在 golang 中透過組合語言實作 SIMD

在 Golang
召喚 SIMD 加速魔法
如何在 ARM64 上開發 SIMD 程式

Yang Hau
golang engineer in Zeals
sse2neon contributor
numpy contributor

什麼是SIMD
一個指令同時平行處理多個運算

Go 沒有辦法直接使用 SIMD
可以用 cgo 解決?

- extra gcc dependency
- more time would be taken on compiling
- runtime context switching overhead on cgo

看一下 Go 官方怎麼解決
以 golang/crypto 為例子

- semi-abstract instruction
- 不是全部的指令都有

pseudo-registers
虛擬暫存器 FP: Frame Pointer
SP: Stack Pointer
PC: Program Counter
SB: Static Base pointer

arguments
parent
return
address
local
variables
return
address
arguments
parent
return
address
local
variables
return
address
FP
SP
high address
low address

通用暫存器
浮點暫存器
向量暫存器
(R0 - R31)
(F0 - F31)
(V0 - V31)

關於常數
Constants are always evaluated as 64-bit unsigned integers.

運算順序
3&1<<2 = (3&1)<<2 = 4

x86: add eax, 10
arm: add x3, x2, #0xa
go: ADD $0xa, R2, R3

frame size
argument size
middle point

只有在當下 source ﬁle 可
見
該常數表大小

#include, #deﬁne, #ifdef/endif
#if, ##

實際範例
以開發 sha512 作為例子

已知在 armv8.2 之後有新的 sha512
SIMD 指令
● SHA512H
● SHA512H2
● SHA512SU0
● SHA512SU1

相關範例
https://github.com/HowJMay/golang-arm-assebmly-demo

Reference
https://golang.org/cmd/asm/
https://golang.org/doc/asm
https://developer.arm.com/architectures/instruction-sets/simd-isas/neon
https://en.wikichip.org/wiki/arm/armv8#ARMv8_Extensions_and_Processor_Features
https://www.cockroachlabs.com/blog/the-cost-and-complexity-of-cgo/
https://www.youtube.com/watch?v=9jpnFmJr2PE

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