iPhone 上最快的平方根平方根答案

【问题标题】：Fastest Inverse Square Root on iPhoneiPhone 上最快的平方根平方根
【发布时间】：2014-01-10 07:41:34
【问题描述】：

我正在开发一个 iPhone 应用程序，该应用程序涉及每秒执行数千次的某些物理计算。我正在优化代码以提高帧率。我正在考虑改进的部分之一是平方根倒数。现在，我正在使用Quake 3 fast inverse square root 方法。然而，在做了一些研究之后，我听说there is a faster way by using the NEON 指令集。我不熟悉内联汇编，不知道如何使用 NEON。我尝试实现 math-neon 库，但由于大多数基于 NEON 的函数缺少 return，因此出现编译器错误。

编辑：我突然得到了一些“不清楚的问题”的接近投票。尽管我认为它很清楚，回答的人也很清楚，但也许有些人需要明确说明： 您如何使用 Neon 来执行更快的计算？它真的是在 iPhone 上求平方根的最快方法吗？

编辑：我今天对 Neon VS Quake 进行了一些更正式的测试，但如果有的话，我现在对结果更加不确定：

应用内测试：（当前在应用商店中的应用，其 invsqrt 方法已修改）
1. Quake 方法（在压力条件下平均 FPS 略有增加）
2. Neon（这是一个非常接近的电话，但似乎 Quake 稍微快一点）
3. 1/sqrtf()（更明显的差异，1-3 FPS 下降）。
“正式”测试（一个占用我手机 CPU 的应用程序。计算每种方法通过 10000000 个随机生成的浮点数的数组所花费的时间）
1. Neon（显然是最快的，如果用于一次执行两个 sqrts，速度会加倍）。
2. 1/sqrtf()（只比 Neon 慢一点。这个令人惊讶的结果让我认为这个测试“不确定”，直到我进一步调查）
3. Quake（令人惊讶的是，这种方法比其他两种方法慢了几个数量级。考虑到它在其他测试中的表现，这尤其令人惊讶。）

虽然在应用程序性能测试中 quake vs neon 太接近无法确定，但在第一次测试中，quake vs 1/sqrtf() 非常明显，第二次测试与它的值非常一致输出。不过，最终重要的是应用性能，因此我将根据该测试做出最终决定。

【问题讨论】：

您是否在仪器下运行您的应用程序以查看实际花费的时间？除非您的意思是“三十万”之类的东西，否则您不太可能花费大量 CPU 时间每秒处理“数千”（反）平方根。
我的应用程序中的“压力条件”每秒运行大约 122500 次计算。在我的目标场景中，它将每秒运行 594000 次。更改平方根方法产生了明显的效果，但我也在努力解决其他瓶颈。

标签： ios objective-c optimization physics neon

【解决方案1】：

question you've linked 中的accepted answer 已经提供了答案，但没有说明：

#import <arm_neon.h>

void foo() {
    float32x2_t inverseSqrt = vrsqrte_f32(someFloat);
}

iOS SDK 已经提供了标头和函数。

【讨论】：

如何在float32x2_t 和float 之间进行转换？我找不到任何关于 float32x2_t 到底是什么的好的文档。
它实际上是一个float32_t，它是一个float（在Xcode中，按住命令键并单击一个类型以跳转到它的定义）。我已经相应地编辑了我的答案。
编译器错误：“将'float'传递给不兼容类型float32x2_t的参数”
找到答案：float32x2_t vectorFloat = {someFloat, 1.0f}; 和 float outputFloat = vectorFloat[0]; 所以它可以用来同时做两个浮点数，虽然这对我当前的代码结构没有用。
@Unheilig 所以 Quake 在我的应用程序中使用时看起来最好，Neon 然后 1/sqrtf，但是当我进行更受控制的实验时，顺序是 neon>1/sqrtf>quake，然后地震和其他两个之间的差异是巨大的。（2 秒对 2 毫秒）

【解决方案2】：

https://code.google.com/p/math-neon/source/browse/trunk/math_sqrtf.c

【讨论】：

我是内联汇编的新手。我如何从中获得输出以及如何给它输入？
据我所知，它只是从第一个参数寄存器中读取参数。但是你应该看看DarkRust提到的函数：vrsqrte_f32
@WolfLink：@fyolnish 链接的函数似乎是更好/更精确的实现（据我了解另一个问题中的一些 cmets，单独的 vrsqrte_f32 是不够的精确的结果）。您可以简单地复制整个函数sqrtf_neon_hfp（我不明白包装器sqrtf_neon_sfp 在做什么）。它已经完成了你需要的一切。但是，问题是该文件是在与 iOS AppStore 不兼容的 LGPL3 下获得许可的，因此您通过复制该功能将违反 LGPL3...
vrsqrte_f32 只是牛顿方法的快速迭代吗？
我应该如何使 vrsqrte_f32 的结果更精确？