Числа со знаком sse2

Системные регистры

числа со знаком sse2

Целые числа по 8 бит (со знаком или без); Целые числа по 16 бит SSE2 — обязательное расширение для битных процессоров. Команды расширения SSE2. - Команды Double - вещественное число двойной точности (64 бита). Команды Присвоить и расширить с учетом знака. В форме представления с фиксированной запятой (точкой) числа Знак числа обычно кодируется двоичной цифрой, при этом: . Формат SSE2.

В SIMD-версии мы не будем делить реализации по каналам: Каждый пиксель будет представлен четырьмя битными числами с плавающей точкой и будет занимать ровно один SSE-регистр.

Да, для трехканальных изображений четверить операций будет выполняться вхолостую, а для двухканального — половина. Но проще закрыть на это глаза, чем пытаться максимально забить SSE-регистры полезными данными.

Взгляните еще раз на код выше. В самом начале идет присвоение аккумуляторам константного значения 0,5, которое нужно для округления результата.

Дальше, если мы хотим работать с пикселем как с вектором чисел с плавающей точкой, нужно как-то сконвертировать пиксель в это представление. В SSE нет инструкций, преобразовывающих 8-битные значения сразу в числа одинарной точности. Ей нужно передать адрес на битное значений в памяти. В скалярном коде ничего этого нет, компилятор сам понимает, что раз мы умножаем 8-битное целое на float, то первое тоже нужно конвертировать в float. Помните функцию clip8 из предыдущей статьи?

В ней было два условных перехода. В случае с SIMD у нас нет возможности использовать условные переходы в зависимости от данных, потому что процессор должен выполнять одну и ту же команду для всех данных. Поэтому мы переводим значения в целые битные числа со знаком, а потом обрезаем их в пределах [0, ]. Для горизонтального прохода все точно так же, меняется только порядок загрузки пикселей: Все готово, пришло время запустить тест и узнать результат. Прирост от двух с половиной до трех раз! Напомню, что тестирую я на трехканальном RGB-изображении, поэтому ускорение в 3 раза в данном случае можно считать эталонным.

Правильная запаковка Предыдущий вариант был почти 1 в 1 скопирован со скалярного кода.

числа со знаком sse2

Причем для запаковки и распаковки использовались функции, появившиеся в последних версиях SSE: Очевидно, что люди как-то справлялись с этими задачами и с более ранними версиями SSE. Упростить так, что не понадобятся никакие константы для сдвига и обрезания значений речь об mmmax, mmmin и shiftmask.

числа со знаком sse2

Насыщение значит, что если при конвертации значение переменной выходит за пределы нового типа, то оно остается экстремальным для данного типа. Например если мы делаем преобразование из битного целого со знаком в 8-битное без знака, то значение преобразуется ва -3 в 0.

Получается, что функции упаковки одновременно и сдвигают значения и не дают выйти за границы диапазона. AVX-регистры Если бы собака носила штаны, делала бы она это так или так? А если бы регистры содержали в два раза больше данных? Когда я узнал, как работает AVX, то сразу вспомнил об этой картинке.

При первом рассмотрении AVX инструкции кажутся странными и нелогичными. Взгляните сами на ту же инструкцию перемешиваниякоторой мы уже пользовались. Но нет, псевдокод AVX-версии намного мудренее: То есть на AVX-регистры стоит смотреть как на пару векторов.

И эти вектора в большинстве команд друг с другом не взаимодействуют. Посмотрите на псевдокод AVX-команды еще раз, там четко видно, что первый блок работает только с младшими битами, а второй только со старшими битами.

И нельзя перемешать так, чтобы в старших были младшие байты или наоборот. Причем, для этой инструкции разделение еще не слишком строгое: А зачастую бывает, что аргументы операций в обеих частях оказываются одинаковыми.

Еще много хлопот доставляет распаковка и запаковка, она тоже происходит независимо по верхним и нижним частям. А верхние только на основе верхних. Я еще не встречал ни в одном источнике упоминания этого правила в явном виде, но его понимание сильно упрощает портирование SSE-кода на AVX. Помните проблему с зависимостью данных, рассмотренную в конце первой части? Она была учтена в AVX. Конечно, исправить поведение скалярных инструкций уже нельзя, но зато можно не допустить такой же ошибки при переходе от SSE к AVX.

В псевдокоде каждой AVX-инструкции в конце есть строка: Но это еще не. Закодированные таким образом SSE-инструкции также получают гарантии обнуления старших битов. Возможно, вы слышали о том, что существует пенальти около сотни тактов за использование AVX-команд после SSE или наоборот. И если пользоваться интринсиками, с флагом -mavx компилятор будет генерировать инструкции в новом формате.

AVX2, вертикальный проход До сих пор перевод на SIMD был достаточно простым, потому что в один SSE4-регистр влезает ровно один пиксель, представленный в виде четырех чисел с плавающей точкой. Но с AVX2 мы должны обрабатывать сразу 8 значений с плавающей точкой, то есть два пикселя. Но какие именно пиксели брать в один регистр? Тут мне снова хочется вставить картинку с собакой, которая носит штаны. Напомню, как выглядит каркас, например, горизонтальной свертки: Да и расстояние от xmax до xmin может оказаться нечетным, и чтобы посчитать последний пиксель, нужно будет комбинировать SSE и AVX-код.

Можно взять пиксели в соседних строках: Но тогда загружать и выгружать пиксели придется как-то раздельно, что не очень удобно. На самом деле любой способ будет иметь какие-то преимущества и недостатки. Скажу прямо, переводить горизонтальный проход на AVX2 не очень-то удобно.

SSE2 - сравнение встроенных функций целых числа без знака

После выполнения внутреннего цикла в аккумуляторе будет результат для двух соседних пикселей, запаковать его тоже не составит труда. Первая — noop, просто приведение типов. А вторая сохраняет битное значение из регистра в память. Мы впервые получили небольшой проигрыш по производительности. Это не погрешность измерений, так как результат достаточно стабилен. Позже я объясню, почему так получилось. А пока видно, что выигрыш есть в основном при увеличении и не сильном уменьшении изображения.

Структура и особенности архитектуры микропроцессора Pentium 4

Как не трудно догадаться, так происходит потому, что вертикальный проход делается после горизонтального и поэтому оказывает большее влияние при большем размере конечного изображения.

В целом же картина достаточно позитивная. AVX2, горизонтальный проход Для горизонтального прохода все же оказывается удобнее взять два соседних пикселя в строке. Тогда для них нужно будет подготовить разные коэффициенты: Тут мы снова видим для некоторых размеров небольшой проигрыш относительно предыдущего варианта.

Но от обоих оптимизаций в сумме мы получили прирост от 6 до 50 процентов. Много это или мало? Хотелось бы конечно получить от нового набора инструкций намного большего. Но имеем то, что имеем, и смысла отказываться от даже такого ускорения конечно же.

Осталось разобраться, почему же мы получали замедление для каждого шага в отдельности в некоторых случаях. Для этого нужно напомнить, на каком компьютере я запускаю тесты.

Intel отказалась от номерных названий типаи др. Суперконвейерность означает, что процессор имеет несколько вычислительных конвейеров. У Pentium их два, что позволяет ему при одинаковых частотах в идеале быть вдвое производительнейвыполняя сразу 2 инструкции за такт. Кроме того, особенностью процессора Pentium являлся полностью переработанный и очень мощный на то время блок FPUпроизводительность которого оставалась недостижимой для конкурентов вплоть до конца х годов. Идеи и технологии, заложенные в данный чип, определили архитектуры всех современных xпроцессоров: Однако технологическая сложность ядра данного процессора привела к сравнительно невысокому выходу годных чипов при технологиях того времени, что сказалось на высокой цене Pentium Pro.

При этом процессор обладал достаточно низкой производительностью при исполнении разрядного кода. Поэтому данный процессор применялся только в High-End системах и серверах. Был добавлен новый блок целочисленных матричных вычислений MMX и увеличен до 32 Кбайт объём кэш-памяти первого уровня. Напряжение питания ядра было понижено до 2,8 В, в то время как периферия процессора питалась по прежнему напряжением 3,3 В.

Это потребовало изменения материнских плат путём добавления дополнительного источника 2,8 В MMX-compatible. Интегрированный кэш и тег кэша были вынесены на отдельные микросхемы с пониженной в два раза частотой. Это упростило и удешевило процессор, хотя и сделало его более медленным, чем Pentium Pro.

Первые процессоры Pentium II выпускались с кэш-памятью второго уровня емкостью Кбайт, затем её объём был увеличен до Кбайт. Новая конструкция процессора потребовала размещения элементов на печатной плате, что, в свою очередь, привело к изменению конструктива процессора.

Печатная плата также была упрощена. Все последующие варианты этого процессора имели интегрированный полночастотный кеш второго уровня.

Основные отличия процессоров Celeron в объёме этого кэша и частоте шины, а также часто в увеличенной латентности доступа к кэш-памяти по отношению к оригинальному процессору. Вторая модификация Celeron ядро Mendocino, частоты … МГц на многих задачах демонстрировала более высокую производительность, чем равночастотный Pentium II.

Это объяснялось тем, что маленький Кбайт кеш Mendocino располагался на одном кристалле с ядром и работал на частоте ядра, в то время как большой Кбайт кеш Pentium II находился достаточно далеко от ядра и работал на половинной частоте.

числа со знаком sse2

Больше таких промашек фирма Intel не допускала, и все последующие Celeron гарантированно медленнее полноценных процессоров того же поколения. На практике же, первое поколение процессоров работало даже медленнее, чем Pentium III.

Позже были дополнены поддержкой Hyper-threading и битного кода. В основе процессоров лежит переработанное ядро Pentium M.

c++ - SSE2 intrinsics - сравнение целых чисел без знака - Qaru

Таким образом, ядро P6, использованное ещё в процессорах Pentium Proпродолжило свою эволюцию, нарастив частоту со МГц до 3,2 ГГц и обзаведясь новой системной шиной, поддержкой многоядерности, мультимедийных инструкций. Количество ядер варьируется от одного до четырёх. Сохранив основную конструкцию процессорных ядер, появившийся первым Core i7 получил модульную структуру, позволяющую легко варьировать их количество, встроенный контроллер памяти трёхканальной DDR3 в высшем сегменте и двухканальной DDR3 в массовом и новую шину, соединяющую процессор с чипсетом.