SSE指令检查字节数组是否为零C#

内容导读

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内容图文

假设我有一个byte [],想检查所有字节是否为零. For循环是一种显而易见的方法,而LINQ All()是一种理想的方法,但是最高性能至关重要.

如何使用Mono.Simd加快检查字节数组是否为零？我正在寻找最先进的方法,而不仅仅是正确的解决方案.

解决方法:

最佳代码如下. full source中提供了其他方法和时间测量.

static unsafe bool BySimdUnrolled (byte[] data)
{
    fixed (byte* bytes = data) {
        int len = data.Length;
        int rem = len % (16 * 16);
        Vector16b* b = (Vector16b*)bytes;
        Vector16b* e = (Vector16b*)(bytes + len - rem);
        Vector16b zero = Vector16b.Zero;

        while (b < e) {
            if ((*(b) | *(b + 1) | *(b + 2) | *(b + 3) | *(b + 4) |
                *(b + 5) | *(b + 6) | *(b + 7) | *(b + 8) |
                *(b + 9) | *(b + 10) | *(b + 11) | *(b + 12) | 
                *(b + 13) | *(b + 14) | *(b + 15)) != zero)
                return false;
            b += 16;
        }

        for (int i = 0; i < rem; i++)
            if (data [len - 1 - i] != 0)
                return false;

        return true;
    }
}

最终它被以下代码击败：

static unsafe bool ByFixedLongUnrolled (byte[] data)
{
    fixed (byte* bytes = data) {
        int len = data.Length;
        int rem = len % (sizeof(long) * 16);
        long* b = (long*)bytes;
        long* e = (long*)(bytes + len - rem);

        while (b < e) {
            if ((*(b) | *(b + 1) | *(b + 2) | *(b + 3) | *(b + 4) |
                *(b + 5) | *(b + 6) | *(b + 7) | *(b + 8) |
                *(b + 9) | *(b + 10) | *(b + 11) | *(b + 12) | 
                *(b + 13) | *(b + 14) | *(b + 15)) != 0)
                return false;
            b += 16;
        }

        for (int i = 0; i < rem; i++)
            if (data [len - 1 - i] != 0)
                return false;

        return true;
    }
}

时间测量(在256MB阵列上)：

LINQ All(b => b == 0)                   : 6350,4185 ms
Foreach over byte[]                     : 580,4394 ms
For with byte[].Length property         : 809,7283 ms
For with Length in local variable       : 407,2158 ms
For unrolled 16 times                   : 334,8038 ms
For fixed byte*                         : 272,386 ms
For fixed byte* unrolled 16 times       : 141,2775 ms
For fixed long*                         : 52,0284 ms
For fixed long* unrolled 16 times       : 25,9794 ms
SIMD Vector16b equals Vector16b.Zero    : 56,9328 ms
SIMD Vector16b also unrolled 16 times   : 32,6358 ms

结论：

> Mono.Simd仅具有有限的说明集.我没有找到用于计算标量和(向量)或最大(向量)的指令.但是,有矢量相等运算符返回布尔值.
>循环展开是一项强大的技术.即使是最快的代码也可以从中受益.
> LINQ非常慢,因为它使用来自lambda表达式的委托.如果您需要最先进的性能,那么显然这不是可行的方法.
>所提供的所有方法都使用short circuit evaluation,这意味着它们一旦遇到非零值便立即终止.
> SIMD代码最终被击败.关于SOD是否确实使事情变得更快,还有其他问题.

同行评审上的Posted this code,到目前为止已发现并修复了2个错误.

内容总结

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