面向向量部件的指数和对数函数优化方法

作     者：沈洁 龙标 黄春 唐滔 彭林 SHEN Jie;LONG Biao;HUANG Chun;TANG Tao;PENG Lin

作者机构：国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 

出 版 物：《计算机工程与科学》 (Computer Engineering & Science)

年 卷 期：2025年第47卷第1期

页      面：18-26页

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFA0709803) 国家自然科学基金(61902407) 

主　　题：指数函数 对数函数 向量化 查表优化 硬件加速指令 

摘      要：指数和对数函数是浮点计算中重要的超越函数,在不同应用领域使用广泛。现代处理器向量寄存器宽度呈现逐代增加的趋势,为了进一步提高上层应用对向量部件的利用率,研究向量指数和对数函数优化方法具有重要的科学价值和现实意义。针对现有向量函数实现的性能瓶颈,设计和实现了面向向量部件的指数和对数函数优化方法,包括基于硬件加速指令的向量查表优化、分支优化和精度性能取舍优化。模拟器上的实验表明,优化实现的向量指数和对数函数均达到业界高精度标准,函数性能优于当前最佳开源实现,加速比达1.44以上。真实应用测试进一步表明,应用程序在优化的向量函数支持下可以实现高效向量化,相比原始标量实现平均性能提升达2.53倍。