.NET 中的快速向量数学 - 都有哪些选项？

Posted 2023-03-30

【中文标题】.NET 中的快速向量数学 - 都有哪些选项？

【英文标题】：Fast Vector Math in .NET - What are the options?.NET 中的快速向量数学 - 有哪些选项？

【发布时间】：2013-03-30 21:33:56

【问题描述】：

我的 3D 图形软件，使用 SlimDX 用 C# 编写，在 CPU 上执行大量矢量操作。 （在这种特定情况下，无法将工作卸载到 GPU）。

我怎样才能使我的向量数学更快？到目前为止，我已经找到了这些方法：

在 Mono 而不是 Microsoft .NET 上运行，因为它们支持 SIMD。不适用于此项目。 SlimGen，一个在运行时注入高性能数学代码的项目。不幸的是，该项目尚未处于可用状态。 使用使用 SSE 指令的编译器以 C++ 编写 DLL。通过 C# 与该 DLL 进行互操作。

是否有任何其他选项可以在 .NET 中实现更快的矢量数学？

【问题讨论】：

这是怎么回事？你们这些人有时很莫名其妙。

多线程（或 Open MP）可能很有用。我不知道您是否可以在 .NET 上使用 Open MP，但如果您可以将 p/invoke 函数调用的总量保持在较低水平，我还是建议您使用本机 dll。

我知道回复晚了，但你可能想看看 Yeppp！ SIMD 库

【参考方案1】：

使用 Microsoft Visual C++ 的编译器编写一个 DLL。将标准 C++ 与 SSE 内在函数和/或 OpenMP 用于重数字代码，#pragma unmanaged。使用 #pragma managed 定义 C# 可以使用的干净 C++/CLI API。

C++ 互操作比 p/invoke 快很多。 C++/CLI 是处理垃圾回收内存和本地函数假设（内存块不会移动）的唯一优雅方式。

您可能会发现，将一些 OpenGL 调用移至 C++，并直接使用 C++ 分配的内存缓冲区来加载 VBO 等，也会带来很大的性能提升。

【参考方案2】：

Microsoft 刚刚宣布支持在其.NET Native compiler 中生成矢量化指令，这要归功于后端 C++ 编译器优化，更重要的是在其最新版本的 JIT（“RyuJIT”）中对 SIMD 向量类型的原生支持。见一些samples here。

【参考方案3】：

.NET 的最新开发包括一个名为 System.Numerics.Vector 的 SIMD 专用矢量/矩阵库：

Using System.Numerics.Vector for Graphics Programming

这将在新的 JIT 编译器“RyuJIT”成为默认值时启用，公告在这里：

RyuJIT: The next-generation JIT compiler for .NET

很快（希望是 2015 年）我们将在 .NET 中拥有非常快速的 SIMD 向量，而无需任何编程开销。

【参考方案4】：

如果您想用 C# 编写汇编代码，另一个选择是 NAsmJit 项目，它是 AsmJit 到 C# 的一个端口。我没有更新它以反映该项目的最新变化，但大部分支持在上次检查时非常有用。

【参考方案5】：

将 .NET 与本机代码混合使用。在这种情况下，您将需要一个用于 x86 的版本和另一个用于 x64 的版本。可以看Mixed (Native and Managed) Assemblies[MSDN]