.NET9 PreView6硬件内部生成和浮点SMID运算

江湖评谈

发布于 2024-07-25 18:50:14

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发布于 2024-07-25 18:50:14

文章被收录于专栏：天下风云

注意，.NET9 PreView6并没有对AOT进行重大更新。在.NET9 PreView2里面曾经对AOT进行了自举模式，参考：.NET9 AOT ILC的重大变化 .NET9 AOT ILC的重大变化‍

硬件内部生成

大部分硬件内部有其相应的优化，而应用层级只需要传递相应的参数即可。比如一些硬件希望用户为硬件内部的API的某些参数传递常量，这些常量可以直接编码到硬件内部底层的指令当中。不需要加载到寄存器或者内存当中，然后进行访问。如果没有提供常量，则会有相同逻辑但速度较慢的实现。

例：

static byte Test1()
{
    Vector128<byte> v = Vector128<byte>.Zero;
    byte size = 1;
    v = Sse2.ShiftRightLogical128BitLane(v, size);
    return Sse41.Extract(v, 0);
}

v是Vector128初始化的128byte个0，Sse2.ShiftRightLogical128BitLane把v向右移动size位，返回结果。Sse41.Extract则是返回v里面的某个索引项。比如以下返回3

  Vector128<int> vector = Vector128.Create(1, 2, 3, 4);
  int extractedValue = Sse41.Extract(vector, 2);

在调用Sse2.ShiftRightLogical128BitLane的时候，JIT可以用常量替代，JIT具备这种优化。但是在确定生成加速代码还是等逻辑慢实现的时候，如果JIT检测到参数变量而不是常量，于是很早就确定了不对其进行优化形式的调用。

之前的代码：

; Method Program:Test1():ubyte (FullOpts)
G_M000_IG01:                ;; offset=0x0000
       sub      rsp, 72

G_M000_IG02:                ;; offset=0x0004
       vxorps   xmm0, xmm0, xmm0
       vmovaps  xmmword ptr [rsp+0x20], xmm0
       lea      rdx, [rsp+0x20]
       lea      rcx, [rsp+0x30]
       mov      r8d, 1
       call     [System.Runtime.Intrinsics.X86.Sse2:ShiftRightLogical128BitLane(System.Runtime.Intrinsics.Vector128`1[ubyte],ubyte):System.Runtime.Intrinsics.Vector128`1[ubyte]]
       vmovaps  xmm0, xmmword ptr [rsp+0x30]
       vpextrb  eax, xmm0, 0

G_M000_IG03:                ;; offset=0x0030
       add      rsp, 72
       ret      
; Total bytes of code: 53

RyuJIT 现在可以识别更多像这个例子这样的情况，并用其常量值替换变量参数，从而生成加速代码，而不会过早的确定不优化。下面是上述示例的新代码生成所示：

; Method Program:Test1():ubyte (FullOpts)
G_M11031_IG01:  ;; offset=0x0000

G_M11031_IG02:  ;; offset=0x0000
       vxorps   xmm0, xmm0, xmm0
       vpsrldq  xmm0, xmm0, 1
       vpextrb  eax, xmm0, 0

G_M11031_IG03:  ;; offset=0x000F
       ret      
; Total bytes of code: 16

用于浮点和 SIMD 运算的恒定折叠

常量折叠是 RyuJIT 中现有的优化，其中可以在编译时计算的表达式被替换为它们计算的常量，从而消除了运行时的计算。许多新功能的示例：

浮点二进制运算，其中一个操作数是一个常量：
- x + NaN现在折叠成 .NaN
- x * 1.0现在折叠成 .x
- x + -0现在折叠成 .x
例如，硬件内部函数假设是：xVector<T>
- x + Vector<T>.Zero现在折叠成 .x
- x & Vector<T>.Zero现在折叠成 .Vector<T>.Zero
- x & Vector<T>.AllBitsSet现在折叠成 .x
- 查看 dotnet/runtime #103206 和 dotnet/runtime #103143 进行更深入的了解