免费/开源的C/C++矢量化数学函数库？

Question

我正在寻找一款免费/开源的C/C++库（两者都可以接受），其中包含常见数学函数（如ln或exp）的矢量化版本，类似于Intel的Linux矢量数学库。 我希望能够使用这样的库来编写类似以下代码：

double a[ARRAY_SIZE], b[ARRAY_SIZE];
for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; ++i) {
    a[i] = ln(b[i]);
}

作为:

double a[ARRAY_SIZE], b[ARRAY_SIZE];
vectorized_ln(a, b, ARRAY_SIZE);

我希望您能够使用Intel和AMD架构上可用的SIMD指令的全部功能，并使其发挥最大作用。开发环境由在Linux上运行的GNU工具组成。Intel的数学内核库包含一些称为Vector Math Library的东西，它广告宣传“计算密集型核心数学函数的向量实现”，包括基本函数、三角函数等等，因此我正在寻找类似于免费的东西。

- BD at Rivenhill

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“C/C++” 是我最不想看到的东西，因为它们并不是同一种语言。 - Delan Azabani

编辑以表明任何一种语言都可以接受。 - BD at Rivenhill

Answer 1

我开发了一个开源（BSD）的 Yeppp! 数学库，提供一些向量基本函数（log、exp、sin、cos、tan），与MKL在性能上相当。这里是使用来自Yeppp! 的向量对数函数的示例。

- Marat Dukhan

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干得好，伙计！谢谢！ - Nicu Tofan

该网站（http://www.yeppp.info）目前无法访问（至少对我来说是这样），但这是代码库：https://bitbucket.org/MDukhan/yeppp - Cody Piersall

Answer 2

Felix von Leitner撰写了有关各种c编译器实际生成的汇编代码的详尽介绍。

他关于简单操作向量化的注释从第28页开始。

• 对于GCC 4.4和memset类型的循环

  • gcc -O2生成一次写入一个字节的循环
  • gcc -O3矢量化，一次写入32位（x86）或128位（带SSE或x64的x86）
  • 令人印象深刻：向量化代码首先检查并修复对齐

第41页标题为"Outsmarting the Compiler - simd-shift"，并得出结论："在所有平台上，gcc都比视频编解码程序员聪明"

第42页是另一个例子，其中gcc将自动向量化天真的代码。

所有这些都意味着首先检查您正在使用的编译器是否会为您处理它。

- dmckee --- ex-moderator kitten

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我已经打算使用各种方法编写这个程序的几个版本，包括OpenMP、编写为适合自动向量化的循环以及可能的内部函数。由于我正在处理的函数包括exp()和log()，因此我正在寻找一个具有这些函数的向量化版本的库，以便将它们嵌入到我的程序中，以查看是否有性能提升。感谢调查链接。 - BD at Rivenhill

很好，但我对一些已经支持的转换和优化感到惊讶，并认为其他人可能也有同样的感受。 - dmckee --- ex-moderator kitten

Answer 3

你可能会发现 AMD 的 LibM 库（它是针对 x64 架构的）和 SSEPlus 结合使用很有用。此外，还有一个开源的 x86 变体 Sony's Vector Math library。

- Necrolis

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我一定会看看libM/SSEPlus如何用于这个问题，因为AMD是我们的目标架构之一。看起来，向量数学库已经嵌入到了Bullet游戏物理库中（目前托管在http://code.google.com/p/bullet/）。快速查看类层次结构表明它可能对我的目的来说太高级了，但我会深入研究以确保，反正我还看到了其他一些有趣的东西。 - BD at Rivenhill

@dbliss：已修复，但很烦人他们不能永久链接这些东西... - Necrolis

Answer 4

除了自己编写这些函数（这并不是那么高深的技术）或使用Ignacio的链接之外，可能Intel的SPMD编译器适合您：http://ispc.github.com/。

它是一个C样式编译器，您可以以串行/标量方式编写代码，它将使用特定的目标架构并行化代码。生成的函数很容易从常规CPP项目中调用。

我引用一句话：“ispc将基于C的SPMD编程语言编译为在CPU的SIMD单元上运行；它经常在具有4个宽SSE单元的CPU上提供3倍或更多的加速，而无需编写嵌入式代码。”。

我还没有尝试过，但它看起来非常适合通用计算并行化。

- nielsj

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根据上述Oil Runtime Compiler，我之前没有考虑过使用另一种语言来链接我的代码，但现在我会考虑。 - BD at Rivenhill

只要你不进行任何改装，我可以想象拥有一组小程序（类似于图形着色器），处理重型数学任务会非常优雅。而且ISPC具有不同的后端（免费多平台），未来可能还会有更多。 - nielsj