终于可以了。这里发帖http://blogs.msdn.com/b/dotnet/archive/2014/04/07/the-jit-finally-proposed-jit-and-simd-are-getting-married.aspx

【讨论】：

【解决方案9】：

现代 C# 很好地支持 SIMD/SSE 指令并使其使用起来相当简单。并非所有指令都受支持。

以下是 uint[] 数组的 SSE .Sum() 示例：

    using System.Numerics;

    private static ulong SumSseInner(this uint[] arrayToSum, int l, int r)
    {
        var sumVectorLower = new Vector<ulong>();
        var sumVectorUpper = new Vector<ulong>();
        var longLower      = new Vector<ulong>();
        var longUpper      = new Vector<ulong>();
        int sseIndexEnd = l + ((r - l + 1) / Vector<uint>.Count) * Vector<uint>.Count;
        int i;
        for (i = l; i < sseIndexEnd; i += Vector<int>.Count)
        {
            var inVector = new Vector<uint>(arrayToSum, i);
            Vector.Widen(inVector, out longLower, out longUpper);
            sumVectorLower += longLower;
            sumVectorUpper += longUpper;
        }
        ulong overallSum = 0;
        for (; i <= r; i++)
            overallSum += arrayToSum[i];
        sumVectorLower += sumVectorUpper;
        for (i = 0; i < Vector<long>.Count; i++)
            overallSum += sumVectorLower[i];
        return overallSum;
    }

此特定功能是开源和免费 nuget 包 HPCsharp 的一部分，可在我维护的 nuget.org 上获得。

【讨论】：

【解决方案10】：

当然可以（更重要的问题是 - 你为什么要这样做？把它留给运行时；这是它的工作）。

C# 允许您将委托映射到内存地址。该内存地址可以包含原始汇编代码。您可以在Michael Giagnocavo's blog 上阅读更多内容。

虽然我自己没试过，但也可以用Marshal.GetDelegateForFunctionPointer。

【讨论】：

运行时可能会也可能不会使用一些 SSE 指令，但它不会向量化您的代码。这意味着您错过了可能对您很重要的显着性能加速。
每个人，包括 MS 都不同意这里的“你为什么要”——编译器/运行时无法检测到 SIMD 指令对你有意义的大多数情况——因此，MS 的下一代版本运行时 (RyuJIT) 支持开发人员直接从 C# 指定的 SIMD 优化。 -- 我知道你在 2009 年发布了这个答案，但这是一个非常封闭的答案，这种心态应该被整个社区所阻止。