在 C# 中使用 SSE答案

【问题标题】：Using SSE in C#在 C# 中使用 SSE
【发布时间】：2013-05-22 08:00:15
【问题描述】：

我目前正在用 C# 编写一个应用程序，它可以从使用 SSE 中受益匪浅，因为相对较小的一段代码会占用 90-95% 的执行时间。代码本身也非常适合 SSE（因为它是基于矩阵和向量的），所以我继续使用 Mono.Simd，尽管这在执行时间上产生了显着差异，但这仍然不够。 Mono.Simd 的问题在于它只有非常旧的 SSE 指令（我相信主要来自 SSE1 和 SSE2），这会导致点积（或标量/内积）例如占用 3 条指令，而它可以是仅在 1 条指令中使用 SSE4 实现（并且由于 SSE4 自 2006 年以来可用，因此可以安全地假设现在每台现代计算机都拥有它）。此外，根本不包括一堆其他函数（例如，获取每个数字的绝对值，这也需要一个笨拙的解决方法）。

我的问题是，我可以从我的 C# 代码中调用任何其他库来使用 SSE/SIMD 吗？也可以在 C# 中使用内联汇编，所以显然我也可以使用 C++ 代码，尽管这会导致性能下降，但如果有人有一个相对易于使用的 C++ 库和上述函数，这将是可以接受的我猜。

提前感谢您的帮助。

【问题讨论】：

在 C++/CLI 中创建一个类库。您可以在使用 #pragma unmanaged 编译的代码中使用 SSEx 内在函数。但是，您将永远无法高效地执行一条 SSE4 指令，从托管代码执行切换到非托管代码执行会产生开销。大约需要 5 纳秒，加上编组参数所涉及的任何开销以及使变量与 16 对齐所需的不可避免的副本。您的本机代码必须足够大以摊销该成本。
“自 2006 年以来 SSE4 可用，因此可以放心地假设现在每台现代计算机都有它”- Penryn（英特尔）是 2008 年 1 月，推土机（AMD）是 2011 年 10 月。如果你不对 SSE2 进行后备时，您的代码将分别在早于 Intel 和 AMD 的这些日期的任何 CPU 上崩溃。
你可以使用 opencl 包装器。

标签： c# sse simd

【解决方案1】：

开源Yeppp! library（我是其中的作者）提供了 SIMD 优化的数据处理功能，并且可以通过官方绑定从 .Net 语言中使用。它不仅支持 SSE，还支持来自即将推出的 Intel Haswell 处理器的高达 AVX2 的 SIMD 扩展。该库会自动为其运行的处理器选择最佳版本。

【讨论】：

这看起来很有希望，我将如何在我的代码中使用它（我在 Mono 中使用 c#，用于统一项目，所以如果它可以在 Windows 和 Mac 上运行会很好)?是否有 dll，或者是否有可能制作一个可在 MacOS 中使用并使用所有（或大部分）优化的 dll？
它在 Linux 的 Mono 下工作（显然在 Windows 的 .Net 下），但目前不支持 Mac。
下载官方最新版本，在binaries目录下会找到预建文件
在下一个版本（Beta 3）中也将支持 Mac OS X
这个库看起来很棒，准备用我正在编码的音频引擎测试它：kvraudio.com/forum/viewtopic.php?p=5526631

【解决方案2】：

截至 2013 年 4 月，Steam Survey reports that only 64% of PCs have support for SSE4.1。换句话说，如果您假设支持 SSE4.1，您将在大约三分之一的消费类 PC 上崩溃。

我对 Mono.Simd 不熟悉，但在 Windows 上，DirectXMath 是一个不错的选择，如果您愿意编写合适的 C++/CLI 包装器的话。两者都不会利用所有最新的说明，但您可以根据需要使用intrinsics 相对轻松地补充这些说明。不过，我不确定你能否比 Mono.Simd 做得更好。

C# 中没有“内联汇编”之类的东西；如果您想使用 C++ 或 C# 中的汇编代码，则必须通过 P/Invoke 或 C++/CLI 包装器调用它。在这两者中，C++/CLI 的开销更少。

也就是说，如果您需要优化一小段代码，最好的选择可能是完全用原生 C++ 重写那段代码。

【讨论】：

现在发生了很大变化 :)（谢天谢地）

【解决方案3】：

C# 在跨平台的 System.Numerics 中本机支持相当多的 SIMD/SSE 指令。点积是受支持的指令。

nuget.org 上的 HPCsharp nuget 包是我过去两年一直在积极开发的，它使用此功能来加速许多算法。让我知道某些有用的算法是否可以通过 SIMD/SSE 和多核使用加速。

【讨论】：