C# System.Numerics.Vector<T>钳

Question

我开发的软件使用的是大的浮点数组，最大的大小可以在C#中分配。我有很多算法，比如卷积和过滤器，这些算法可以在这些大型数组上执行。我目前正在更新尽可能多的算法，以实现完全线程化和矢量化。

通过使用System.Numerics.Vector<T>方法，我看到了在配备AVX的计算机上的许多算法( Vector<float>.Count返回4)上的300%+性能改进，以及在配备AVX2 ( Vector<float>.Count返回8)的计算机上的许多算法中的600%+性能改进。

NET标准2.1 System.Numerics.Vector<T>：

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.numerics.vector-1?view=netstandard-2.1

我在许多算法上需要的函数之一是，在对数组元素值执行一些数学操作之后，将其夹紧到一个界、最小值或最大值。当然，对于使用标准算术操作的单线程和多线程算法来说，这是非常容易的。

我遇到的问题是，System.Numerics.Vector<T>不包括任何类型的钳位方法(Vector2，3，4 do)。因此，例如，如果我在一个大数组上循环，修改Vector<float>.Count块中的数组，那么在将向量大小的块写入数组之前，我需要将每个向量结果夹紧到一个min和/或最大界。

在向量操作之后，我尝试在数组块数据上做循环中的线夹，但是性能很差。它比简单的没有矢量化的算法慢或慢。

有什么办法可以想象我可以提高这种夹紧方法的性能吗？

这是一些典型的代码，我如何尝试夹紧。我用数组中的一个块填充向量，执行一些向量运算，将块写回数组，这一切都很好，而且速度很快，但是在扼杀了向量化性能优势之后，我在循环中夹紧数组块。

int length = array.Length;

int floatcount = System.Numerics.Vector<float>.Count;

for (int i = 0; i < length; i += floatcount)
{
    System.Numerics.Vector<float> arrayvector = new System.Numerics.Vector<float>(array, i);

    arrayvector = System.Numerics.Vector.Multiply<float>(arrayvector, 2.0f);
    // There may be different or multiple vector operations in here.

    arrayvector.CopyTo(array, i);

    // This is how I tried clamping the array data after the vector operation:    
    for (int j = 0; j < floatcount; j++)
    {
        if (array[i + j] > maximimum) { array[i + j] = maximimum; }
    }

}

我可能是近视而错过了一些很简单的东西。这就是几个月的16小时编程日带给你的好处。)谢谢你的见解。

Answer 1

你试过这样的方法吗？

创建以下向量：

  System.Numerics.Vector<float> maxima = new System.Numerics.Vector<float>(maximimum);

然后在乘法调用之后：

arrayvector = System.Numerics.Vector.Min(arrayvector, maxima);

在这里，您可能必须创建一个新的向量，而不是重新分配到数组向量？

总之，最终结果是：

  int length = array.Length;

  int floatcount = System.Numerics.Vector<float>.Count;
  System.Numerics.Vector<float> maxima = new System.Numerics.Vector<float>(maximimum);

  for (int i = 0; i < length; i += floatcount)
  {
    System.Numerics.Vector<float> arrayvector = new System.Numerics.Vector<float>(array, i);

    arrayvector = System.Numerics.Vector.Multiply(arrayvector, 2.0f);
    arrayvector = System.Numerics.Vector.Min(arrayvector, maxima);
    // There may be different or multiple vector operations in here.

    arrayvector.CopyTo(array, i);

  }

免责声明:我还没有测试过上面的内容，所以如果这不是一个改进，就不要挂我:-)