優化程式效能(2)

2021-09-24 04:45:27 字數 1519 閱讀 9961

延遲:表示完成運算所需的總時間

發射時間:表示兩個連續的同型別運算之間需要的最小時鐘週期數

容量:表示能夠執行該運算的功能單元的數量

我們看到,從整數運算到浮點運算,延遲是增加的。還可以看到加法和乘法運算的發射時間都為1,意思是說在每個時鐘週期,處理器都可以開始一條新的這樣的運算。這種很短的發射時間都是通過使用***流水線***實現的。發射時間為1的功能單元被稱為***完全流水線化的***:每個時鐘週期可以開始乙個新的運算。表示發射時間的一種更常見的方法是指明這個功能單元的最大吞吐量,定義為發射時間的倒數。

延遲界限給出了任何必須按照嚴格順序完成合併運算的函式所需要的最小cpe值。吞吐量界限給出了cpe的最小界限。

我們可以將訪問到的暫存器分為四類:

唯讀:這些暫存器只用做源值,可以作為資料,也可以用來計算記憶體位址,但是在迴圈中他們是不會被修改的。

只寫:這些暫存器作為資料傳送操作的目的。

區域性:這些暫存器在迴圈內部被修改和使用,迭代與迭代之間不相關。

迴圈:對於迴圈來說,這些暫存器既作為源值,又作為目的,一次迭代中產生的值會在另一次迭代中用到。(***迴圈暫存器之間的操作鏈決定了限制效能的資料相關!***)

乙個原則:資料流表示中的關鍵路徑提供的只是程式需要週期數的下界。還有其他一些因素會限制效能,包括可用的功能單元的數量和任何一步中功能單元之間能夠傳遞資料值的數量。

乙個常用的優化程式的方法是迴圈展開,迴圈展開是一種程式變換,通過增加每次迭代計算的元素的數量,減少迴圈的迭代次數。迴圈展開能夠從兩個方面改進程式的效能。首先,他減少了不直接有助於程式結果的操作的數量,例如迴圈索引計算和條件分支。第二,它提供了一些方法,可以進一步變化**,減少整個計算中關鍵路徑上的運算元量。

/* 2 x 1 loop unrolling */

void combine5(vec_ptr v,data_t *dest)

/* finish any remaining elements */

for(; i < length ;i++)

*dest = acc;

}

一般來說,向量長度不一定是2的倍數。想要使我們的**對任意向量長度都能正確工作,可以從兩個方面來解釋這個需求。首先,要確保第一次迴圈不會超出陣列的界限。對於長度為n的向量,我們將迴圈界限設為n-1。然後,保證只有當迴圈索引i滿足i

把這個思想歸納為對乙個迴圈按任意因子k進行展開,由此產生kx1迴圈展開。為此,上限設為n-k+1,在迴圈內對元素i到i+k-1應用合併運算。每次迭代,迴圈索引i+k。那麼最大迴圈索引i+k-1會小於n。要使用第二個迴圈,以每次處理乙個元素的方式處理向量的最後幾個元素。這個迴圈體將會執行0~k-1次。

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