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SIMDのならびとfftw_malloc SIMD alignment and fftw_malloc


"Single Instruction Multiple Data"(単一命令複数データ流)を意味するSIMDは、 いくつかの、単一命令で複数回(通常2回または4回)同時に操作を行えるプロセッサでサポートされています。SIMD浮動小数点命令は、いくつかのポピューラーなCPUで使えます。たとえば、SSE/SSE2(単精度/倍精度)は、Pentium Ⅲ/Ⅳ以上、3DNow!(単精度)はAMD K7以上、そしてAltiVec(単精度)はPowerPC G4以上で利用できます。FFTWは、これらのいかなるシステムの対してもSIMD命令をサポートするようにコンパイルできます。

 FFTWライブラリをSIMDサポートをするようにコンパイルして、リンクすると、ほとんどの複素数変換およびr2c/c2r変換で、劇的なスピードの向上が得られます。しかしながら、このスピードアップを得るためには、FFTWにわたされる複素数(または実数)データの配列は、メモリ空間で特別にならんでなければいけません(典型的には16-byte揃えです)。そして、しばしばこのならびは、mallocなどの通常のメモリ確保ルーチンよりも制約がきびしくなっています。

 したがいまして、SIMDに適切な並びを保証するためには、変換に用いるデータをfftw_mallocで確保し、fftw_freeで解放するようにすることをお勧めします。これらの関数はmalloc/freeと、返り値のポインタが、必要とされる並びを保証していること以外は、まったく同じインターフェースおよび動作をします。(これは、memalignだとか、個々のOSのそれに相当する関数を呼ぶことで実現されています)

 しかし、絶対にfftw_mallocでメモリを確保しなければならないわけではありません。あなたの好きなように、mallocやnew(C++)や、固定サイズの配列の宣言によって確保してもよいでしょう。もし配列が適切に並んでいないようであれば、FFTWはSIMDの拡張命令を使わなくなります。