Category: Prowadzone zajęcia

Poniżej znajduje się kod programu który umożliwia porównanie wydajności obliczeń z wykorzystaniem instukcji SIMD zawartych w rozszerzeniach SSE i nowszym AVX. Wykorzystanie techniki AVX wymaga środowiska Visual Studio 2010 i procesora serii Core i3 i5 i7 oznaczego 4 cyfrowym numerem np Core i3 2100. Rozkazy serii SSE dostępne są we wszystkich nowoczenych procesorach.

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>

#include <emmintrin.h>
#include <immintrin.h>
#include <intrin.h>

int ops_scalar (float* a, float* b, float* c, float* d, int N)
{
  for(int i=0; i<N; i++)
  {
    d[i] = a[i]*b[i] + sqrt(c[i]);
  }
  return 0;
}

int ops_SSE (float* a, float* b, float* c, float* d, int N)
{
  for(int i=0; i<N; i+=4)
  {
    __m128 A = _mm_load_ps(&(a[i])); //Załadowanie 4 float
    __m128 B = _mm_load_ps(&(b[i]));
    __m128 C = _mm_load_ps(&(c[i]));

    __m128 mul  = _mm_mul_ps(A, B); //A*B
    __m128 sqrt = _mm_sqrt_ps(C); //Sqrt(C)
    
    __m128 sum  = _mm_add_ps(mul, sqrt); //A*B+Sqrt(C)

    _mm_store_ps (&(d[i]),sum); //Zapis wyniku do pamięci
  }
  return 0;
}

int ops_AVX (float* a, float* b, float* c, float* d, int N)
{
  for(int i=0; i<N; i+=8)
  {
    __m256 A = _mm256_load_ps(&(a[i]));
    __m256 B = _mm256_load_ps(&(a[i]));
    __m256 C = _mm256_load_ps(&(a[i]));

    __m256 mul  = _mm256_mul_ps(A, B);

    __m256 sqrt = _mm256_sqrt_ps(C);

    __m256 sum  = _mm256_add_ps(mul, sqrt);

    _mm256_store_ps(&(d[i]),sum);
  }
  return 0;
}

int main( int argc, char *argv[ ] )
{
  fprintf(stdout, "START\n");

  int N = 100000000;

  unsigned __int64 ticks;

  //Alokacja pamieci z wyrównaniem 
  float* a = (float*)_aligned_malloc(sizeof(float)*N, 32);
  float* b = (float*)_aligned_malloc(sizeof(float)*N, 32);
  float* c = (float*)_aligned_malloc(sizeof(float)*N, 32);

  float* d = (float*)_aligned_malloc(sizeof(float)*N, 32);

  //Załadowanie losowych danych do przetworzenia
  for(int i=0; i<N; i++)
  {
    a[i] = rand();
    b[i] = rand();
    c[i] = rand();
  }

  ticks = __rdtsc(); //Pomar czasu w taktach 
  ops_scalar(a, b, c, d, N);
  ticks = __rdtsc() - ticks;
  printf("Scalar: %I64d\n", ticks);

  ticks = __rdtsc();
  ops_SSE(a, b, c, d, N);
  ticks = __rdtsc() - ticks;
  printf("SSE:    %I64d\n", ticks);

  ticks = __rdtsc();
  ops_AVX(a, b, c, d, N);
  ticks = __rdtsc() - ticks;
  printf("AVX:    %I64d\n", ticks);

  _aligned_free(a);
  _aligned_free(b);
  _aligned_free(c);

  _aligned_free(d);
  system("pause");
  return 0;
}