Так ли быстр ваш любимый С или нативная реализация линейной алгебры на D

Тем, кто занимается системами машинного обучения и компьютерным зрением, хорошо знакома такая библиотека как OpenBLAS (Basic Linear Algebra Subprograms). OpenBLAS написан на C и используется повсеместно там где нужна работа с матрицами. Так же у него есть несколько альтернативных реализаций таких как Eigen и двух закрытых имплементацией от Intel и Apple. Все они написаны на СС++.

В настоящий момент OpenBLAS используется в матричных манипуляциях в таких языках как Julia и Python (NumPy). OpenBLAS крайне хорошо оптимизирована и значительная её часть вообще написана ^[1] на ассемблере.

Однако так ли хорош для вычислений чистый C, как это принято считать?

Встречайте Mir GLAS ^[2]! Нативная реализация библиотеки линейной алгебры на чисто D без единой вставки на ассемблере!

Для компиляции библиотеки Mir GLAS нам потребуется компилятор LDC ^[3](LLVM D Compiler). Компилятор DMD официально не поддерживается т.к. он не поддерживает инструкции AVX и AVX2.

Тестовая конфигурация будет состоять из:

» Код самого теста можно получить тут ^[4].
» Mir GLAS базируется на библиотеке mir.ndslice ^[5]

Mir GLAS может быть легко использован в любом языке поддерживающим C ABI. Делается это элементарно:

	// Performs: c := alpha a x b + beta c
	// glas is a pointer to a GlasContext
	glas.gemm(alpha, a, b, beta, c);

Для сравнения в OpenBLAS потребуется написать следующий код:

void cblas_sgemm (
	const CBLAS_LAYOUT layout,
	const CBLAS_TRANSPOSE TransA,
	const CBLAS_TRANSPOSE TransB,
	const int M,
	const int N,
	const int K,
	const float alpha,
	const float *A,
	const int lda,
	const float *B,
	const int ldb,
	const float beta,
	float *C,
	const int ldc)

При проведении теста установлено следующее значение переменных:

Eigen собран с флагами `EIGEN_TEST_AVX` и `EIGEN_TEST_FMA`:

mkdir build_dir
cd build_dir
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DEIGEN_TEST_AVX=ON -DEIGEN_TEST_FMA=ON ..
make OpenBLAS

Результаты (больше — лучше):

Итоги:

— Mir GLAS значительно опережает OpenBLAS и Apple Accelerate по всем показателям.
— Mir GLAS оказывается быстрее почти в два раза чем Eigen и Apple Accelerate при работе с матрицами.
— По скорости Mir GLAS оказывается сопоставим с проприетарным Intel MKL, который является самым быстрым в своем роде.
— Благодаря своему дизайну Mir GLAS легко может быть адаптирован для новых архитектур.

P.S. В настоящий момент на базе GLAS активно развивается система компьютерного зрения DCV ^[6].

» Оригинальная статья расположена в блоге автора ^[7].

Автор: beduin01

Источник ^[8]