我的代码中无效的“剥离/剩余”循环

Posted 2023-02-16

【中文标题】我的代码中无效的“剥离/剩余”循环

【英文标题】：Ineffective "Peel/Remainder" Loop in my code

【发布时间】：2017-05-04 09:11:24

【问题描述】：

我有这个功能：

bool interpolate(const Mat &im, float ofsx, float ofsy, float a11, float a12, float a21, float a22, Mat &res)
         
   bool ret = false;
   // input size (-1 for the safe bilinear interpolation)
   const int width = im.cols-1;
   const int height = im.rows-1;
   // output size
   const int halfWidth  = res.cols >> 1;
   const int halfHeight = res.rows >> 1;
   float *out = res.ptr<float>(0);
   const float *imptr  = im.ptr<float>(0);
   for (int j=-halfHeight; j<=halfHeight; ++j)
   
      const float rx = ofsx + j * a12;
      const float ry = ofsy + j * a22;
      #pragma omp simd
      for(int i=-halfWidth; i<=halfWidth; ++i, out++)
      
         float wx = rx + i * a11;
         float wy = ry + i * a21;
         const int x = (int) floor(wx);
         const int y = (int) floor(wy);
         if (x >= 0 && y >= 0 && x < width && y < height)
         
            // compute weights
            wx -= x; wy -= y;
            int rowOffset = y*im.cols;
            int rowOffset1 = (y+1)*im.cols;
            // bilinear interpolation
            *out =
                (1.0f - wy) * ((1.0f - wx) * imptr[rowOffset+x]   + wx * imptr[rowOffset+x+1]) +
                (       wy) * ((1.0f - wx) * imptr[rowOffset1+x] + wx * imptr[rowOffset1+x+1]);
          else 
            *out = 0;
            ret =  true; // touching boundary of the input            
         
      
   
   return ret;

halfWidth很随机：可以是9、84、20、95、111……我只是想优化一下这段代码，具体没看懂。

如您所见，内部 for 已被矢量化，但 Intel Advisor 建议这样做：

这是Trip Count分析结果：

据我了解，这意味着：

向量长度为​​8，也就是说每个循环可以同时处理8个浮点数。这意味着（如果我没记错的话）数据是 32 字节对齐的（尽管我解释 here 似乎编译器认为数据没有对齐）。 平均而言，2 个循环是完全矢量化的，而 3 个循环是余数循环。最小值和最大值也是如此。否则我不明白; 是什么意思。

现在我的问题是：如何遵循英特尔顾问的第一个建议？它说“增加对象的大小并添加迭代，因此行程计数是向量长度的倍数”......好吧，所以它只是说“嘿，伙计这样做halfWidth*2+1（因为它来自@ 987654331@ 到 +halfWidth 是 8)"的倍数。但是我该怎么做呢？如果我添加随机循环，这显然会破坏算法！

我想到的唯一解决方案是添加这样的“假”迭代：

const int vectorLength = 8;
const int iterations = halfWidth*2+1;
const int remainder = iterations%vectorLength;

for(int i=0; i<loop+length-remainder; i++)
  //this iteration was not supposed to exist, skip it!
  if(i>halfWidth) 
     continue;

当然这段代码行不通，因为它从-halfWidth 到halfWidth，但它是为了让你了解我的“假”迭代策略。

关于第二个选项（“增加静态和自动对象的大小，并使用编译器选项添加数据填充”）我不知道如何实现。

【问题讨论】：

“这意味着（如果我没记错的话）数据是 32 字节对齐的” - 不，现在还有一个未对齐的加载操作。但是，您必须针对一个足够新的架构，它肯定不在 SSE2 中。

“我想到的唯一解决方案是添加这样的“假”迭代：if(i>halfWidth) continue;。您确实注意到了#pragma omp simd？就像在单指令多数据？因为你在那里提出了一个MIMD解决方案。对于SIMD，数据可以依赖[i]，但指令不能。

@MSalters 对不起，我使用的是 AVX2 机器，这意味着寄存器是 256 位 = 32 字节 = 8 个浮点数。我错了吗？

@MSalters 我个人添加了 simd ，但我不明白您的评论。我只是说：如果我们强制 for 迭代次数是 8 的倍数，则不会有余数循环，这会更有效，因为它完全适合寄存器。我错过了什么？

您有一个带有 8 个浮点数的寄存器。你不能continue 循环半个寄存器。几乎每条 AVX2 指令都适用于整个 8 个浮点数。

【参考方案1】：

首先，您必须检查 Vector Advisor 效率指标以及在 Loop Remainder 与 Loop Body 中花费的相对时间（请参阅 Advisor 中的热点列表）。如果效率接近 100%（或者在 Remainder 中花费的时间非常少），那么它不值得付出努力（和 cmets 中提到的 MSalters 一样花钱）。

如果它是 #pragma loop_count 用于最典型的#iterations 值（取决于典型的 halfWidth 值）。

如果 halfWIdth 是完全随机的（没有共同值或平均值），那么您对这个问题无能为力。