SIMD Binary Heap Operations
9 months ago
- #binary-heap
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- 二叉堆是一种具有数组友好内存布局的二叉树数据结构，它维护着父节点大于子节点的不变式。
- 文章讨论了与堆相关的两个过程：`is_heap`和`push_heap`。其中`is_heap`可向量化并能受益于SIMD指令，而`push_heap`虽然能用聚集-散射操作表达但性能较差。
- 针对`is_heap`的向量化方法涉及加载父节点和子节点的向量，通过AVX2指令高效比较并验证堆不变式。
- `push_heap`过程通过向上比较交换元素至根节点，将新元素加入堆并调整堆结构。文中描述了其向量化方案，但因显著性能下降而被认为不实用。
- 基准测试表明，使用SSE、AVX2和AVX-512的向量化`is_heap`实现均优于标量版本，其中AVX-512表现最佳。
- 文章提供了标量和向量化实现的C++代码片段，分别阐述了两种方法的优势与局限性。