.NET 4.6 中 System.Numerics.Vector<T> 中的元素总和答案

【问题标题】：Sum of elements in System.Numerics.Vector<T> in .NET 4.6.NET 4.6 中 System.Numerics.Vector<T> 中的元素总和
【发布时间】：2016-06-01 13:55:01
【问题描述】：

我不知道如何在 System.Numerics.Vector 类型的向量中获取元素总和。

double sum(System.Numerics.Vector<double> vect)
{
     // Something like 
     // double sum = 0;
     // foreach e in vect { sum += e; } 
     // return sum;

     // Vector.method???
     // For loop ???
}

如果真的有可能？我该怎么做？

【问题讨论】：

众所周知，该类的理解很少，这也是它未添加到 .NET Framework 的原因。它代表一个 SIMD cpu 寄存器，可以存储 2 个双精度数或 4 个浮点数。它应该被命名为 SimdRegister。你真的打算创建一个包含任意数量元素的向量吗？
你看过Add()方法吗？ msdn.microsoft.com/en-us/library/dn889206(v=vs.111).aspx
@stephen.vakil 似乎 OP 想要对向量的元素求和，而不是将其添加到另一个向量中。
我同意@HansPassant 的观点，即您可能没有使用正确的数据结构。但是，如果您真的需要对元素求和，则必须执行 for 循环，因为它没有实现 IEnumerable。
我测试了它，它就像一个魅力。 JIT 还为它生成优化良好的内在函数。

标签： c# simd system.numerics

【解决方案1】：

假设您确实打算拥有一个Vector，它可能包含（在今天的硬件中）2 个或 4 个双精度数，这将对它们求和。

double vectorSum = Vector.Dot(yourDoubleVector, Vector<double>.One);

Dot 方法计算两个向量的点积，定义为大小为n 的两个向量A 和B 为A1 * B1 + A2 * B2 + ... + An * Bn

因此，向量A 和另一个全为 1 的向量的点积就是向量 A 中项目的总和。

【讨论】：

不幸的是，JIT 相当愚蠢，在对结果进行随机/相加之前会进行实际的乘法运算。（Writing a vector sum function with SIMD (System.Numerics) and making it faster than a for loop 显示 asm：vmulpd / vhaddpd ymm0, ymm0, ymm0 / vextractf128 xmm1, ymm0, 1 / vaddpd xmm0, xmm0, xmm1）。
我不知道是否有办法说服 JIT 做同样的洗牌，但不与 System.Numerics 相乘（不带 Intrinsics .GetUpper() / Sse2.Add）；我希望仅循环遍历元素会导致存储/重新加载可能会更糟，尤其是对于 256 位浮点向量（8 个元素而不是 4 个）。
c# multiplying array elements using system.numerics 表示仅使用 System.Numerics 是不可能的。 :/ （除非有对加减的特殊支持；那是要求用乘减来减少。）
是的，JIT 在这里是有限的。当前的 JIT 至少会在 Vector<T>.Count 上自动展开循环，但它仍然会发出负载或 vextractf128/vpsrldq 对来读取上面的元素。不幸的是，做不必要的乘法仍然更便宜。
是的，这样的问题就是 System.Runtime.Intrinsics 添加直接 ISA 映射的原因。在 .NET 5+ 中，存在从 System.Numerics.Vector<T> 到 System.Runtime.Intrinsics.Vector256<T>（或 Vector128<T> 视情况而定）的无操作转换。这样，高效的版本就可以手动实现了。