Wie kann ich AVX-Lade-/Speicherausrichtungsprobleme beheben, um eine optimale Leistung zu erzielen?

Wie löse ich das 32-Byte-Ausrichtungsproblem für AVX-Lade-/Speichervorgänge?

Verwendung nicht ausgerichteter Lade- und Speichervorgänge für AVX-intrinsisch Funktionen können Ausrichtungsprobleme und nachfolgende Speicherzugriffsfehler verursachen. Um dieses Problem zu beheben, verwenden Sie die Funktionen „_mm256_loadu_ps“ und „_mm256_storeu_ps“ für nicht ausgerichteten Zugriff anstelle ihrer Gegenstücke „_mm256_load_ps“ und „_mm256_store_ps“.

Die Ausrichtung ist besonders wichtig bei 512-Bit-AVX-512-Vektoren und trägt dazu bei erheblicher Geschwindigkeitsvorteil (15-20 % auf SKX) auch mit große Arrays. Die Sicherstellung der Datenausrichtung ist auch für eine effiziente Cache-Nutzung von entscheidender Bedeutung und verhindert Leistungseinbußen aufgrund von Cache-Zeilenaufteilungen und damit verbundenen Verzögerungen.

Dynamische Speicherzuweisungstechniken

Für dynamische Speicherzuweisung wo Wenn es auf die Ausrichtung ankommt, sollten Sie diese Techniken in Betracht ziehen:

• C 17 Ausgerichtet Neu: Verwenden Sie „std::align_val_t“ und „aligned new“, um Speicher mit ausgerichteten Adressen zuzuweisen, die größer als die Standardausrichtung sind. Dies ist für Arrays wie „__m256 arr[N]__“ in C 17 unkompliziert.
• Aligned Alloc: Verlassen Sie sich auf die Funktion „std::aligned_alloc“, um Speicher mit einer angegebenen Ausrichtung zuzuweisen . Allerdings muss die Größe ein Vielfaches der angeforderten Ausrichtung sein.
• POSIX Memalign: Verwenden Sie die Funktion „posix_memalign“, die einen Zeiger auf die angeforderte Speicheradresse, Ausrichtung usw. nimmt Größe als Argumente.
• _mm_malloc: Verwenden Sie „_mm_malloc“ speziell für AVX-bezogene Speicherzuweisung. Beachten Sie, dass von „_mm_malloc“ erhaltene Zeiger nicht mit dem Standard „free“ freigegeben werden können und die Kompatibilität mit „_mm_free“ nicht plattformübergreifend gewährleistet ist.

Weitere Überlegungen

• Alignas: Setzen Sie „alignas(32)“ mit Arrays oder Strukturmitgliedern ein Erzwingen Sie die 32-Byte-Ausrichtung für statische und automatische Speicherung. Diese Technik funktioniert auch mit C 17 für dynamisch zugewiesenen Speicher.
• Direkte Betriebssystemsteuerung: Erwägen Sie die Verwendung von Systemaufrufen wie „mmap“ oder „VirtualAlloc“ für die benutzerdefinierte Speicherzuweisung, die eine Seiten- Ausgerichtete Kontrolle über Seitengröße und Speicherverwaltung auf Speicher- und Betriebssystemebene.

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