AVX 명령어 세트 및 개발 방법

💡 Quotation
고급 벡터 확장(Advanced Vector Extensions,약어:AVX)은 2008년 4월 춘계 인텔 개발자 포럼에서 발표된 x86 명령어 집합의 확장으로 SIMD명령어 집합중의 하나이다. Wikipedia

💡 TIps
단일 데이터 복수 데이터
단일 명령어 SISD SIMD
복수 명령어 MISD MIMD
해당 글에서 설명할 AVX 명령어 셋은 SIMD에 속합니다!

	단일 데이터	복수 데이터
단일 명령어	SISD	SIMD
복수 명령어	MISD	MIMD

CPU-Z 에서 본인이 사용하는 프로세서가 사용할 수 있는 명령어 집합을 볼 수 있는데, 그 중 AVX는 큰 데이터 덩어리를 처리할 수 있는 기술로 적은 연산으로 빠르게 처리가 가능하게 합니다.

위 예제처럼 10개 원소를 가진 두 개의 배열이 있고, 두 배열의 각 원소의 합을 세 번째 배열에 넣는다고 가정한다면 왼쪽에 있는 것 처럼 총 10번의 연산이 필요할텐데, AVX 의 덩어리(Chunk)째로 처리한다면 오른쪽 있는 것 처럼 한 번의 연산만 하면 됩니다! 😄

실제로 사용해볼텐데 C/C++ 에서 emmintrin.h를 포함하여 사용할 수 있습니다.

💡 Tips
명령어 셋은 AVX 뿐 아니라 여러 명령어 셋이 있으며, 그에 해당하는 명령어 셋을 사용하려면 아래 헤더 파일을 추가해야 합니다.
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<mmintrin.h>  MMX
<xmmintrin.h> SSE
<emmintrin.h> SSE2
<pmmintrin.h> SSE3
<tmmintrin.h> SSSE3
<smmintrin.h> SSE4.1
<nmmintrin.h> SSE4.2
<ammintrin.h> SSE4A
<wmmintrin.h> AES
<immintrin.h> AVX, AVX2, FMA

실습

두 배열의 각 원소의 합을 AVX 를 이용하여 구해보도록 하겠습니다.

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#include <iostream>
#include <emmintrin.h>

int main() {
    int a[4] = {1, 2, 3, 4};
    int b[4] = {5, 6, 7, 8};
    int c[4] = {0, };

    __m128i _a = _mm_loadu_si128((__m128i*)a);
    __m128i _b = _mm_loadu_si128((__m128i*)b);
    
    __m128i _c = _mm_add_epi16(_a, _b);
    _mm_storeu_si128((__m128i*)c, _c);

    for(unsigned int i=0; i<4; i++)
    {
        std::cout << c[i] << std::endl;
    } 
    
    return 0;
}

간단하게 a와 b 두 배열 각 원소의 합하여 c 배열에 출력하는 간단한 샘플 코드입니다. 우선 보편적으로 사용했던 Datatype으로 명령어 셋을 사용할 수 없었습니다. 😭

하지만 데이터 타입 및 함수는 Naming convension 을 갖고 있으며, 자세한 내용은 여기에서 확인하실 수 있습니다!

💡 Datatype
__m$BIT_WIDTH$$PREFIX$ 의 형태이며, 비트 수와 데이터 타입의 Prefix로 구성되어 있습니다. Bit width는 128, 256 등이 올 수 있으며 Prefix는 없으면 float형, d가 온다면 double, i가 온다면 integer형을 의미합니다.
예를들어 __m128i 라면 4 byte(32bit) 4개의 덩어리 데이터가 된다.

💡 Function
_mm$BIT_WIDTH$_$OPERATOR$_$PARAM_DATA_TYPE$ 의 형태이며, 128 bit인 경우는 따로 Bit width를 써주지 않는다. Operator는 add, sub, mul, div, mask 등 연산 이름이 오며, 마지막 Parameter data type은 함수의 인자 형태를 의미합니다.

AVX 명령어 세트 및 개발 방법#

실습#

참조#

AVX 명령어 세트 및 개발 방법

실습

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