FOSDEM 2023｜可伸缩的矢量多媒体优化

编解码 • 来源：煤矿工厂 • 2023年2月19日下午9:20 • 行业资讯

本文分享可伸缩的矢量多媒体优化，内容包括矢量多媒体的历史、ARM 可伸缩矢量扩展、RISC-V 矢量，以及相关问答。

历史

单指令多数据流 SIMD

以上对 SIMD 的发展历史做了简要的阐述。

矢量长度

常见的矢量长度为 128 位或是 512 位。在 ARM 和 RISC-V 中，即使矢量长度是可变的，它也至少有 128 位，并且为了便于计算，通常是 2 的幂。因此，理论上，在语法层面或在指令编码层面，RISC-V 有最高 16 位的权力。

声明

在做矢量链接之前，应该做一个有价值的矢量链接 CMD 或者矢量处理。首先，必须使用声明，这对于矢量来说在可变的电子场景中非常普遍。这并不是一个全新的概念，AVX 中也有声明。但在可变向量链接中，它是非常重要的，因为对 ARM 和 RISC 来说，这基本上是可变电子的编程模型。

它仅仅指定了在给定的指令中，我们要加载、修改或存储哪些值。如果它是一个加载指令，它在内存中将有很多值，并覆盖到寄存器中；如果它是一个存储指令，它会决定内存中的哪些值将被覆盖，哪些值将保持原样；如果它是一个向量到向量的计算指令，那么它则会告诉你，它会影响哪些结果并存储到寄存器中，而哪些结果会被丢弃。

展开

声明并不适用于所有的矢量链接。在一些情况下，由于在设计或算法中自然地存在某种并行性，无法展开。但在矢量处理中，有更高的延迟和更大的矢量，这最终导致了更高的吞吐量，我们实际上不应该需要注册。另一件需要记住的有趣的事情是，不存在对齐问题。CMD 指令集的一个常见问题是加载和存储指令需要过度对齐的数据，当你从 c++ 代码中操作时，这是非常不方便的，因为它通常接收到的 c++ 分配器只会在ABR指定的任何地方分配对齐，在 arm V8 中，栈是 16 字节，而堆是 8 字节。

ARM 可伸缩矢量扩展

SVE 是在 2016 年底宣布的.它对多媒体来说几乎是无用的。但是，它可以被用于其他领域，如科学应用或工程建模一类。

你只需使用一个 while 指令，然后提供声明，选择元素的大小，最后有一组新的分支条件。

RISC-V 矢量

以上指令为在循环开始时配置向量的指令。在这种情况下，我们有一定数量的输入元素，我们想要得到输出元素的数量以及 CPU 在迭代中要处理的元素的数量。然后我们必须以位表示元素的大小（例如 16 位）。

在 RISC-V 中，浮点寄存器与矢量是分开的，所以如果你在标量和向量之间进行各种计算，你就有更多可用的寄存器。

Q & A

Q：假设您在写一个矢量化的字符串搜索操作，当您在执行一些诸如解码 JPEG 这样的操作时，您可以在这些 API 块中执行这些操作。它们有某种接近的入口，有固定的大小，斌且根据矢量大小，您必须要么把它们分开，要么同时处理多个。
A：所以，问题是当你遇到一个固定大小的数据输入块时，你想要处理块应该怎么做。一种方法是检查 CPU 的向量大小是否足够大。如果数据集比向量大，就会出现问题，在 RISC-V 中，它会变得很复杂。你可以使用组乘法器来处理这个问题，它允许你将多个向量作为一个向量使用。