内部函数：使用__128个寄存器

Question

我正在与SIMD一起玩，并考虑将其用于3D数学中的Vector运算。 代替

class Vec4f
{
float val[4]; 
//+operators here
}

我可以拥有

class SimdVec4f
{
 __m128 val; //+operators
}

但是，由于__m128只有8个可用寄存器，如果我想拥有8个以上的此类实例，会发生什么？编译器是否像通常的变量一样自行处理从内存到寄存器的加载，反之亦然？

感谢您的时间，并为我提供了一些见解。

Answer 1

这与int变量多于整数寄存器的情况完全相同：如果同时存在太多变量，则编译器可能不得不将它们溢出到内存中，稍后再加载。向量寄存器的寄存器分配与整数reg的寄存器分配几乎完全相同，可以分析函数的数据流并确定哪些变量同时存在。

您应该认为_mm_load_ps/loadu和store/storeu内在函数更多地描述了与向量类型之间的类型对合，而不是唯一可以编译为向量加载或存储指令的东西，或者始终编​​译为加载/存储。

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顺便说一句，x86-64具有xmm0..15。如果要使代码需要多个寄存器来提高效率，可以编译为64位。

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用于3D矢量的SSE：

通常避免在SIMD向量中保留单个方向/几何向量。您可以有效地添加，但是任何叉积或点积或长度计算都需要重新组合。

最好使用4个x值的向量，4个y值的向量等，以便可以并行计算4个长度。有关更多信息，请参见https://stackoverflow.com/tags/sse/info，尤其是这些幻灯片：  SIMD at Insomniac Games (GDC 2015)展示了如何布置数据以实现高效SIMD。 （数组的结构，而不是结构的数组）。

另请参阅Parallel programming using Haswell architecture

有时候，如果您无法重组以并行计算很多东西，那么单个矢量可能会获得次要的好处。如果源数据不连续，_mm_setr_ps()可能会变慢。

已经有多个用于SIMD的C ++包装器库，例如Agner Fog's GPL-licensed VectorClass等。