G++ SSE intrinsics dilemma-значение от intrinsic " насыщает"
Я написал простую программу для реализации SSE intrinsics для вычисления внутреннего произведения двух больших (100000 и более элементов) векторов. Программа сравнивает время выполнения для обоих, внутренний продукт вычисляется обычным способом и с использованием встроенных компонентов. Все работает отлично, пока я не вставляю (просто для удовольствия) внутренний цикл перед оператором, который вычисляет внутреннее произведение. Прежде чем я пойду дальше, вот код:
//this is a sample Intrinsics program to compute inner product of two vectors and compare Intrinsics with traditional method of doing things.
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <xmmintrin.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
typedef float v4sf __attribute__ ((vector_size(16)));
double innerProduct(float* arr1, int len1, float* arr2, int len2) { //assume len1 = len2.
float result = 0.0;
for(int i = 0; i < len1; i++) {
for(int j = 0; j < len1; j++) {
result += (arr1[i] * arr2[i]);
}
}
//float y = 1.23e+09;
//cout << "y = " << y << endl;
return result;
}
double sse_v4sf_innerProduct(float* arr1, int len1, float* arr2, int len2) { //assume that len1 = len2.
if(len1 != len2) {
cout << "Lengths not equal." << endl;
exit(1);
}
/*steps:
* 1. load a long-type (4 float) into a v4sf type data from both arrays.
* 2. multiply the two.
* 3. multiply the same and store result.
* 4. add this to previous results.
*/
v4sf arr1Data, arr2Data, prevSums, multVal, xyz;
//__builtin_ia32_xorps(prevSums, prevSums); //making it equal zero.
//can explicitly load 0 into prevSums using loadps or storeps (Check).
float temp[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 0.0};
prevSums = __builtin_ia32_loadups(temp);
float result = 0.0;
for(int i = 0; i < (len1 - 3); i += 4) {
for(int j = 0; j < len1; j++) {
arr1Data = __builtin_ia32_loadups(&arr1[i]);
arr2Data = __builtin_ia32_loadups(&arr2[i]); //store the contents of two arrays.
multVal = __builtin_ia32_mulps(arr1Data, arr2Data); //multiply.
xyz = __builtin_ia32_addps(multVal, prevSums);
prevSums = xyz;
}
}
//prevSums will hold the sums of 4 32-bit floating point values taken at a time. Individual entries in prevSums also need to be added.
__builtin_ia32_storeups(temp, prevSums); //store prevSums into temp.
cout << "Values of temp:" << endl;
for(int i = 0; i < 4; i++)
cout << temp[i] << endl;
result += temp[0] + temp[1] + temp[2] + temp[3];
return result;
}
int main() {
clock_t begin, end;
int length = 100000;
float *arr1, *arr2;
double result_Conventional, result_Intrinsic;
// printStats("Allocating memory.");
arr1 = new float[length];
arr2 = new float[length];
// printStats("End allocation.");
srand(time(NULL)); //init random seed.
// printStats("Initializing array1 and array2");
begin = clock();
for(int i = 0; i < length; i++) {
// for(int j = 0; j < length; j++) {
// arr1[i] = rand() % 10 + 1;
arr1[i] = 2.5;
// arr2[i] = rand() % 10 - 1;
arr2[i] = 2.5;
// }
}
end = clock();
cout << "Time to initialize array1 and array2 = " << ((double) (end - begin)) / CLOCKS_PER_SEC << endl;
// printStats("Finished initialization.");
// printStats("Begin inner product conventionally.");
begin = clock();
result_Conventional = innerProduct(arr1, length, arr2, length);
end = clock();
cout << "Time to compute inner product conventionally = " << ((double) (end - begin)) / CLOCKS_PER_SEC << endl;
// printStats("End inner product conventionally.");
// printStats("Begin inner product using Intrinsics.");
begin = clock();
result_Intrinsic = sse_v4sf_innerProduct(arr1, length, arr2, length);
end = clock();
cout << "Time to compute inner product with intrinsics = " << ((double) (end - begin)) / CLOCKS_PER_SEC << endl;
//printStats("End inner product using Intrinsics.");
cout << "Results: " << endl;
cout << " result_Conventional = " << result_Conventional << endl;
cout << " result_Intrinsics = " << result_Intrinsic << endl;
return 0;
}
Я использую следующий вызов g++ для построения это:
g++ -W -Wall -O2 -pedantic -march=i386 -msse intrinsics_SSE_innerProduct.C -o innerProduct
Каждый из циклов выше, в обеих функциях, выполняется в общей сложности N^2 раза. Однако, учитывая, что arr1 и arr2 (два вектора с плавающей точкой) загружены со значением 2.5, длина массива равна 100 000, результат в обоих случаях должен быть 6.25 e+10. Результаты, которые я получаю:
Результаты:
result_Conventional = 6.25 e+10
result_Intrinsics = 5.36871 e+08
Это не все. Похоже, что значение, возвращаемое функцией, которая использует внутренняя природа "насыщает" при значении выше. Я попробовал поставить другие значения для элементов массива и разных размеров тоже. Но кажется, что любое значение выше 1.0 для содержимого массива и любой размер выше 1000 соответствует тому же значению, которое мы видим выше.
Первоначально я думал, что это может быть потому, что все операции в SSE находятся в плавающей точке, но плавающая точка должна быть способна хранить число порядка e+08.Я пытаюсь понять, где я могу ошибаться. но, кажется, не может понять этого. Я использую версию g++: g++ (GCC) 4.4.1 20090725 (Red Hat 4.4.1-2).
Любая помощь в этом весьма приветствуется.
Спасибо,
Шрирам.
1 ответ:
Проблема, с которой вы столкнулись, заключается в том, что хотя a
Это означает, что при построении большого числа путем сложения большого количества маленьких чисел вместе по биту за раз, вы достигаете точки, где меньшее число меньше, чем самая низкая цифра точности в большем числе, так что сложение его не имеет никакого эффекта.floatможет хранить 6,25 e+10, у него есть только несколько значащих цифр точности.Что касается того, почему вы не получаете такого поведения в не-внутренней версии, вполне вероятно, что Переменная
resultхранится в регистре, который использует более высокую точность, чем фактическое хранение поплавка, поэтому она не усекается до точностиfloatна каждой итерации цикла. Вы должны были бы посмотреть на сгенерированный ассемблерный код, чтобы быть уверенным.