2017年1月16日 星期一

SIMD 加速的實例 - NEON acceleration of tiling in VC4 of RPi3

今日增加了 Matrix Multiplication 對於 GCC 的支援, 與相關效能數字後
(基本上 GCC 的 Vector 優化較 Clang 差)
一則關於NEON的新聞引起了我的注意
主要是 Broadcom 的開發者在OSS Driver 中使用 NEON 加速
其部分 Blog 原文引述如下:
"My first hope was that I could load a full cacheline with NEON's VLD.  VLD1 only loads up to 1 "quadword" (16 bytes) at a time, so that doesn't seem like much help.  VLD4 can load 64 bytes like we want, but it also turns AOS data into SOA in the process, and there's no corresponding "SOA-back-to-AOS store 8 or 16 bytes at a time" like we need to do to get things back into the CPU's strided representation.  I tried VLD4+VST4 into a temporary, then doing my old untiling path on the cached temporary, but that still left me a few percent slower on loads than not doing any of this work at all.

Finally, I hit on using the VLDM instruction.  It seems to be intended for stack loads/stores, but we can also use it to get 64 bytes of data in from memory untouched into NEON registers, and then I can use 4 (32bpp) or 8 (8 or 16bpp) VST1s to store it to the CPU side.  With this, we get a 208.256% +/- 7.07029% (n=10) improvement to GetTexImage performance at 1024x1024.  Doing the same NEON code for stores gave a 41.2371% +/- 3.52799% (n=10) improvement, probably mostly due to not calling into memcpy and having it go through its size/alignment-based memcpy path choosing process."

由於 NEON 中的 Vector load 指令 VLD1 "只能"一次讀入16bytes, 因此原本計劃採用了 VLD4 期望來一次大量的讀入資料, 但 VLD4 這個指令會做類似 AOS(Array of Structure) 轉 SOA (Structure of Array) 的動作(其實是 de-interleave), 而且並沒有一次 SOA轉回 AOS 的指令, 該開發者嘗試過 VLD4+VST4 然後再利用原有非 tiling 的作法, 但是還是比慢上了許多. (其實這樣使用 VLD4 的作法, 基本上有 register spilling 的疑慮, 再者 VLD4 基本上還是透過 L/S unit, 基本上由於 ARM 的 NEON unit 的實作, 基本上並不會比 VLD1 好)

最後他採用了 VLDM 指令(這個指令可以參考這篇), 基本上這指令帶來的好處是不用會 touch 到 NEON registers, 並且能夠處理的長度也較長, 最終該開發者在讀取的 GetTexImage 得到了 208.256% 的效能改善,  並且在寫入獲得了 41.2371% 的改善. 開發者認為這或許歸功於避免直接呼叫 memcpy, 並採取 size/alignment-based 的對應流程.

沒有留言:

Android 軟體架構轉變的進行式

今日在 Google 的 Android Developer Blog 上貼出了篇名為的 "Here comes Treble: A modular base for Android" 貼文, 這是一件對於 Android 生態系統的大事, 也是 Googl...