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一文了解 ClickHouse 的向量化执行

ClickHouse在计算层做了非常细致的工作，竭尽所能榨干硬件能力，提升查询速度。它实现了单机多核并行、分布式计算、向量化执行与SIMD指令、代码生成等多种重要技术。...SSE 与 SMID 关系 SSE（为Streaming SIMD Extensions的缩写）是由 Intel公司在1999年推出Pentium III处理器时，同时推出的新指令集。...可以看出，SSE 是一套专门为 SIMD（单指令多数据）架构设计的指令集。通过它，用户可以同时在多个数据片段上执行运算，实现数据并行（aka:矢量处理）。...•使用intrinsic指令 参考Intel手册，针对SIMD指令，可以在编程时直接使用其内置的某些库函数，编译的时候在cpu和编译器的支持下会生成对应的SIMD指令。...How Clickhouse USE SIMD ? 大家在搜索CLICKHOUSE为什么快的文章中，都提到了CH使用到的技术列式存储，压缩，向量引擎。

7.2K31

Doris开发手记2：用SIMD指令优化存储层的热点代码

最近一直在进行Doris的向量化计算引擎的开发工作，在进行CPU热点排查时，发现了存储层上出现的CPU热点问题。于是尝试通过SIMD的指令优化了这部分的CPU热点代码，取得了较好的性能优化效果。...1.热点代码的发现 最近在进行Doris的部分查询调优工作，通过perf定位CPU执行热点时，发现了以下的热点部分： ?...这需要执行 4个load内存指令 4个乘法指令 4个内存回写指令 ? SIMD的计算方式 而通过SIMD指令则可以按批的方式来更快的处理数据，由上图可以看到。原先的12个指令，减少到了3个指令。...处理的数据需要连续，并且对齐的内存能获得更好的性能 寄存器的占用比传统的SISD的CPU多 更多关于SIMD指令相关的信息可以参照笔者在文末留下的参考资料。...这种实现方式最为高效，但是需要程序员熟悉SIMD的编码方式，并且并不通用。比如实现的AVX的向量化算法并不能在不支持AVX指令集的机器上运行，也无法用SSE指令集代替。

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    Doris开发手记2：用SIMD指令优化存储层的热点代码

    最近一直在进行Doris的向量化计算引擎的开发工作，在进行CPU热点排查时，发现了存储层上出现的CPU热点问题。于是尝试通过SIMD的指令优化了这部分的CPU热点代码，取得了较好的性能优化效果。...1.热点代码的发现 最近在进行Doris的部分查询调优工作，通过perf定位CPU执行热点时，发现了以下的热点部分： perf的结果 这里通过perf可以看到，将近一半的CPU耗时损耗在BinaryDictPageDecoder...这需要执行 4个load内存指令 4个乘法指令 4个内存回写指令 SIMD的计算方式 而通过SIMD指令则可以按批的方式来更快的处理数据，由上图可以看到。原先的12个指令，减少到了3个指令。...处理的数据需要连续，并且对齐的内存能获得更好的性能 寄存器的占用比传统的SISD的CPU多 更多关于SIMD指令相关的信息可以参照笔者在文末留下的参考资料。...这种实现方式最为高效，但是需要程序员熟悉SIMD的编码方式，并且并不通用。比如实现的AVX的向量化算法并不能在不支持AVX指令集的机器上运行，也无法用SSE指令集代替。

    1.4K30

    SIMD编程入门：让性能飞起来的实践指南

    在现代计算中，单指令多数据流(SIMD)技术就像是一把性能优化的瑞士军刀，能让你的程序速度提升数倍甚至数十倍。本文将带你从零开始，掌握这把利器的使用之道。什么是SIMD？...-512了解SIMD的家族成员很重要，它们在不同的CPU代际中登场：技术位宽主要用途典型数据量MMX64位整数处理8个8位整数SSE128位浮点运算4个32位浮点数AVX256位通用计算8个32位浮点数...=0;iSIMD指令收起代码语言：C++运行AI代码解释//避免在AVX代码中混用SSE指令//这可能导致性能下降忽略剩余元素处理收起代码语言...指令集收起代码语言：C++运行AI代码解释#includevoidcheck_simd_support(){unsignedinteax,ebx,ecx,edx;//检查SSE支持__...开始你的SIMD之旅吧，让程序的性能真正"飞起来"！注：所有代码示例需要在支持相应SIMD指令集的CPU上编译运行，编译时可能需要添加-mavx2或-msse4等标志。

    6.3K00

    CPU SIMD简介

    然而，很少有人了解CPU指令级别上的并行技术：在一个Cycle内CPU应用一组向量操作，同时对4或8个输入数据执行相同指令，产生对应4或8个结果，这称为SIMD (Single Instruction,...1996年，Intel针对X86指令集，推出了MMX扩展，这是第一次在商用硬件上支持SIMD技术，1999年，Intel在P3中推出了SSE(Streaming SIMD Extensions)，基于128...，而一般float数组只会保证4字节对齐，因此，在声明变量的时候，我们需要显示指定16字节对齐，C++ 11中提供了alignas保证数组对齐，而指针类型的则需要通过_aligned_malloc方法确保字节对齐...要点3：SSE优化时，时刻提醒自己，这段代码在执行中，是否内存连续，是否有改造空间。...总结 SIMD的介绍就到这里，理论上并不复杂，实践中却需要顾及方方面面的可能点。至此，我们讲了CPU，谈到了Cache在性能优化中的巨大价值，本章学习了SIMD技术对数据并行的改造。

    2.8K30

    技术总结|如何提升 strlen 的性能？

    为什么 glibc 中的 strlen 性能这么好？ 1....（通常是8字节） 对齐的内存访问在现代CPU上性能更好，避免跨缓存行访问 减少内存访问的延迟和提高吞吐量 2....什么是 SIMD SIMD（Single Instruction, Multiple Data，单指令多数据）是一种并行计算架构，允许一条指令同时对多个数据元素执行相同的操作。...SIMD的基础概念 向量化计算: 将标量操作转换为向量操作，一次处理多个数据 数据并行: 同一操作同时应用于多个数据元素 指令级并行: 在单个CPU周期内执行多个相同操作 SIMD vs 传统标量处理...指令执行流程 内存访问模式对比 优化后的 strlen 代码 参考 glibc 的代码，使用 SIMD 指令对 strlen 做代码改造如下（一次取 16 个字节）： // ARM64 NEON版本 -

    24110

    PHP 高性能张量计算扩展库 PHP-ORT

    由 Joe Watkins（krakjoe）开发，该扩展托管在 GitHub - krakjoe/ort，使开发者能够以卓越的效率执行复杂的张量数学运算。...主要特性 高性能数学计算：利用 SIMD 指令（AVX2、SSE4.1、SSE2），性能提升最高可达 8 倍。 多核并行：自动将工作负载分配到 CPU 核心上，以优化性能。...安装 安装 PHP-ORT 需要 PHP 7.4+ 或 8.0+、兼容的编译器（GCC 4.8+ 或 Clang 3.8+）以及至少支持 SSE2 的 CPU（推荐使用支持 AVX2 的 CPU 以获得最佳性能..."\n"; 为什么选择 PHP-ORT？ PHP-ORT 将 PHP 的简洁性与高性能计算需求相结合，特别适合以下场景： 机器学习：在 PHP 中直接运行 ONNX 模型进行推理。...--disable-ort-avx2 或 --disable-ort-sse41：回退到较低级的 SIMD 指令。 --enable-ort-neon：适用于 ARMv8 架构。

    19810

    SSE的学习

    看到 intel向量化指令在矩阵乘应用中的评估_softee的专栏-CSDN博客 使用SIMD技术提高C++程序性能_章志强的专栏-CSDN博客中描述的效果而心动，然后咨询了下 Imageshop...– 博客园 博主，我稍微看了下《simd for c++ developers》感觉SSE这些指令更像一种寄存器语言，乍一接触略不适应。...我只知道如果用malloc初始化的数据是没有对齐的。 问题2：SSE耗时并没有少于C++的，为什么？ 不过的确version2不用在loop内set了，耗时比version1少。...这个是不是说_mm_load_ps()这种加载会默认使用对齐方式？！哪怕数据是原本不对齐的，这样加载后也是默认对齐了?! 所以Example中就不建议使用align后再load，因为重复了？？...还有就是尽量让loop停止条件简单，而且在循环时停止条件始终是固定的，这样最好； 还建议少用打破循环的指令如break、goto等； 循环每次之间尽量无依赖，比如read-after-write操作

    1K50

    深入理解C++17的std::aligned_alloc：动态分配对齐内存的利器

    引言在C++编程领域，内存管理是一项关键任务，而内存对齐则是其中影响程序性能的重要因素。特别是在运用SIMD指令或处理缓存行时，恰当的内存对齐能大幅提升程序效率。...这在特定硬件指令集处理数据时尤为重要，例如某些SIMD指令要求数据按特定对齐存储，以达最佳执行效率。线程安全性std::aligned_alloc具备线程安全性。...这意味着在多线程环境下，多个线程同时调用该函数进行内存分配与释放，不会引发数据竞争等线程相关问题，为多线程编程的内存管理提供便利。返回值成功时：返回指向新分配内存的指针。...跨平台开发时，要查阅目标平台文档，保证代码兼容性。应用场景SIMD指令应用：SIMD（单指令多数据）指令可提高计算效率，但要求数据在内存中特定对齐。...如SSE指令常需16字节对齐，AVX指令需32字节对齐。std::aligned_alloc能分配满足要求的对齐内存，提升程序性能。

    1.3K00

    C++ 版轻量级图片解析程序

    优化对齐内存池集成：custom_allocator_ptr_直接使用预分配缓冲区SIMD友好：64字节对齐满足SSE2/AVX2要求ProcessingTask：任务单元封装与moodycamel::...64(兼容)SSE4.1128-bit8像素ARMv7/ARMv8NEON128-bit8像素降级机制：通过cpuid指令动态检测CPU支持度，在ImageMetaData.status_flags中标记可用指令集级别...，完美匹配SIMD批量处理粒度零拷贝传递：ProcessingTask智能指针确保像素数据在SIMD处理过程中无需额外复制⚠️兼容性与降级处理稳健性设计：通过运行时CPU特性检测实现自动降级：//指令集分派逻辑...，避免运行时动态分配开销核心绑定：计算线程0/1分别绑定到物理核0/1，消除线程迁移开销内存预热：100MB内存池预先分配并64字节对齐，满足SIMD指令对齐要求7.2核心处理流水线处理流水线严格遵循无锁并发模型...MEMORY_OVERFLOW，自动回退标量处理SIMD降级：CPU不支持AVX2时自动使用SSE2后备路径7.3性能测试环境与基准测试环境配置：硬件：2核CPU@2.0GHz，2GBRAM，可用内存≈

    40710

    SIMD、MMX、SSE、AVX、3D Now!、NEON

    对于SISD，每个指令只能处理一个数据，而SIMD一个指令可以处理多个数据，因为多个数据的处理是平行的，因此从时间来说，一个指令执行的时间，SISD和SIMD是差不多的。...在微处理器中，单指令流多数据流技术则是一个控制器控制多个平行的处理微元，例如Intel的MMX或SSE以及AMD的3D Now!技术。 MMX 由英特尔开发的一种SIMD多媒体指令集，共57条指令。...2001年在Pentium 4上引入了SSE2技术，进一步扩展了指令集，使得XMM寄存器上可以执行8/16/32位宽的整数SIMD运算或双精度浮点数的SIMD运算。这使得 SIMD技术基本完善。...SSE(Streaming SIMD Extensions)是英特尔在AMD的3DNow!发布一年之后，在其计算机芯片Pentium III中引入的指令集，是继MMX的扩充指令集。...此架构支持了三运算指令（3-Operand Instructions），减少在编码上需要先复制才能运算的动作。在微码部分使用了LES LDS这两少用的指令作为延伸指令Prefix。

    1.9K10

    Intel 的AVX2指令集解读

    在Intel Sandy Bridge微架构中，Intel引入了256位SIMD扩展AVX，这套指令集在兼容原MMX、SSE、SSE2对128位整点SIMD支持的基础上，把支持的总向量数据宽度扩展成了256...跨距访存支持 跨距访存支持即访存时，每个SIMD数据的向量数据元素可以来自不相邻的内存地址。...另外，参考2中对跨距访存指令的功能描述中可以看到，当该指令的偏移地址向量寄存器中任何两个值相同时，都会出GP错。这意味着编译器还是需要些特殊处理才能利用好这条指令。...比如访存都是从一块连续的地址空间直接访存、移位时所有的数据都移动相同的位数，数据置换指令的支持也是最近才出现在通用CPU中的。...在自动向量化仍然不好用的前提下，普通程序很难利用到这些功能做加速，白白的浪费这些晶体管吗？ 这么大的数据计算能力，访存怎么供数？对齐貌似还是没有好的方法。还是要程序员自己吭哧吭哧写向量化代码，调试吗？

    3.1K30

    Rust中的性能优化技术：零拷贝、内存对齐、缓存友好设计与SIMD指令优化

    零拷贝技术可以减少数据在内存中的不必要复制，内存对齐与缓存友好设计能够充分利用CPU缓存提高数据访问速度，而SIMD指令优化则可以通过并行计算大幅提升计算密集型任务的执行效率。...内存对齐的目的是为了提高CPU访问内存的效率，因为CPU在访问未对齐的数据时可能需要额外的操作，从而降低了性能。...常见的SIMD指令集包括SSE（Streaming SIMD Extensions）、AVX（Advanced Vector Extensions）等，在Rust中可以通过相关的crate来利用这些指令集...指令优化 在滤波操作中，我们使用SIMD指令来并行计算多个像素的值。...六、结论 本文详细介绍了在Rust中应用的零拷贝技术、内存对齐与缓存友好设计以及SIMD指令优化这三种重要的性能优化技术。

    15410

    【向量检索研究系列】本地向量检索（上）

    2.2 SIMD计算SIMD单指令流多数据流(SingleInstruction Multiple Data,SIMD)是一种采用一个控制器来控制多个处理器，同时对一组数据（又称“数据向量”）中的每一个分别执行相同的操作从而实现空间上的并行性的技术...在微处理器中，单指令流多数据流技术则是一个控制器控制多个平行的处理微元，例如Intel的MMX或SSE以及AMD的3D Now!技术。目前Intel处理器支持的SIMD技术包括MMX,SSE,AVX....，MMX提供了8个64bit的寄存器进行SIMD操作，SSE系列提供了128bit的8个寄存器进行SIMD指令操作，AVX指令则支持256bit的SIMD操作。...SSE // 查看是否支持SSE2.2.1 内积距离计算使用SIMD AVX2指令进行256维向量的内积距离计算，计算公式：图片SIMD代码如下，256位寄存器一次可加载...为什么这些函数不直接返回结果，而把结果存在一个数组中呢？若C或C++调用这些函数可以直接返回结果，但是若使用Golang进行调用，需要进行一些转换，为什么要这么做？

    1.6K31

    SSE图像算法优化系列一：一段BGR2Y的SIMD代码解析。

    一个同事在github上淘到一个基于SIMD的RGB转Y（彩色转灰度或者转明度）的代码，我抽了点时间看了下，顺便学习了一些SIMD指令，这里把学习过程中的一些理解和认识共享给大家。    ...上述代码的速度已经非常快了，在测试机上1920*1280的图像单次执行也只需要3.95ms左右，如果还需要优化，可以像下面这样模拟并行操作： void RGB2Y(unsigned char *Src,..._mm_loadu_si128就是把之后16个字节的数据读入到一个SSE寄存器中,注意由于任意位置的图像数据内存地址肯定不可能都满足SIMD16字节对齐的规定，因此这里不是用的_mm_load_si128...上述代码中，一条SSE指令能同时执行8个short类型的计算，那为什么最后的提速只有1倍多一点呢，这其实很好解释，我们看到前面的计算中，计算出的8个累加值里只有3个是有效的，而其他的结果对我们来说毫无意义...最后一点就是我有个疑问，在我提供的代码执行后，如果先使用SSE测试，后使用AVX测试，SSE的速度和上述报告数据差不多，但是一旦点了AVX测试后，在点SSE测试，SSE的速度就骤然下降很多，甚至比普通C

    1.6K80

    C++那些事之高性能SIMD

    SIMD全称single-instruction multiple-data,单指令多数据。 在传统的计算机架构中，CPU一次只能处理一个数据元素。...但是，许多任务涉及对大量数据执行相同的操作，例如对数组中的所有元素进行加法、乘法或逻辑操作等。SIMD编程通过向CPU提供专门的指令集，使得CPU能够同时对多个数据元素执行相同的操作。...目前比较常用的有SSE、SSE2、AVX128、AVX256、AVX512。 本节，将简单学习一下AVX512的一些操作，操作比较多，这里只是引入一些。...再比如： _mm512_mask_load_ps _mm512_mask_loadu_ps u表示unordered，表示加载无序，当使用 _mm512_mask_loadu_ps 函数加载内存中的数据时，...不会执行对内存地址的任何对齐要求。

    1.6K30

    浅析Clickhouse的向量化执行

    此时，小胡只需要5分钟就能够制作出8杯苹果汁。为了制作n杯果汁，非向量化执行的方式是用1台榨汁机重复循环制作n次，而向量化执行的方式是用n台榨汁机只执行1次。...为了实现向量化执行，需要利用CPU的SIMD指令。SIMD的全称是Single Instruction Multiple Data，即用单条指令操作多条数据。...现代计算机系统概念中，它是通过数据并行以提高性能的一种实现方式（其他的还有指令级并行和线程级并行），它的原理是在CPU寄存器层面实现数据的并行操作。CPU是如何实现SIMD的呢？答案是扩展指令集。...在AMD64（即64位扩展）指令集中，又新增了XMM8~XMM15。...需要注意的是，SIMD和SSE虽然强大，但是对于那些严重依赖流程控制（flow-control-heavy）的任务，即有大量分支、跳转和条件判断的任务明显不太适用。

    94520

    armeabi-v7a架构(sv7a)

    在ANE中如果SDK调用了so库，则需要把so库放到ANE下Android-ARM/lib/armeabi （调试模式）或者 armeabi-v7a（发行模式）下。...为什么调试模式和发行模式adobe会选择不同的文件夹？...在android.mk里可配置以下宏：TARGET_CPU_API := armeabiAPP_ABI := armeabi 当你编译时出现一些链接动态库的undefine错误，或你的apk运行时出现装载...在此基础之上，运算在管道内执行，因而这一方法被称作 Packed SIMD。SSE： 英特尔推出的类似 NEON 的工具SSE 指面向英特尔架构(IA)的SIMD 流指令扩展。...目前，英特尔® 凌动™ 最高支持 SSSE3（补充 SIMD 流指令扩展 3）。 凌动™ 暂不支持 SSE4.x。后者也是一个 128 位引擎，用于打包浮点数据。 这一执行模式开始于 MMX 技术。

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