Power8上的OpenMP SIMD

Question

我想知道在Power8上是否有任何编译器（ gcc ， xlc等）支持Power8上的OpenMP SIMD结构？ 我试过XL（13.1），但我无法成功编译。 可能它还不支持simd构造。

我可以用gcc 4.9.1（这些标志编译-fopenmp -fopenmp-simd和-O1 ）。 我把2个asm文件之间的差异。

我可以说gcc 4.9能够生成altivec代码吗？ 为了更好地优化，我应该做什么？ （我试过-O3 ，限制治疗）

我的代码非常简单：

int *x, *y, *z;
x = (int*) malloc(n * sizeof(int));
y = (int*) malloc(n * sizeof(int));
z = (int*) malloc(n * sizeof(int));   

#pragma omp simd
for(i = 0; i < N; ++i)
  z[i] = a * x[i] + y[i];

并且生成的组件在这里

  .L7:
  lwz 9,124(31)
  extsw 9,9 
  std 9,104(31)
  lfd 0,104(31)
  stfd 0,104(31)
  ld 8,104(31)
  sldi 9,8,2
  ld 10,152(31)
  add 9,10,9
  lwz 10,124(31)
  extsw 10,10
  std 10,104(31)
  lfd 0,104(31)
  stfd 0,104(31)
  ld 7,104(31)
  sldi 10,7,2
  ld 8,136(31)
  add 10,8,10
  lwz 10,0(10)
  extsw 10,10
  lwz 8,132(31)
  mullw 10,8,10
  extsw 8,10
  lwz 10,124(31)
  extsw 10,10
  std 10,104(31)
  lfd 0,104(31)
  stfd 0,104(31)
  ld 7,104(31)
  sldi 10,7,2
  ld 7,144(31)
  add 10,7,10
  lwz 10,0(10)
  extsw 10,10
  add 10,8,10
  extsw 10,10
  stw 10,0(9)
  lwz 9,124(31)
  addi 9,9,1
  stw 9,124(31)

GCC与-O1 -fopenmp-simd

.L7:
lwz 9,108(31)
mtvsrwa 0,9
mfvsrd 8,0
sldi 9,8,2
ld 10,136(31)
add 9,10,9
lwz 10,108(31)
mtvsrwa 0,10
mfvsrd 7,0
sldi 10,7,2
ld 8,120(31)
add 10,8,10
lwz 10,0(10)
extsw 10,10
lwz 8,116(31)
mullw 10,8,10
extsw 8,10
lwz 10,108(31)
mtvsrwa 0,10
mfvsrd 7,0
sldi 10,7,2
ld 7,128(31)
add 10,7,10
lwz 10,0(10)
extsw 10,10
add 10,8,10
extsw 10,10
stw 10,0(9)
lwz 9,108(31)
addi 9,9,1
stw 9,108(31)

为了澄清和理解细节，我还有一个应用程序是n ^ 2 nbody应用程序。 这次我的问题与这些编译器（gcc 4.9和XL 13.1）和架构（Intel和Power）有关。

我将所有代码放入gist https://gist.github.com/grypp/8b9f0f0f98af78f4223e#file-input-c （ 输入代码input.c的完整版本 ）

1. Power8和XLC - 它说“不是SIMD矢量化，因为它包含函数调用。（有sqrtf）”。 这很合理。 但是在asm代码中我可以看到xsnmsubmdp是正常的吗？ （程序集： https ： //gist.github.com/grypp/8b9f0f0f98af78f4223e#file-power8-xlc-noinnersimd-asm ）
2. Power8＆gcc我尝试用2种方式编译它（使用omp simd构造而不使用）。 它改变了我的asm代码，这是正常的吗？ （据OpenMP的，代码不应该包含函数调用）（Assembilies： https://gist.github.com/grypp/8b9f0f0f98af78f4223e#file-power8-gcc-noinnersimd-asm ＆ https://gist.github.com/ grypp / 8b9f0f0f98af78f4223e＃file-power8-gcc-innersimd-asm ）
3. i74820K＆gcc我用omp simd做了同样的测试，没有它。 输出代码也不同。 FMA会影响此代码块吗？ （Assembilies： https ：//gist.github.com/grypp/8b9f0f0f98af78f4223e#file-i74820k-gcc-noinnersimd-asm& https://gist.github.com/grypp/8b9f0f0f98af78f4223e#file-i74820k-gcc-innersimd-asm ）

提前致谢

Answer 1

我现在无法访问基于Power的计算机，但是在x86上对AST转储程序进行的一些实验表明，只有在优化级别达到O1 ，GCC 4.9.2才会开始生成SIMD代码，即以下选项应该执行特技：

-fopenmp-simd -O1

GCC 5.1.0也是如此。

另请注意，矢量化程序应用的成本模型可能会阻止它在某些情况下实际生成矢量化代码。 见-fsimd-cost-model ，类似期权这里如何重写该行为。

Answer 2

POWER Linux上的XL编译器目前仅支持OpenMP 4.0功能的子集。 目前不支持SIMD构造功能，因此编译器将无法识别源代码中的构造。

但是，如果你正在寻找矢量化，那么好消息是XL编译器应该已经自动矢量化你的代码，只要你至少使用以下优化选项

-O3 -qhot -qarch = pwr8 -qtune = pwr8

这些选项将启用高阶循环转换以及POWER8特定的优化，包括循环的循环自动矢量化。

之后，您应该在生成的汇编代码中看到一些类似于以下内容的VMX和VSX指令：

 188:   19 2e 80 7c     lxvw4x  vs36,0,r5
 18c:   84 09 a6 10     vslw    v5,v6,v1
 190:   10 00 e7 38     addi    r7,r7,16
 194:   10 00 a5 38     addi    r5,r5,16
 198:   40 28 63 10     vadduhm v3,v3,v5
 19c:   80 20 63 10     vadduwm v3,v3,v4
 1a0:   19 4f 66 7c     stxvw4x vs35,r6,r9
 1a4:   14 02 86 41     beq     cr1,3b8 <foo+0x3b8>
 1a8:   10 00 20 39     li      r9,16
 1ac:   19 4e 27 7d     lxvw4x  vs41,r7,r9
 1b0:   19 3e a0 7c     lxvw4x  vs37,0,r7

顺便说一句，您还可以使用-qreport选项从XL编译器获取优化报告。 这将解释哪些循环被矢量化以及哪些循环不是由于什么原因。 例如

1586-542（I）在test.c上循环（循环索引1，具有嵌套级别0和迭代计数100）是SIMD矢量化的。

要么

1586-549（I）test.c上的循环（循环索引2）未进行SIMD矢量化，因为数据依赖性阻止了SIMD矢量化。

希望这可以帮助！