МЕТОД РЕАЛІЗАЦІЇ ШВИДКОГО МАТРИЧНОГО МНОЖЕННЯ ПІД АРХІТЕКТУРУ ARM ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ SIMD-ІНСТРУКЦІЇ

Проблематика. Матричне множення є досить складним алгоритмом із великою кількістю операцій. Додатковою проблемою також є нелінійний обхід матриць по пам’яті. Операція матричного множення широко використовується в різних сферах, таких як нейронні мережі, розв’язки систем лінійних рівнянь, матричні перетворення тощо. Тож важливо розробити метод матричного множення, що враховуватиме проблеми з розташуванням матриць у пам’яті, а також ефективно розпоряджатиметься даними при їх повторному використанні. Мета дослідження. Розробити метод швидкого матричного множення двох матриць, множення матриці на транспоновану та на список векторів (у т.ч. окремий випадок для одного вектора); реалізувати його у вигляді функції з оптимізацією для про­цесорів архітектури ARM. Функція має вміти працювати з різними типами даних та з підматрицями. Цілочисловий результат може бути масштабований. Методика реалізації. Головними ідеями розробленого методу є одночасних прохід декількома рядками/стовпчиками вхідних матриць та їх розбиття на блоки, що дасть алгоритму змогу деякий час працювати на одній і тій самій пам’яті. Для реалізації було вибрано мову програмування С. Для збільшення продуктивності використано SIMD-інструкції. Для ефективної реалізації під архітектуру ARM також необхідно правильно організувати роботу з попереднім завантаженням пам’яті. Результати дослідження. Реалізовано функцію, що виконує матричне множення за розробленим методом із необхідними параметрами. Перевірки на різних розмірах і типах показали, що реалізована функція є швидшою за аналоги з бібліотек OpenCV2 та Eigen 3. Тестування відбувалося за допомогою утиліти vipmed для запусків і замірів характеристик, розробленої для корпоративного користування у компанії VIT. Висновки. Запропонований метод множення матриць дає очікуване прискорення операції множення матриць, пройшов оціночний тест на використання та відповідає заданим у меті вимогам. Для подальшої роботи необхідно детальніше дослідити вплив кеша різного рівня та порівняти з іншими існуючими бібліотеками.