为什么Apple Accelerate框架有时会很慢？

Question

我正在使用来自Apple的vecLib和Accelerate framework使用C和Swift 3.0代码作为基于 C lang 项目的动态库+我的代码和 Swift 游乐场

在使用1或者＆lt;来自SIMD指令的 framework 调用Apple的包装器的情况下当函数从接近1.000次的循环调用时，来自 framework 的4个元素计算函数（如vvcospif()）慢于简单标准cos(x * PI)。

我知道vvcospif()和cos()之间的区别，我应该vvcospif()使用x * PI。

在游乐场中的示例，您只需复制代码并运行它：

import Cocoa
import Accelerate

func cosine_interpolate(alpha: Float, a: Float, b: Float) -> Float {
    let ft: Float = alpha * 3.1415927;
    let f: Float = (1 - cos(ft)) * 0.5;

    return a + f*(b - a);
}

var start: Date = NSDate() as Date

var interp: Float;

for index in 0..<1000 {
   interp = cosine_interpolate(alpha: 0.25, a: 1.0, b: 0.75)
}

var end = NSDate();
var timeInterval: Double = end.timeIntervalSince(start);

print("cosine_interpolate in \(timeInterval) seconds")

func fast_cosine_interpolate(alpha: Float, a: Float, b: Float) -> Float {
    var x: Float = alpha
    var count: Int32 = 1

    var result: Float = 0
    vvcospif(&result, &x, &count)

    let SINSIN_HALF_X: Float = (1 - result) * 0.5;

    return a + SINSIN_HALF_X * (b - a);
}

start = NSDate() as Date

for index in 0..<1000 {
    interp = fast_cosine_interpolate(alpha: 0.25, a: 1.0, b: 0.75)
}

end = NSDate();
timeInterval = end.timeIntervalSince(start);

print("fast_cosine_interpolate in \(timeInterval) seconds")

我的问题是：

为什么vvcospif()在这个例子中很慢？

可能是因为vvcospif()它是Objective-C运行时下的包装器，并且转换数据结构/从英特尔SIMD复制内存 - ＆gt; Objective-C - ＆gt; Swift运行时慢于cos()？

我的C代码+

也存在性能问题

#include <Accelerate/Accelerate.h>

vvcospif(resultVector, inputVector, &count);

当inputVector和resultVector是带有1或2个元素的小数组或只是浮点变量时，并且循环调用~1.000.000次。

cos(x * PI)计算时间接近20毫秒。

和

vvcospif(x)处理一个float或float array[2] - 计算时间接近80毫秒！加速在哪里？ ：）

是的，在Xcode中我使用整个模块opt的编译器-O -whole-module-optimization优化。启用。

Answer 1

有关示例的更详细讨论，请参阅"Introduction to Fast Bezier (and Trying the Accelerate.framework)"。

第一个基本问题是非内联函数调用非常昂贵。如果您可以在性能关键代码中提供帮助，则不需要函数调用。在模块中，编译器通常可以为您内联函数，并且可以为您内联部分stdlib。但是当你开始跨越模块障碍时，Swift通常无法优化呼叫。

SIMD功能的关键在于您以正确的格式设置所有数据，然后只调用一次。这样，函数调用的成本由您调用的SIMD优化代码组成。

但请记住，您不必调用Accelerate来获得SIMD优化。编译器完全能够注意到你已经编写了一个循环并将其转换为内联SIMD算法本身（并且它一直这样做）。因此，对于许多简单的问题，编译器无论如何都会赢。考虑一下：如果以{1}调用vvcospif比调用cos更快，那么他们不会那样实现cos吗？

我没有充分利用您的代码，但如果您想通过Accelerate提高其性能，您需要考虑如何安排所有输入数据，以便您可以使用大型调用vvcospif一次N.在这种情况下很可能循环（因为cos并不简单）会快得多。

如果您想在实践中获得加速的示例，以及如何整理数据，请参阅PinchText。此代码通过动画实现最多10次触摸的几千个字形的页面计算偏移（有关结果的信息，请参阅PinchText.mov）。特别要看adjustViewPositions:count:forTouchPoint:。注意count是如何大，并且数据是逐步转换的，没有循环。即使抛入（非常昂贵的）ObjC方法调用该方法并不重要，因为它只进行了一次。摆脱循环中的函数调用是性能编程的重要组成部分。