SIMD程序设计语言

Question

在过去的几年里，我做了很多SIMD编程，大部分时间我都依赖于编译器内部函数(比如SSE编程)或编程程序集来获得真正优秀的东西。然而，到目前为止，我还没有找到任何内置支持SIMD的编程语言。

现在显然有一些着色器语言，如HLSL、Cg和GLSL，它们对这类东西都有本地支持，但是，我正在寻找的东西至少可以编译成SSE，不需要自动向量化，但是内置支持向量操作。这种语言存在吗？

这是一个例子，一个Cg着色器的一部分，做聚光灯，就语法而言，这可能是最接近我正在寻找的。

float4 pixelfunction(
    output_vs IN, 
    uniform sampler2D texture : TEX0, 
    uniform sampler2D normals : TEX1, 
    uniform float3 light, 
    uniform float3 eye ) : COLOR
{
    float4 color    = tex2D( texture, IN.uv );
    float4 normal   = tex2D( normals, IN.uv ) * 2 - 1;

    float3 T = normalize(IN.T);
    float3 B = normalize(IN.B);

    float3 N = 
        normal.b * normalize(IN.normal) +
        normal.r * T +
        normal.g * B;

    float3 V = normalize(eye - IN.pos.xyz);
    float3 L = normalize(light - IN.pos);
    float3 H = normalize(L + V);

    float4 diffuse  = color * saturate( dot(N, L) );
    float4 specular = color * pow(saturate(dot(N, H)), 15);
    float falloff   = dot(L, normalize(light));

    return pow(falloff, 5) * (diffuse + specular);
}

在这种语言中，真正必须要做的事情是：

• 内置的swizzle操作符
• 矢量运算(点、交叉、正规化、饱和、反射等)
• 支持自定义数据类型(结构)
• 动态分支很好(用于循环，if语句)

Answer 1

所以最近英特尔发布了ISPC，这正是我在问这个问题时想要的。它是一种可以与普通C代码链接的语言，具有和隐式执行模型，并支持start post中提到的所有特性(swizzle操作符、分支、数据结构、向量操作、着色器样)，并为SSE2、SSE4、AVX、AVX2和Xeon矢量指令编译。

Answer 2

你最好的选择可能是OpenCL。我知道它被炒作是在GPU上运行代码的一种方式，但是OpenCL内核也可以编译并在CPU上运行。OpenCL基本上是C，有一些限制：

1. 没有函数指针
2. 无递归

还有一堆额外的东西。特别是矢量类型：

float4 x = float4(1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f);
float4 y = float4(10.0f, 10.0f, 10.0f, 10.0f);

float4 z = y + x.s3210 // add the vector y with a swizzle of x that reverses the element order

重要的是，代码必须清晰易懂，OpenCL不能调用任意库等等。但是，如果计算内核是相当独立的，那么基本上可以得到一个向量增强C，在这里您不需要使用内部代码。

这里是一个包含所有扩展的快速引用/备忘表。

Answer 3

它实际上不是语言本身，但是有一个Mono (Mono.Simd)库，它将向您公开向量并尽可能地将它们上的操作优化到SSE中：