x264のAVX2最適化

Introduction to AVX2 optimizations in x264に詳しく関数ごとの高速化率とか書いてあって面白い。2割ぐらいは速くなるのかな?

以下、Introduction to AVX2 optimizations in x264からおおまかに意味をとると、



x264は様々なデータ型を多様なSIMD命令を使って計算している。SIMDコードのうち、128bitから256bitへ素直に拡張できるのはほんの少しで、多くはもっと複雑である。64bitから128bitへの拡張した際に倍速になることがほとんどなかったように、128bitから256bitへの移行も倍速となることはほとんどないだろう。

SSE2からAVX2への移行は、MMXからSSE2への移行と似ている部分が多いけれども、いくつかの点で異なることもある。

1つは、初期のSSE2命令は遅かったりしたけど、HaswellのAVX2命令はちゃんと速いということである。
SSE2が最初に出たときは、SSE2命令が結構遅かった。初期のSSE2はMMX命令を2回(64bit×2)とSSE2を1回(128bit×1)が同速だったり、下手するとSSE2命令1回のほうが遅いなんてこともあった。この状態が解消され、MMX命令1回とSSE2命令1回がきちんと同速になるにはCore2の45nm世代までかかった。今回はそんなことはなさそうで、HaswellではAVX2命令はちゃんと速そうだ。

2つめは、AVX2命令はなんか変なことが多くて、一部のvpermdのような命令を除くと、256bitに素直に拡張したというよりは、128bit×2をやる命令、という形で拡張されている場合が多い。これによってIntelの実装は楽になるのだけど、コードを128bitから256bitに拡張するのに余計な手間がかかったりする。

3つめは、x264が256bit幅より狭いデータを扱う関数がそれなりにたくさんあって、こうしたものに対して、有効にAVX2を使うのは非常に難しかったり、不可能だったりする、ということだ。比較的複雑な関数の多くは、AVX2に移植しても予想よりあまり効果を上げられなかったりした。


多くの関数をAVX2に移植したけれども、まだ十分な最適化を行った、という段階ではないので、まだ高速化の余地はある。実際に動かしてみると、速いだろうと思っていたコードをさらに速くする方法を見つけられたりしたし、今後もそういう発見があるだろう。加えて、まだAVX2に対応できていない関数もあるので、全体としてはあと少し最適化の余地があるように思う。

加えて言えば、x264はすべてがSIMDコードというわけではなく、実行時間の半分ぐらいは普通のCのコードなため、すべてのSIMDコードが倍速になっても、x264全体としては1.33倍しか速くならない。実際にはAVX2によって倍速になることはほとんどないので、高速化率はさらに低めだろう。



で、あとは関数ごとの高速化率の一覧が書いてある。



というわけでAVX2の実装ありがとうございます。おかげで、Haswellが期待はずれに終わる、ということは無さそう。x264が対応したことで、Haswellはぐっと魅力的なものに…。うー、早く出ろ。

もうひとつ言うなら、表はHaswellにおいての「AVXまで」vs「AVX2」の比較なので、これをSandy/Ivyと比べたらもう少し高速化率に上乗せできそうな気がする。(さらに+10%ぐらい?)

あとは、256bit幅より狭いデータを扱う場合にAVX2が効果的でない、ということだけど、裏を返すと10bit版だとより高速化できるかもしれないのかな…と思う。


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No title

多分7%くらいだったかと。AVX2は実装した価値はありそうですがコア増やしたほうがボトルネックなくなってよさそうな気はしますね。x264以外はまともに最適化されなそうな感じですし・・・

No title

x264関連に関しては確実に高速化するのでAVX2は大歓迎だけど、もっと劇的に高速化するのかと思ってただけにやや残念。
1.3倍でも十分といえば十分なのかも知れませんが・・・
very slowクラスでどれだけ高速になっているかが気になる。

No title

>コア数
そうですね。今度秋~冬に出るらしい6コア版は周回遅れのIvy6コアですからね…。Haswell6コアなら魅力的なんですが…。

>もっと劇的
うーん、ごもっとも。
HaswellはAVX2以外の上乗せが少ないというのも残念ですよね。IPCで+7~8%、クロックに至っては0というのがなんとも悲しい所です。
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