Question

在现代x86_64 CPU上，AVX / SSE取幂的时钟周期是多少？

我的意思是：pow(x, y) = exp(y*log(x))

即。同时exp()和log() AVX x86_64指令是否需要一定的已知周期数？

exp（）：_mm256_exp_ps()
log（）：_mm256_log_ps()

或者循环次数可能会根据指数级别而变化，是否有最大循环次数可以进行成本求幂？

Answer 1

x86 SIMD指令集（即非x87），至少高达AVX2，不包括SIMD exp，log或pow，{{1}除外这是平方根。

然而，有SIMD数学库是由具有这些功能的SIMD指令构建的（除此之外）。英特尔的SVML包括：

pow(x,0.5)

当英特尔实际上有几个指令功能时，英特尔不诚实地称之为内在函数。 SVML是封闭源和昂贵的。但是，通过在安装Intel OpenCL运行时搜索svml，我在OpenCL目录中找到了一些svml文件，所以我认为你可以通过Intel的OpenCL运行时间接获得SVML。

AMD还提供了一个名为LibM的SIMD数学库，它是封闭源但是免费的，它也有自己的SIMD数学函数：

__m256 _mm256_exp_ps(__m256)
__m256 _mm256_log_ps(__m256)
__m256 _mm256_pow_ps(__m256, __m256)

Agner Fog的Vector Class Library提供了SVML和LibM的接口。请参阅文件__m128 amd_vrs4_expf(__m128) __m128 amd_vrs4_logf(__m128) __m128 amd_vrs4_powf(__m128, __m128)。从这里你可以找出SVML和LibM的相应功能。

Agner还为这些功能提供了他自己的代码，他声称这些代码与专有的Intel和AMD版本竞争。对于Agner的函数版本，请查看vectormath_lib.h，例如查看vectormath_exp.h，exp_f和log_f，然后查看生成的程序集。

您可以使用SVML，LibM和Agner自己的函数来计算pow_template_f和exp函数的时间。但是，您应该知道SVML和LibM在其他硬件上不能很好地运行。例如，AMD针对英特尔没有的FMA4进行了优化（但英特尔原计划在FMA4已经计划用于FMA4之后突然改为FMA4然后更改为FMA3）。 Intel appears to do something ummm...well I suggest you read about it

因此，如果您分别在AMD或Intel处理器上使用SVML或LibM，您可能会在性能上获得非常不同的结果（unless you manage to replace Intel's CPU dispatch function）。与GPU不同，x86指令集是公开可用的，因此您可以构建自己的log和exp函数，这就是Agner所做的。

<强>更新

Glibc 2.22（即将推出）有一个名为libmvec的矢量数学库。显然，从log开始，-O1和-ffast-math启用它。我不确定为什么-fopenmp和OpenMP是必要的（特别是在下面的例子中，因为不需要关联数学）但最终在GNU C标准库中有一个SIMD数学库是很棒的。

fast-math

在现代x86_64 CPU上，AVX / SSE指数需要多少个时钟周期？

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