c++如何编写代码编译器可以轻松优化SIMD？

Question

我在 Visual Studio 2008 中工作，在项目设置中我看到“激活扩展指令集”选项，我可以将其设置为无、SSE 或 SSE2

所以编译器会尝试将指令一起批处理以使用 SIMD 指令？

在如何优化代码以使编译器可以使用这些扩展生成高效的汇编器时，是否可以遵循任何规则？

例如，目前我正在研究光线追踪器。着色器接受一些输入并根据输入计算输出颜色，如下所示：

PixelData data = RayTracer::gatherPixelData(pixel.x, pixel.y);
Color col = shadePixel(data);

例如，编写着色器代码以便在一个指令调用中对 4 个不同的像素进行着色是否有益？像这样：

PixelData data1 = RayTracer::gatherPixelData(pixel1.x, pixel1.y);
...
shadePixels(data1, data2, data3, data4, &col1out, &col2out, &col3out, &col4out);

一次处理多个数据单元。这有利于让编译器使用 SSE 指令吗？

谢谢！

Answer 1

我在 Visual Studio 2008 中工作，在项目设置中我看到“激活扩展指令集”选项，我可以将其设置为无、SSE 或 SSE2

所以编译器会尝试将指令一起批处理以利用 SIMD 指令？

不，编译器不会自行使用向量指令。它将使用标量 SSE 指令而不是 x87 指令。

您所描述的称为“自动矢量化”。 Microsoft 编译器不这样做，Intel compilers 这样做。

在 Microsoft 编译器上，您可以使用 intrinsics 执行手动 SSE 优化。

Answer 2

三个观察。

1. 最好的加速不是来自优化，而是来自好的算法。因此，请确保您首先正确处理该部分。这通常意味着只为您的特定域使用正确的库。

2. 一旦你的算法正确，就该测量了。工作中通常有一个 80/20 规则。 20% 的代码将占用 80% 的执行时间。但是为了找到那个部分，你需要一个好的分析器。 Intel VTune 可以为您提供每个函数的采样配置文件以及精确的性能杀手报告。如果你有 AMD CPU，另一个免费的选择是AMD CodeAnalyst。

3. 编译器自动向量化功能不是灵丹妙药。尽管它会非常努力（尤其是Intel C++），但您通常需要通过以向量形式重写算法来帮助它。通过手工制作一小部分瓶颈代码以使用 SIMD 指令，您通常可以获得更好的结果。您可以使用内部函数在 C 代码中执行此操作（请参阅上面的 VJo 链接）或使用内联汇编。

当然，第 2 部分和第 3 部分形成了一个迭代过程。如果您真的对此很认真，那么英特尔人员会提供一些关于该主题的好书，例如 The Software Optimization Cookbook 和处理器参考手册。

Answer 3

编译器并不是很强大，它也有一些限制。如果可以（并且如果将正确的标志传递给它），它将使用 SSE 指令。查看它所做的唯一方法是检查编译器生成的汇编代码。

另一种选择是使用 C SSE/SSE2 指令。对于 Windows，您可以在此处找到它们：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/y0dh78ez%28VS.80%29.aspx