探索AVX 512: 3種超高速項目編程方式

目錄

1. 簡介
2. agnafog的vcl
3. 編譯器內建函式
4. 組合語言
5. 總結

Exploring AVX 512: 打造超高速項目的三種方式 🚀

嗨大家好，歡迎來到另一個視頻。今天，我們要探索AVX 512，這將是一個三部曲的系列。在這個視頻中，我們將介紹三種不同的方法，讓你能夠在自己的項目中編寫AVX 512的代碼。我們將從agnafog的vcl開始，然後介紹內建函式和一點點手動編寫組合語言。如果你想的話，你甚至可以在同一個項目中使用這三種方法。那麼，讓我們開始學習agnafog的vcl吧！

1. 介紹

在開始編寫AVX 512代碼之前，你可能需要先將你的項目切換到x64環境，這在配置管理器中可以設置。這樣你就可以運行64位應用程序，利用AVX 512指令集的優勢。接下來，你需要添加一個cpp文件，然後在項目屬性中進行配置。

2. agnafog的vcl

agnafog的vcl是一個免費的向量庫，設計用於加速你的代碼。它使用內部的cmd指令集，讓你的代碼運行更快。同時，這個庫非常方便易用。你可以在vcl的GitHub上下載這個庫，並把它解壓到你的項目文件夾中。解壓之後，你會看到該庫包含了一些頭文件、幾個cpp文件、許可證和更多。在項目屬性中添加vcl的頭文件路徑，這樣Visual Studio才能找到該庫。

要使用vcl，你只需要使用一些簡單的操作符就可以進行AVX 512的編程。例如，你可以使用vcl::Vc::double_v類型定義一個存儲8個雙精度浮點數的向量。然後，你可以使用標準運算符來進行向量間的算術運算。這將大大簡化你的代碼。下面是一個例子：

#include <iostream>
#include <vcl/vectorclass.h>

int main() {
  vcl::Vc::double_v a = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0};
  vcl::Vc::double_v b = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
  vcl::Vc::double_v c = a + b;

  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    std::cout << c[i] << " ";
  }

  return 0;
}

這段代碼將兩個向量a和b相加，然後將結果存儲在向量c中。最後，將c向量的內容輸出到控制台。你會看到結果是2、3、4、5、6、7、8、9。這個例子只是一個簡單的示例，讓你了解vcl庫的基礎。實際上，vcl庫還提供了更多功能，如按位操作、數學函數和更多。

3. 編譯器內建函式

除了使用第三方庫來編寫AVX 512代碼外，你還可以使用編譯器提供的內建函式。這些內建函式是直接由編譯器轉換為相應的AVX 512指令的。這種方法相對於使用庫函式來說，更加低級，也更加親近硬件。下面是一個使用編譯器內建函式的例子：

#include <iostream>
#include <immintrin.h>

int main() {
  double a[8] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0};
  double b[8] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
  double c[8] = {0};

  __m512d avx_a = _mm512_load_pd(a);
  __m512d avx_b = _mm512_load_pd(b);
  __m512d avx_c = _mm512_add_pd(avx_a, avx_b);

  _mm512_store_pd(c, avx_c);

  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    std::cout << c[i] << " ";
  }

  return 0;
}

這段代碼和前面的例子實現的功能是完全相同的，只是使用了編譯器的內建函式來執行AVX 512指令。你可以看到這段代碼更加低級，需要手動將數據載入和保存到寄存器中，並調用相應的指令來執行算術運算。如果你對計算機體系結構和低級編程有一定的了解，那麼這種方法可能更適合你。

4. 組合語言

如果你想更進一步，你還可以直接編寫AVX 512組合語言代碼。這種方法非常低級，需要精確地控制寄存器和內存的使用。下面是一個使用組合語言的例子：

section .data
  a: dd 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0
  b: dd 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0
  c: times 8 dd 0.0

section .text
global main

main:
  mov rax, 0
  mov rcx, qword [a]
  mov rdx, qword [b]
  mov r8, qword [c]

  vmovupd zmm0, [rcx]
  vmovupd zmm1, [rdx]
  vaddpd zmm2, zmm0, zmm1
  vmovupd [r8], zmm2

  sub rax, 8
  jnz main

  mov rcx, qword [c]
  mov rdx, 0

  print_loop:
    mov rax, qword [rcx + rdx*8]
    mov rdi, format
    xor rax, rax
    call printf

    inc rdx
    cmp rdx, 8
    jl print_loop

  mov eax, 0
  ret

section .data
  format db "%lf", 10, 0

這是一個完整的組合語言代碼，使用AVX 512指令來執行向量加法。這段代碼載入向量a和b，然後使用vaddpd指令將它們相加並保存到向量c中。最後，將向量c的內容輸出到控制台。

5. 總結

在這個視頻中，我們探索了在項目中編寫AVX 512代碼的三種方法。你可以選擇使用第三方庫、編譯器內建函式或直接編寫組合語言代碼來實現AVX 512的功能。每種方法都有自己的優點和局限性，你需要根據你的項目需求和個人技術水平來做出選擇。

希望這個視頻能對你有所幫助，並帶給你一個良好的學習體驗。如果你還有任何問題，請隨時聯繫我們。祝你有個愉快的一天！

亮點

• 介紹了agnafog的vcl庫，將AVX 512編程變得方便且易於閱讀。
• 簡要介紹了使用編譯器內建函式進行AVX 512編程的方法。
• 提供了使用組合語言編寫AVX 512代碼的示例。

常見問題與解答

1. AVX 512有什麼優勢？

AVX 512是一個強大的指令集擴展，可以同時處理更多的數據。這一特性使得AVX 512在數據密集型應用中表現非常出色，例如科學計算、大數據分析等。

2. 與AVX 2相比，AVX 512的性能提升如何？

AVX 512與AVX 2相比在性能方面有顯著的提升。AVX 512可以將更多的數據一次性加載到向量寄存器中，並且支持更多的運算，這使得它在許多應用中能夠更快地執行計算。

3. 使用AVX 512有什麼注意事項？

使用AVX 512需要注意兩個主要方面：兼容性和內存對齊。首先，你需要確保你的處理器支持AVX 512指令集。其次，由於AVX 512要求數據與內存對齊，所以你需要優化你的代碼，確保數據正確對齊。

4. 還有其他的AVX 512庫嗎？

除了agnafog的vcl庫之外，還有其他一些非常流行的AVX 512庫，如Intel的IPP庫、OpenBLAS和MKL庫等。這些庫提供了更多的功能和效能優化，可以根據你的具體需求進行選擇。

資源：

• agnafog的vcl庫
• Intel IPP庫
• OpenBLAS
• Intel MKL庫