SSE/de
From Free Pascal wiki
Jump to navigationJump to search
│ Deutsch (de) │
SSE
Mit der SSE-Erweiterung der Modernen CPUs, kann bis zu 8-9fache Geschwindigkeitssteigerung erzielen, gegenüber klassischen FPU-Operationen.
Am besten werden 4x Vektoren und 4x4 Matrizen unterstützt, dies wird sehr viel bei OpenGL gebraucht.
Die Assembler-Blöcke sind so angepasst, das sie auf 32Bit und 64Bit CPU laufen, vorausgesetzt, sie sind Intel kompatibel ARM (Raspberry) geht nicht, die haben einen anderen Befehlssatz.
Folgende Beispiele sollten alle ab Intel-Core laufen.
Teilweise, kann Lazarus von Haus auf SSE und AVX verwenden, dafür muss folgendes unter "Projekt --> Projekteinstellungen... --> Benutzerdefinierte Einstellungen" ergänzt werden:
-al -CfAVX2 -CpCOREAVX2 -O3 -Sv -OpCOREAVX2 -OoFASTMATH
Dies hat auf die direkten Assembler Funktionen keinen Einfluss.
Hilfs- Deklarationen und Funktionen
{$asmmode intel}
type
TVector4f = array[0..3] of Single;
TMatrix = array[0..3] of TVector4f;
var
a: TVector4f = (1.0, 2.0, 3.0, 4.0);
b: TVector4f = (5.0, 6.0, 7.0, 8.0);
c: TVector4f;
f: single = 2.0;
procedure WriteVector(v: TVector4f);
begin
WriteLn(v[0]: 8: 4, ' ', v[1]: 8: 4, ' ', v[2]: 8: 4, ' ', v[3]: 8: 4);
end;
Die wichtigsten Vektor-Operationen
Vektoren Addieren
Klassisch:
Result[0] := v0[0] + v1[0];
Result[1] := v0[1] + v1[1];
Result[2] := v0[2] + v1[2];
Result[3] := v0[3] + v1[3];
SSE beschleunigt:
function Vec_Add(const v0, v1: TVector4f): TVector4f; assembler; nostackframe; register;
asm
Movups Xmm0, [v0]
Movups Xmm1, [v1]
Addps Xmm1, Xmm0
Movups [Result], Xmm1
end;
Vektoren Subtrahieren
Klassisch:
Result[0] := v0[0] - v1[0];
Result[1] := v0[1] - v1[1];
Result[2] := v0[2] - v1[2];
Result[3] := v0[3] - v1[3];
SSE beschleunigt:
function Vec_Add(const v0, v1: TVector4f): TVector4f; assembler; nostackframe; register;
asm
Movups Xmm0, [v0]
Movups Xmm1, [v1]
Subps Xmm1, Xmm0
Movups [Result], Xmm1
end;
Vektoren Multiplizieren
Klassisch:
Result[0] := v0[0] * v1[0];
Result[1] := v0[1] * v1[1];
Result[2] := v0[2] * v1[2];
Result[3] := v0[3] * v1[3];
SSE beschleunigt:
function Vec_Add(const v0, v1: TVector4f): TVector4f; assembler; nostackframe; register;
asm
Movups Xmm0, [v0]
Movups Xmm1, [v1]
Mulps Xmm1, Xmm0
Movups [Result], Xmm1
end;
Vektoren Dividieren
Klassisch:
Result[0] := v0[0] / v1[0];
Result[1] := v0[1] / v1[1];
Result[2] := v0[2] / v1[2];
Result[3] := v0[3] / v1[3];
SSE beschleunigt:
function Vec_Add(const v0, v1: TVector4f): TVector4f; assembler; nostackframe; register;
asm
Movups Xmm0, [v0]
Movups Xmm1, [v1]
Divps Xmm1, Xmm0
Movups [Result], Xmm1
end;
Vektoren Tauschen
Klassisch:
Result[0] := v[3];
Result[1] := v[2];
Result[2] := v[1];
Result[3] := v[0];
SSE beschleunigt:
function Vec_Swap(const v: TVector4f): TVector4f; assembler; nostackframe; register;
asm
Movups Xmm0, [v]
Pshufd Xmm1,Xmm0, $1b
Movups [Result], Xmm1
end;
Vektoren Skalieren
Klassisch:
Result[0] := v[0] * f;
Result[1] := v[1] * f;
Result[2] := v[2] * f;
Result[3] := v[3] * f;
SSE beschleunigt:
function Vec_Multiply_All(const v: TVector4f; f: Single): TVector4f; assembler; nostackframe; register;
asm
Movss Xmm0, f
Pshufd Xmm0, Xmm0, $00
Movups Xmm1, [v]
Mulps Xmm1,Xmm0
Movups [Result], Xmm1
end;
Beispiele
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
a: TVector4f = (1.0, 2.0, 3.0, 4.0);
b: TVector4f = (5.0, 6.0, 7.0, 8.0);
c: TVector4f;
f: single = 2.0;
begin
WriteLn('Addieren');
c := Vec_Add(a, b);
WriteVector(c);
WriteLn();
WriteLn('Subtrahieren');
c := Vec_Sub(b, a);
WriteVector(c);
WriteLn();
WriteLn('Multipizieren');
c := Vec_Multiply(b, a);
WriteVector(c);
WriteLn();
WriteLn('Dividieren');
c := Vec_Divide(b, a);
WriteVector(c);
WriteLn();
WriteLn('Vertauschen');
c := Vec_Swap(a);
WriteVector(c);
WriteLn();
WriteLn('Alle Multipizieren');
f := 2.2;
c:=Vec_Multiply_All(a, f);
WriteVector(c);
WriteLn();
end;
Vektoren multiplizieren
Vektor mit einer Matrix multiplizieren.
{$asmmode intel}
function VectorMultiplySSE(const mat: TMatrix; const vec: TVector4f): TVector4f; assembler; nostackframe; register;
asm
Movups Xmm4, [mat + $00]
Movups Xmm5, [mat + $10]
Movups Xmm6, [mat + $20]
Movups Xmm7, [mat + $30]
Movups Xmm2, [vec]
// Zeile 0
Pshufd Xmm0, Xmm2, 00000000b
Mulps Xmm0, Xmm4
// Zeile 1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 01010101b
Mulps Xmm1, Xmm5
Addps Xmm0, Xmm1
// Zeile 2
Pshufd Xmm1, Xmm2, 10101010b
Mulps Xmm1, Xmm6
Addps Xmm0, Xmm1
// Zeile 3
Pshufd Xmm1, Xmm2, 11111111b
Mulps Xmm1, Xmm7
Addps Xmm0, Xmm1
Movups [Result], Xmm0
end;
Matrizen multiplizieren
2 Matrizen mutiplizieren.
Für eine Matrix-Multiplikation, hat man mit SSE etwa 8-9fache Geschwindigkeitssteigerung, gegenüber klassichen Single-Multiplikationen.
{$asmmode intel}
function MatrixMultiplySSE(const M0, M1: TMatrix): TMatrix; assembler; nostackframe; register;
asm
Movups Xmm4, [M0 + $00]
Movups Xmm5, [M0 + $10]
Movups Xmm6, [M0 + $20]
Movups Xmm7, [M0 + $30]
// Spalte 0
Movups Xmm2, [M1 + $00]
Pshufd Xmm0, Xmm2, 00000000b
Mulps Xmm0, Xmm4
Pshufd Xmm1, Xmm2, 01010101b
Mulps Xmm1, Xmm5
Addps Xmm0, Xmm1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 10101010b
Mulps Xmm1, Xmm6
Addps Xmm0, Xmm1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 11111111b
Mulps Xmm1, Xmm7
Addps Xmm0, Xmm1
Movups [Result + $00], Xmm0
// Spalte 1
Movups Xmm2, [M1 + $10]
Pshufd Xmm0, Xmm2, 00000000b
Mulps Xmm0, Xmm4
Pshufd Xmm1, Xmm2, 01010101b
Mulps Xmm1, Xmm5
Addps Xmm0, Xmm1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 10101010b
Mulps Xmm1, Xmm6
Addps Xmm0, Xmm1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 11111111b
Mulps Xmm1, Xmm7
Addps Xmm0, Xmm1
Movups [Result + $10], Xmm0
// Spalte 2
Movups Xmm2, [M1 + $20]
Pshufd Xmm0, Xmm2, 00000000b
Mulps Xmm0, Xmm4
Pshufd Xmm1, Xmm2, 01010101b
Mulps Xmm1, Xmm5
Addps Xmm0, Xmm1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 10101010b
Mulps Xmm1, Xmm6
Addps Xmm0, Xmm1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 11111111b
Mulps Xmm1, Xmm7
Addps Xmm0, Xmm1
Movups [Result + $20], Xmm0
// Spalte 3
Movups Xmm2, [M1 + $30]
Pshufd Xmm0, Xmm2, 00000000b
Mulps Xmm0, Xmm4
Pshufd Xmm1, Xmm2, 01010101b
Mulps Xmm1, Xmm5
Addps Xmm0, Xmm1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 10101010b
Mulps Xmm1, Xmm6
Addps Xmm0, Xmm1
Pshufd Xmm1, Xmm2, 11111111b
Mulps Xmm1, Xmm7
Addps Xmm0, Xmm1
Movups [Result + $30], Xmm0
end;
Autor: Mathias
