Команды для инициализации и работы с памятью

Инициализация памяти

Имя функции	Операция	Инструкция
_mm_load_ss	загрузить младшее значение и очистить остальные три значения	MOVSS
_mm_load1_ps	загрузить одно значение во все четыре позиции	MOVSS + Shuffling
_mm_load_ps	Загрузить четыре значения по выровненному адресу	MOVAPS
_mm_loadu_ps	Загрузить четыре значения по невыровненному адресу	MOVUPS
_mm_loadr_ps	Загрузить четыре значения в обратном порядке	MOVAPS + Shuffling

Инициализация значений

Имя функции	Операция	Инструкция
_mm_set_ss	устанавливает самое младшее значение и обнуляет три остальных	составная
_mm_set1_ps	устанавливает четыре позиции в одно значение	составная
_mm_set_ps	устанавливает четыре значения, выровненные по адресу	составная
_mm_setr_ps	устанавливает четыре значения в обратном порядке	составная
_mm_setzero_ps	Обнуляет все четыре значения	составная

Операции записи

Имя функции	Операция	Инструкция
_mm_store_ss	записать младшее значение	MOVSS
_mm_store1_ps	записать младшее значение во все четыре позиции	MOVSS + Shuffling
_mm_store_ps	записать четыре значения по выровненному адресу	MOVAPS
_mm_storeu_ps	записать четыре значения по невыровненному адресу	MOVUPS
_mm_storer_ps	записать четыре значения в обратном порядке	MOVAPS + Shuffling
_mm_move_ss	записать младшее значение и оставить без изменения три остальных значения	MOVSS

Поддержка кэш-памяти в SSE

Имя функции	Операция	Инструкция
_mm_prefetch	Загружает одну кэш-строку по указанному адресу в кэш-память	PREFETCH
_mm_stream_pi	Записывает данные в память без записи в кэш	MOVNTQ
_mm_stream_ps	Записывает данные в память без записи в кэш по адресу, выровненному по 16 байт	MOVNTPS
_mm_sfence	Гарантирует, что все предшествующие записи в память завершатся до следующей записи.	SFENCE

Использование встроенных функций SSE в программе на языке Си

// скалярное произведение векторов

#include <stdio.h>

#include <xmmintrin.h>

#define N 10000000

// «обычная» функция

float inner1(float *x,float *y,int n)

{

float s;

int i;

s=0;

for(i=0;i<n;i++)

s+=x[i]*y[i];

return s;

}

// функция с использованием SSE intrinsics

float inner2(float *x,float *y,int n)

{

float sum;

int i;

__m128 *xx,*yy;

__m128 p,s;

xx=(__m128 *)x;

yy=(__m128 *)y;

s=_mm_set_ps1(0);

for (i=0;i<n/4;i++)

{

p=_mm_mul_ps(xx[i], yy[i]); // векторное умножение четырех чисел

s=_mm_add_ps(s,p); // векторное сложение четырех чисел

}

p=_mm_movehl_ps(p,s); // перемещение двух старших значений s в младшие p

s=_mm_add_ps(s,p); // векторное сложение

p=_mm_shuffle_ps(s,s,1);//перемещение второго значения в s в младшую позицию в p

s=_mm_add_ss(s,p); // скалярное сложение

_mm_store_ss(&sum,s); // запись младшего значения в память

return sum;

}

int main()

{

float *x,*y, s;

long t;

int i;

// выделение памяти с выравниванием

x=(float *)_mm_malloc(N*sizeof(float),16);

y=(float *)_mm_malloc(N*sizeof(float),16);

for (i=0;i<N;i++)

{

x[i]=10*i/N;

y[i]=10*(N-i-1)/N;

}

// Using x87

s=inner1(x,y,N);

printf("Result: %f\n",s);

// Using SSE

s=inner2(x,y,N);

printf("Result: %f\n",s);

_mm_free(x);

_mm_free(y);

return 0;

}

Задание.

1. Реализовать процедуру умножения квадратных матриц (размером кратным четырём) без использования специальных расширений и с использованием расширений SSE, сравнить время выполнения этих реализаций (Обязательное задание – 10 баллов).

2. В соответствии с вариантом задания реализовать матрично-векторную (с одинаковым размером матриц и векторов кратным четырём) процедуру с использованием расширений SSE (Дополнительное задание – 7 баллов).

3. С использованием инструкции cpuid определить наличие расширения SSE (Дополнительное задание – 3 балла).

4. Крайний срок сдачи – 7 мая 2011 года.

Варианты.

В предложенных вариантах предполагается, что – скаляры, – векторы, – матрицы: