Что делает мой компилятор? (Оптимизация мемкпи)
https://stackoverflow.com/questions/4036806
-
26-09-2019 - |
italiano
english
français
española
中国
日本の
العربية
Deutsch
한국어
Português
RussianВопрос
Я компилирую немного кода, используя следующие параметры в VC ++ 2010: / O2 / OB2 / OI / OT
Однако у меня возникли проблемы с пониманием некоторых частей сборки сборки, я поставил несколько вопросов в коде в качестве комментариев.
Кроме того, какое предварительное расстояние обычно рекомендуется на современных процессорах? Я могу оспорить на своем собственном процессоре, но я надеялся на некоторую ценность, что будет хорошо работать на более широком диапазоне процессоров. Может быть, можно использовать динамические предварительные расстояния?
<- Редактировать:
Еще одна вещь, о которой я удивлен, это то, что компилятор не переплетет в какой-то форме инструкции MOVDQA и MOVNTDQ? Поскольку эти инструкции в некотором смысле асинхронные от моего понимания.
Этот код также предполагает 32 строки кэша байтов при предварительной выборке, однако, кажется, что высококачественные процессоры имеют 64 байтовых кашелина, поэтому 2 префитика могут быть удалены.
-->
void memcpy_aligned_x86(void* dest, const void* source, size_t size)
{
0052AC20 push ebp
0052AC21 mov ebp,esp
const __m128i* source_128 = reinterpret_cast<const __m128i*>(source);
for(size_t n = 0; n < size/16; n += 8)
0052AC23 mov edx,dword ptr [size]
0052AC26 mov ecx,dword ptr [dest]
0052AC29 mov eax,dword ptr [source]
0052AC2C shr edx,4
0052AC2F test edx,edx
0052AC31 je copy+9Eh (52ACBEh)
__m128i xmm0 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm1 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm2 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm3 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm4 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm5 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm6 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm7 = _mm_setzero_si128();
__m128i* dest_128 = reinterpret_cast<__m128i*>(dest);
0052AC37 push esi
0052AC38 push edi
0052AC39 lea edi,[edx-1]
0052AC3C shr edi,3
0052AC3F inc edi
{
_mm_prefetch(reinterpret_cast<const char*>(source_128+8), _MM_HINT_NTA);
_mm_prefetch(reinterpret_cast<const char*>(source_128+10), _MM_HINT_NTA);
_mm_prefetch(reinterpret_cast<const char*>(source_128+12), _MM_HINT_NTA);
_mm_prefetch(reinterpret_cast<const char*>(source_128+14), _MM_HINT_NTA);
xmm0 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm1 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm2 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm3 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm4 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm5 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm6 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm7 = _mm_load_si128(source_128++);
0052AC40 movdqa xmm6,xmmword ptr [eax+70h] // 1. Why is this moved before the pretecthes?
0052AC45 prefetchnta [eax+80h]
0052AC4C prefetchnta [eax+0A0h]
0052AC53 prefetchnta [eax+0C0h]
0052AC5A prefetchnta [eax+0E0h]
0052AC61 movdqa xmm0,xmmword ptr [eax+10h]
0052AC66 movdqa xmm1,xmmword ptr [eax+20h]
0052AC6B movdqa xmm2,xmmword ptr [eax+30h]
0052AC70 movdqa xmm3,xmmword ptr [eax+40h]
0052AC75 movdqa xmm4,xmmword ptr [eax+50h]
0052AC7A movdqa xmm5,xmmword ptr [eax+60h]
0052AC7F lea esi,[eax+70h] // 2. What is happening in these 2 lines?
0052AC82 mov edx,eax //
0052AC84 movdqa xmm7,xmmword ptr [edx] // 3. Why edx? and not simply eax?
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm0);
0052AC88 mov esi,ecx // 4. Is esi never used?
0052AC8A movntdq xmmword ptr [esi],xmm7
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm1);
0052AC8E movntdq xmmword ptr [ecx+10h],xmm0
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm2);
0052AC93 movntdq xmmword ptr [ecx+20h],xmm1
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm3);
0052AC98 movntdq xmmword ptr [ecx+30h],xmm2
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm4);
0052AC9D movntdq xmmword ptr [ecx+40h],xmm3
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm5);
0052ACA2 movntdq xmmword ptr [ecx+50h],xmm4
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm6);
0052ACA7 movntdq xmmword ptr [ecx+60h],xmm5
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm7);
0052ACAC lea edx,[ecx+70h]
0052ACAF sub eax,0FFFFFF80h
0052ACB2 sub ecx,0FFFFFF80h
0052ACB5 dec edi
0052ACB6 movntdq xmmword ptr [edx],xmm6 // 5. Why not simply ecx?
0052ACBA jne copy+20h (52AC40h)
0052ACBC pop edi
0052ACBD pop esi
}
}
Оригинальный код:
void memcpy_aligned_x86(void* dest, const void* source, size_t size)
{
assert(dest != nullptr);
assert(source != nullptr);
assert(source != dest);
assert(size % 128 == 0);
__m128i xmm0 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm1 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm2 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm3 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm4 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm5 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm6 = _mm_setzero_si128();
__m128i xmm7 = _mm_setzero_si128();
__m128i* dest_128 = reinterpret_cast<__m128i*>(dest);
const __m128i* source_128 = reinterpret_cast<const __m128i*>(source);
for(size_t n = 0; n < size/16; n += 8)
{
_mm_prefetch(reinterpret_cast<const char*>(source_128+8), _MM_HINT_NTA);
_mm_prefetch(reinterpret_cast<const char*>(source_128+10), _MM_HINT_NTA);
_mm_prefetch(reinterpret_cast<const char*>(source_128+12), _MM_HINT_NTA);
_mm_prefetch(reinterpret_cast<const char*>(source_128+14), _MM_HINT_NTA);
xmm0 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm1 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm2 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm3 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm4 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm5 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm6 = _mm_load_si128(source_128++);
xmm7 = _mm_load_si128(source_128++);
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm0);
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm1);
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm2);
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm3);
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm4);
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm5);
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm6);
_mm_stream_si128(dest_128++, xmm7);
}
}
Решение
EAX + 70H READ перемещается вверх, потому что EAX + 70H находится в другой линии кэша от EAX, и компилятор, вероятно, хочет, чтобы предпочтение аппаратному предотвращению, чтобы получить эту строку как можно скорее.
Он не чередуется, потому что он хочет максимизировать производительность, избегая зависимостей нагрузки к хранению (даже если руководство по оптимизации AMD явно говорит, чтобы промокнуть), или просто потому, что не уверен, что магазины не будут перезаписать нагрузки. Изменит ли это поведение, если вы добавляете __Restrict ключевые слова для источника и DEST?
Цель всей его усугубит меня. Может быть некоторая неясная декодирование инструкций или соображений префитирования оборудования, либо для AMD, либо Intel, но я не могу найти никакого оправдания для этого. Интересно, будет ли код быстрее или медленнее, когда вы удалите эти инструкции?
Рекомендуемое расстояние предварительной выборки зависит от размера петли. Должен быть достаточно далеко, что данные успевают прийти из памяти к тому времени, когда это необходимо. Я думаю, что вам обычно нужно дать ему как минимум 100 галочек часов.
Другие советы
Я не разобрался, что делает компилятор, однако я, хотя я поделился некоторыми из моих результатов тестирования. Я переписал функцию в сборе.
Система: Xeon W3520
4,55 ГБ / с: обычный мемкпи
5,52 ГБ / с: мемкпи
5,58 ГБ / с: Мемкпи ниже
7,48 ГБ / с: memcpy ниже многопотативной
void* memcpy(void* dest, const void* source, size_t num)
{
__asm
{
mov esi, source;
mov edi, dest;
mov ebx, num;
shr ebx, 7;
cpy:
prefetchnta [esi+80h];
prefetchnta [esi+0C0h];
movdqa xmm0, [esi+00h];
movdqa xmm1, [esi+10h];
movdqa xmm2, [esi+20h];
movdqa xmm3, [esi+30h];
movntdq [edi+00h], xmm0;
movntdq [edi+10h], xmm1;
movntdq [edi+20h], xmm2;
movntdq [edi+30h], xmm3;
movdqa xmm4, [esi+40h];
movdqa xmm5, [esi+50h];
movdqa xmm6, [esi+60h];
movdqa xmm7, [esi+70h];
movntdq [edi+40h], xmm4;
movntdq [edi+50h], xmm5;
movntdq [edi+60h], xmm6;
movntdq [edi+70h], xmm7;
lea edi, [edi+80h];
lea esi, [esi+80h];
dec ebx;
jnz cpy;
}
return dest;
}
void* memcpy_tbb(void* dest, const void* source, size_t num)
{
tbb::parallel_for(tbb::blocked_range<size_t>(0, num/128), [&](const tbb::blocked_range<size_t>& r)
{
memcpy_SSE2_3(reinterpret_cast<char*>(dest) + r.begin()*128, reinterpret_cast<const char*>(source) + r.begin()*128, r.size()*128);
}, tbb::affinity_partitioner());
return dest;
}
0052AC82 mov edx,eax //
0052AC84 movdqa xmm7,xmmword ptr [edx] // 3. Why edx? and not simply eax? <--
потому что он хочет, чтобы яблоко разделил DataPath, так что это инструкция
0052ACAF sub eax,0FFFFFF80h
может быть выполнен параллельно.
Номер точки 4 Может быть подсказкой для префиттера ... Устойчиво (потому что еще не имеет никакого смысла, также может быть компилятор / Оптимизатор Bug / quirk).
У меня нет представления о точке 5
