SIMD-Dll in asm für Delphi

[mathias l.]

Hallo, ich würde gerne für die Berechnung von 4x4-Matrizen in Delphi SIMD (xmm) benutzen. Da ich unter Delphi5 per inline-asm diese Befehle nicht nutzen kann, möchte ich mit dem masm32 eine dll schreiben, die die Funktion "MultMatrix" exportiert. Leider Erhalte ich die Fehlermeldung EPrivileg. Villeicht mag sich ja mal jemand den Code anschauen.

Delphi-Quellcode:

unit Unit1; 

interface 

uses 
  Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, 
  StdCtrls; 

type 
  TForm1 = class(TForm) 
    Button1: TButton; 
    procedure Button1Click(Sender: TObject); 
  private 
    { Private-Deklarationen } 
  public 
    { Public-Deklarationen } 
  end; 

var 
  Form1: TForm1; 

function MultMatrix(x, y: Pointer): Pointer; stdcall; external 'test.dll'; 

implementation 

{$R *.DFM} 

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); 
var 
  a,b,c,d: array of single; 
  i: Integer; 
begin 

  setlength(d, 32); 
  setlength(a, 16); 
  setlength(b, 16); 
  setlength(c, 16); 

  d[0]:= 1.0; d[1]:= 0.0; d[2]:= 0.0; d[3]:= 0.0; 
  d[4]:= 0.0; d[5]:= 1.0; d[6]:= 0.0; d[7]:= 0.0; 
  d[8]:= 0.0; d[9]:= 0.0; d[10]:=1.0; d[11]:=0.0; 
  d[12]:=0.0; d[13]:=0.0; d[14]:=0.0; d[15]:=1.0; 
  d[16]:=1.0; d[17]:=0.0; d[18]:=0.0; d[19]:=0.0; 
  d[20]:=0.0; d[21]:=1.0; d[22]:=0.0; d[23]:=0.0; 
  d[24]:=0.0; d[25]:=0.0; d[26]:=1.0; d[27]:=0.0; 
  d[28]:=0.0; d[29]:=0.0; d[30]:=0.0; d[31]:=1.0; 

  for i:=0 to 15 do a[i]:= d[i];       // a ist eine 4x4 Einheitsmatrix 
  for i:=0 to 15 do b[i]:= d[i+16];    // b auch. Beide miteinander multipliziert 
                                       // sollten wieder ne Einheitsmatrix ergeben. 


  c:= MultMatrix(a, b); 
end; 

end.

Und hier der asm-dll-code:

Code:

.586 
.xmm 
.model flat, stdcall 
option casemap: none 

.data 

  m2 dd 16 dup (0.0) 

.code 

MultMatrix proc ths: DWORD, m1: DWORD     ; Hier sollen 2 Adressen von Matritzen 
                               ; (je 16 Single-Werte) übergeben werden 
  push edi 
  push esi 
  push eax 
  push edx 
  
  mov edi, m1 

  movaps xmm4, [edi] 
  movaps xmm5, [edi+16] 
  movaps xmm6, [edi+32] 
  movaps xmm7, [edi+48] 

  mov esi, ths 
  mov eax, 0 

  L1: 
  movaps xmm0, [esi+eax] 
  movaps xmm1, xmm0 
  movaps xmm2, xmm0 
  movaps xmm3, xmm0 

  shufps xmm0, xmm2, 000h 
  shufps xmm1, xmm2, 055h 
  shufps xmm2, xmm2, 0AAh 
  shufps xmm3, xmm3, 0FFh 

  mulps xmm0, [edi] 
  mulps xmm1, [edi+16] 
  mulps xmm2, [edi+32] 
  mulps xmm3, [edi+48] 

  addps xmm0, xmm1 
  addps xmm0, xmm2 
  addps xmm0, xmm3 
  
  mov edx, eax 
  add edx, m2 
  movaps [edx],  xmm0 

  add eax, 16 
  cmp eax, 48 
  jle L1 

  mov eax, offset m2           ; m2 enthält die Ergebnis-Matrix 

  pop edx 
  pop eax 
  pop edi 
  pop esi 

  ret 
MultMatrix endp 

DllMain proc    hInstDll      :DWORD, 
            dwNotification   :DWORD, 
            lpReserved      :DWORD 
  ret 
DllMain endp 

end

Insbsondere ist problematisch, das die xmm-SIMD Befehle eine 16Byte-Datenausrichtungen verlangen, aber in Delphi5 hab ich noch keine Direktive gefunden, die das bewerkstelligt.

Vielen Dank

[mathias l.]

Hallo nochmal, habe versucht die Matrix-arrays auf diesem Weg an 16-Byte-Grenzen auszurichten, (aber es funktioniert trotzdem noch nicht):

Delphi-Quellcode:

unit Unit1;

interface

uses
  Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
  StdCtrls;

type
  TRec = packed Record
    Data: packed Array of single; //16 * 4 Byte =>sollte an 16 Byte ausgerichtet sein
  end;
  PRec = ^TRec;

  TForm1 = class(TForm)
    Button1: TButton;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
  private
    { Private-Deklarationen }

  public
    { Public-Deklarationen }
  end;

var
  Form1: TForm1;

function MultMatrix(x, y: Pointer): Pointer; stdcall; external 'test.dll';

implementation

{$R *.DFM}

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  a, b, c: TRec;
  pa, pb, pc: PRec;
  i: Integer;
begin
  //a,b: Einheitsmatrizen; c: Nullmatrix.
  SetLength(a.Data, 16);
  SetLength(b.Data, 16);
  SetLength(c.Data, 16);

  for i:=0 to 15 do a.Data[i]:=0.0;
  for i:=0 to 15 do b.Data[i]:=0.0;
  for i:=0 to 15 do c.Data[i]:=0.0;
  a.Data[0]:= 1.0;
  a.Data[5]:= 1.0;
  a.Data[10]:= 1.0;
  a.Data[15]:= 1.0;

  b.Data[0]:= 1.0;
  b.Data[5]:= 1.0;
  b.Data[10]:= 1.0;
  b.Data[15]:= 1.0;

  pa:= @a;
  pb:= @b;
  pc:= @c;

  //nach Multiplikation sollte c eine Einheitsmatrix sein
  pc:= MultMatrix(pb, pb);
end;

end.

[choose]

Hallo Mathias,

herzlich willkommen bei der Delphi-PRAXiS!

Das Schlüsselwort packed bewirkt genau das Gegenteil von dem, was Du möchtest, hat aber erst dann Auswirkungen, wenn mehr als ein Feld in einem Record vorhanden ist...

Zur Ausrichtung Deines Feldes auf 16 Byte-Grenzen gibt es in Delphi leider keine Compileroptionen oder Attribute bei der Deklaration. Wenn Du allerdings den Auffwand nicht scheust, könntest Du mit dynamische alloziertem Speicher arbeiten, etwa in der Form:

Delphi-Quellcode:

type
  TMyMatrix = array[0..15] of Single;
  PMyMatrix = ^TMyMatrix;

//...
var
  myPointer: Pointer;
  myMatrix : PMyMatrix;
begin
  // allocate memory with 15 Bytes "extra space"
  GetMem(myPointer, SizeOf(TMyMatrix)+15);
  try
    // calculate offset with 16 Byte alignment within memory frame
    myMatrix:= PMyMatrix((Integer(myPointer)+$0F) and $FFFFFFF0);
    // initialize memory
    ZeroMemory(myMatrix, SizeOf(TMyMatrix));

    myMatrix^[0]:= 1.0;
    myMatrix^[1]:= 2.0;
    // call routine with reference 
    DoSth(myMatrix);
  finally
    FreeMem(myPointer);
  end;
end;

problematisch an dem Ansatz sind allerdings die "verschendeten Bytes am Ende" und die Tatsache, dass Du zu jedem Record eine weitere Referenz auf den tatsächlich alloziiertem Datenbereich halten musst.
Sicherlich ist hier etwas in der Art eines "Nodemanagers" denkbar, trotzdem bleibt ein gewisser Mehraufwand...

[Robert Marquardt]

Nimm doch den Assembler und kompilier die paar Statements nach Maschinencode und arbeite mit DB in Delphi.

[choose]

Erinnert ein wenig an die Zeiten von Inline-ASM unter TP mit db 66h ;)

Wie löst Du das Problem mit der Ausrichtung, Robert?

[Robert Marquardt]

Die angegebene Loesung ist schon brauchbar.
Fuer kompliziertere Sachen muss man sich moeglicherweise einen eigenen kleinen Memorymanager bauen.
Einfacher waere aber etwas der Art:

Delphi-Quellcode:

type
  TAlignedMemory = record
    Allocated: Pointer;
    Aligned: Pointer;
  end;

function GetAlignedMemory(var Mem: TAlignedMemory): Pointer;
procedure FreeAlignedMemory(const Mem: TAlignedMemory);

Die Implementation ist ja schon weitgehend da.

[mathias l.]

Hi, vielen Dank für Eure Hilfe, hab's jetzt hinbekommen - hier der dll und delphi-code, die jetzt beide funktionieren:

Code:

.586 
.xmm 
.model flat, stdcall 
option casemap: none 

.code 

MultMatrix proc ths: DWORD, m1: DWORD, m2:DWORD     ; This are two adresses of 4x4Matrices 
                                           ; which are 16*4 Bytes long 
  push esi 
  push edi 
  push eax 
  push edx 

  mov edi, m1 

  movaps xmm4, [edi] 
  movaps xmm5, [edi+16] 
  movaps xmm6, [edi+32] 
  movaps xmm7, [edi+48] 

  mov esi, ths 
  mov eax, 0 

  L1: 
  movaps xmm0, [esi+eax] 
  movaps xmm1, xmm0 
  movaps xmm2, xmm0 
  movaps xmm3, xmm0 

  shufps xmm0, xmm2, 000h 
  shufps xmm1, xmm2, 055h 
  shufps xmm2, xmm2, 0AAh 
  shufps xmm3, xmm3, 0FFh 

  mulps xmm0, [edi] 
  mulps xmm1, [edi+16] 
  mulps xmm2, [edi+32] 
  mulps xmm3, [edi+48] 

  addps xmm0, xmm1 
  addps xmm0, xmm2 
  addps xmm0, xmm3 

  mov edx, m2 
  add edx, eax 
  movaps [edx], xmm0 

  add eax, 16 
  cmp eax, 48 
  jle L1 

  pop edx 
  pop eax 
  pop edi 
  pop esi 

  ret 
MultMatrix endp 

DllMain proc    hInstDll      :DWORD, 
            dwNotification   :DWORD, 
            lpReserved      :DWORD 
  ret 
DllMain endp 

end

Delphi-Quellcode:

unit Unit1; 

interface 

uses 
  Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, 
  StdCtrls; 

type 
  TMyMatrix = array[0..15] of Single; 
  PMyMatrix = ^TMyMatrix; 

  TForm1 = class(TForm) 
    Button1: TButton; 
    procedure Button1Click(Sender: TObject); 
  private 
    { Private-Deklarationen } 

  public 
    { Public-Deklarationen } 
  end; 

var 
  Form1: TForm1; 

procedure MultMatrix(x, y, z: Pointer); stdcall; external 'test.dll'; 

implementation 

{$R *.DFM} 

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); 
var 
  pa, pb, pc:         PMyMatrix; 
  p1, p2, p3:         Pointer; 
  i:                  Integer; 
 begin 


  GetMem(p1, SizeOf(TMyMatrix)+15); 
  pa:= PMyMatrix((Integer(p1)+$0F) and $FFFFFFF0); 
  ZeroMemory(pa, SizeOf(TMyMatrix)); 

  GetMem(p2, SizeOf(TMyMatrix)+15); 
  pb:= PMyMatrix((Integer(p2)+$0F) and $FFFFFFF0); 
  ZeroMemory(pb, SizeOf(TMyMatrix)); 

  GetMem(p3, SizeOf(TMyMatrix)+15); 
  pc:= PMyMatrix((Integer(p3)+$0F) and $FFFFFFF0); 
  ZeroMemory(pc, SizeOf(TMyMatrix)); 

  for i:=0 to 15 do pc^[i]:=0.0;       // pc is an empty matrix, pa, bb are 
                                       // arbitrary 4x4 Matrices 

  pa^[00]:= 1.0; pa^[01]:= 2.0; pa^[02]:= 3.0; pa^[03]:= 1.0; 
  pa^[04]:= 2.0; pa^[05]:= 3.0; pa^[06]:= 1.0; pa^[07]:= 2.0; 
  pa^[08]:= 3.0; pa^[09]:= 1.0; pa^[10]:= 2.0; pa^[11]:= 3.0; 
  pa^[12]:= 1.0; pa^[13]:= 2.0; pa^[14]:= 3.0; pa^[15]:= 1.0; 

  pb^[00]:= 3.0; pb^[01]:= 2.0; pb^[02]:= 1.0; pb^[03]:= 3.0; 
  pb^[04]:= 2.0; pb^[05]:= 1.0; pb^[06]:= 3.0; pb^[07]:= 2.0; 
  pb^[08]:= 1.0; pb^[09]:= 3.0; pb^[10]:= 2.0; pb^[11]:= 1.0; 
  pb^[12]:= 3.0; pb^[13]:= 2.0; pb^[14]:= 1.0; pb^[15]:= 3.0; 




  MultMatrix(pa, pb, pc); 

  //pc is the Result 

  FreeMem(p1); 
  FreeMem(p2); 
  FreeMem(p3); 
end; 

end.

Frohe Weihnachten noch!