Lançado Mono 2.2 com estréia de Mono.Simd

kumpera — Thu, 15 Jan 2009 01:36:43 +0000

Acabou de ser lançado versão 2.2 do Mono. Foram vários meses de trabalho e muito suor em corrigir centenas de bugs para podermos fazer nosso melhor release de todos os tempos. Dentro das novidades gostaria de destacar duas relativa ao time que participo. A primeira é o novo JIT baseado em uma representação intermediaria linear, os ganhos de performance podem chegar em até 50% e, também importante, o código do JIT ficou muito mais simples e extensível. A segunda novidade, resultado da maior flexibilidade do mono, é a disponibilização preliminar da biblioteca Mono.Simd, que permite usar a unidade vetorial de processadores modernos.

A impossibilidade utilizar a unidade vetorial a partir de linguagens gerenciadas sempre foi uma das principais críticas dos desenvolvedores C e C++ sob a viabilidade em utilizá-las para código rico em calculo matemático. Isso agora é passado e usando mono e C# é possível gerar código com de alta performance similar ao possível com linguagens de baixo nível.

Para se ter uma ideia das possibilidades, um simples exemplo que transforma uma série de vetores com uma mesma matriz chega a ser 3x mais rápido usando Mono.Simd que o código não vetorial em C, Java ou C#. Isso sem perder as vantagens de se utilizar uma linguagem de alto nível e segura. Mas vamos ao código:

//Primeiro transformação usando ponto flutuante normal
    public static void Transform (ref Matrix matrix, ref Vector vector, ref Vector result)
    {
        result.x = vector.x * matrix.m00 + vector.y * matrix.m01 + vector.z * matrix.m02 + vector.w * matrix.m03;
        result.y = vector.x * matrix.m10 + vector.y * matrix.m11 + vector.z * matrix.m12 + vector.w * matrix.m13;
        result.z = vector.x * matrix.m20 + vector.y * matrix.m21 + vector.z * matrix.m22 + vector.w * matrix.m23;
        result.w = vector.x * matrix.m30 + vector.y * matrix.m31 + vector.z * matrix.m32 + vector.w * matrix.m33;
    }
 
//Agora usando Mono.Simd
    public static void Transform (ref Matrix4f matrix, ref Vector4f vector, ref Vector4f result)
    {
        Vector4f v = vector;
 
        Vector4f r0 = v.Shuffle (ShuffleSel.XFromX | ShuffleSel.YFromX | ShuffleSel.ZFromX | ShuffleSel.WFromX);
        Vector4f r1 = v.Shuffle (ShuffleSel.XFromY | ShuffleSel.YFromY | ShuffleSel.ZFromY | ShuffleSel.WFromY);
        Vector4f r2 = v.Shuffle (ShuffleSel.XFromZ | ShuffleSel.YFromZ | ShuffleSel.ZFromZ | ShuffleSel.WFromZ);
        Vector4f r3 = v.Shuffle (ShuffleSel.XFromW | ShuffleSel.YFromW | ShuffleSel.ZFromW | ShuffleSel.WFromW);
 
        r0 = r0 * matrix.row0;
        r1 = r1 * matrix.row1;
        r2 = r2 * matrix.row2;
        r3 = r3 * matrix.row3;
 
        result = r0 + r1 + r2 + r3;
    }

O código usando Mono.Simd fica um pouco mais complexo, principalmente até se entender como Shuffle e outros combinadores funcionam. Porém quando executado, a versão tradicional precisa executar 16 operações de multiplicação e 12 de soma contra 4 multiplicações 3 somas simd na versão vetorizada. A diferença é clara e o números também.

O release 2.2 foi o resultado de muito esforço pelo time por traz do mono e todos seus contribuidores. Esse release, porém, é especial para mim pois Mono.Simd é resultado de alguns meses de trabalho meu e fiquei muito feliz com a repercussão positiva que recebemos – vários projetos estão estudando como implementar bibliotecas de matemática vetorial usando ela.

Rodrigo Kumpera Weblog » mono simd programming performance

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