DirectX 11 - 使用 AVX 的 AoS 到 SoA 转换导致重新映射时顶点缓冲区损坏

Question

嗨！
我正在 DirectX 11 中实现粒子系统并使用 Intel AVX instrinsics 更新粒子数据以及从 SoA 转换它（数组结构）到 AoS（结构数组），然后再传递到 IA 阶段。

似乎当我在重新映射阶段使用 AVX intrisincs 时，它会导致我的顶点缓冲区（包含粒子顶点）损坏并导致崩溃！

我以 SoA 方式构建了我的粒子数据：

float*      mXPosition;
float*      mYPosition;
float*      mZPosition;

我为每个组件分配内存

mXPosition = (float*) _aligned_malloc( NUM_PARTICLES * sizeof(float), 32 );
mYPosition = (float*) _aligned_malloc( NUM_PARTICLES * sizeof(float), 32 );
mZPosition = (float*) _aligned_malloc( NUM_PARTICLES * sizeof(float), 32 );

我使用 D3D11_USAGE_DYNAMIC 和 D3D11_CPU_ACCESS_WRITE 创建顶点缓冲区，以便能够修改 CPU.

上的粒子数据

D3D11_BUFFER_DESC desc;
ZeroMemory( &desc, sizeof( desc ) );

desc.BindFlags              = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
desc.Usage                  = D3D11_USAGE_DYNAMIC;
desc.ByteWidth              = sizeof(ParticleVertex12) * NUM_PARTICLES;
desc.StructureByteStride    = sizeof(ParticleVertex12);
desc.CPUAccessFlags         = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;

//Allocating aligned memory for array used for maping vertices to buffer
mVertices = (float*) _aligned_malloc( ( NUM_PARTICLES * 3 ) * sizeof(float), 32 );


if( FAILED( device->CreateBuffer( &desc, &subData, &mVertexBuffer ) ) )
    return E_FAIL;

顶点缓冲区创建成功。

重映射阶段

D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedResource;
HRESULT hr = deviceContext->Map( mVertexBuffer, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &mappedResource );

if( SUCCEEDED( hr ) )
{
    size_t counter  = 0;
    for (int baseIndex = 0; baseIndex < NUM_PARTICLES / 8; baseIndex++)
    {
        //   Mapping from SOA-pattern to AOS-pattern 

        //Load
        __m256 xReg = _mm256_load_ps( &mXPosition[baseIndex * 8] );
        __m256 yReg = _mm256_load_ps( &mYPosition[baseIndex * 8] );
        __m256 zReg = _mm256_load_ps( &mZPosition[baseIndex * 8] );

        //Set test values
        xReg = _mm256_set_ps( 11.0f, 12.0f, 13.0f, 14.0f, 15.0f, 16.0f, 17.0f, 18.0f );
        yReg = _mm256_set_ps( 21.0f, 22.0f, 23.0f, 24.0f, 25.0f, 26.0f, 27.0f, 28.0f );
        zReg = _mm256_set_ps( 31.0f, 32.0f, 33.0f, 34.0f, 35.0f, 36.0f, 37.0f, 38.0f );

        //Shuffle
        __m256 xyReg = _mm256_shuffle_ps( xReg, yReg, _MM_SHUFFLE( 2,0,2,0 ) );
        __m256 yzReg = _mm256_shuffle_ps( yReg, zReg, _MM_SHUFFLE( 3,1,3,1 ) );
        __m256 zxReg = _mm256_shuffle_ps( zReg, xReg, _MM_SHUFFLE( 3,1,2,0 ) );

        __m256 reg03 = _mm256_shuffle_ps( xyReg, zxReg, _MM_SHUFFLE( 2, 0, 2, 0 ) );
        __m256 reg14 = _mm256_shuffle_ps( yzReg, xyReg, _MM_SHUFFLE( 3, 1, 2, 0 ) );
        __m256 reg25 = _mm256_shuffle_ps( zxReg, yzReg, _MM_SHUFFLE( 3, 1, 3, 1 ) );


        //Map, xyz
        __m128* vertexRegAOS = (__m128*)mTempPtr;

        vertexRegAOS[0] = _mm256_castps256_ps128( reg03 );  // x8,y8,z8,x7
        vertexRegAOS[1] = _mm256_castps256_ps128( reg14 );  // y7,z7,x6,y6
        vertexRegAOS[2] = _mm256_castps256_ps128( reg25 );  // z6,x5,y5,z5

        vertexRegAOS[3] = _mm256_extractf128_ps( reg03, 1 );    // x4,y4,z4,x3
        vertexRegAOS[4] = _mm256_extractf128_ps( reg14, 1 );    // y3,z3,x2,y2
        vertexRegAOS[5] = _mm256_extractf128_ps( reg25, 1 );    // z2,x1,y1,z1

        for ( int index = 0, subIndex = 0 ; index < 6; index++ )
        {
            mVertices[counter++] = vertexRegAOS[index].m128_f32[(subIndex++) % 4];
            mVertices[counter++] = vertexRegAOS[index].m128_f32[(subIndex++) % 4];
            mVertices[counter++] = vertexRegAOS[index].m128_f32[(subIndex++) % 4];
            mVertices[counter++] = vertexRegAOS[index].m128_f32[(subIndex++) % 4];
        }



    memcpy( mappedResource.pData, mVertices, sizeof( ParticleVertex12 ) * NUM_PARTICLES );
    deviceContext->Unmap( mVertexBuffer, 0 );
}

应用程序在遇到此行时崩溃

deviceContext->Unmap( mVertexBuffer, 0 );

并显示消息

D3D11 CORRUPTION: ID3D11DeviceContext::Unmap: First parameter is corrupt or NULL. [ MISCELLANEOUS CORRUPTION #13: CORRUPTED_PARAMETER1]

我可能已经找到了问题所在，但由于我对使用 AVX 还很陌生，所以我还没有设法解决它。

如果我注释掉这部分：

        //Map, xyz
        __m128* vertexRegAOS = (__m128*)mTempPtr;

        vertexRegAOS[0] = _mm256_castps256_ps128( reg03 );  // x8,y8,z8,x7
        vertexRegAOS[1] = _mm256_castps256_ps128( reg14 );  // y7,z7,x6,y6
        vertexRegAOS[2] = _mm256_castps256_ps128( reg25 );  // z6,x5,y5,z5

        vertexRegAOS[3] = _mm256_extractf128_ps( reg03, 1 );    // x4,y4,z4,x3
        vertexRegAOS[4] = _mm256_extractf128_ps( reg14, 1 );    // y3,z3,x2,y2
        vertexRegAOS[5] = _mm256_extractf128_ps( reg25, 1 );    // z2,x1,y1,z1

        for ( int index = 0, subIndex = 0 ; index < 6; index++ )
        {
            mVertices[counter++] = vertexRegAOS[index].m128_f32[(subIndex++) % 4];
            mVertices[counter++] = vertexRegAOS[index].m128_f32[(subIndex++) % 4];
            mVertices[counter++] = vertexRegAOS[index].m128_f32[(subIndex++) % 4];
            mVertices[counter++] = vertexRegAOS[index].m128_f32[(subIndex++) % 4];
        }

那么它不会崩溃。类型转换中使用的 mTempPtr 定义为

mTempPtr = new float[6];

有没有 AVX 专家知道我哪里做错了？感谢您提出任何建议！

谢谢！

Answer 1

我认为您的错误是为六个 32 位浮点数分配 space，然后存储六个 128 位浮点数向量。你很可能。踩着记账数据进行下一次分配，导致尝试free().

时出错

mTempPtr = new float[6];
__m128* vertexRegAOS = (__m128*)mTempPtr;
vertexRegAOS[0] = _mm_setzero_ps();
vertexRegAOS[1] = _mm_setzero_ps();  // buffer overrun here: you only had room for 2 more floats, but you store 4.
vertexRegAOS[2] = ...;  // step on more stuff
... // corrupt even more memory :P

您可以通过使用 VPERM2F128 然后使用单个 256b 存储而不是 2x VEXTRACTF128 来保存一两个微指令（这显然不能微融合其存储和存储数据uops).

    vertexRegAOS[0] = _mm256_castps256_ps128( reg03 );  // x8,y8,z8,x7
    vertexRegAOS[1] = _mm256_castps256_ps128( reg14 );  // y7,z7,x6,y6
    vertexRegAOS[2] = _mm256_castps256_ps128( reg25 );  // z6,x5,y5,z5

    vertexRegAOS[3] = _mm256_extractf128_ps( reg03, 1 );    // x4,y4,z4,x3
    // vertexRegAOS[4] = _mm256_extractf128_ps( reg14, 1 );    // y3,z3,x2,y2
    // vertexRegAOS[5] = _mm256_extractf128_ps( reg25, 1 );    // z2,x1,y1,z1
    __m256 reg45 = _mm256_permute2f128_ps (reg14, reg25, 1|(3<<4) );
    _mm256_storeu_ps( (float*)(vertexRegAOS + 4), reg45);

不过，如果您的代码必须在 AMD Piledriver 上正常运行，请不要使用 256b 存储。它有一个糟糕的性能错误，使 256b 存储比两个 128b 慢得多。

另外，从vertexRegAOS复制到mVertices[counter++]的循环不就是一个memcpy吗？我不明白你为什么不直接存储到它，如果需要的话，使用未对齐的存储。它没有评论，也许我没有花足够的时间盯着它看，如果它实际上没有按顺序复制每个浮点数的话。

DirectX 11 - 使用 AVX 的 AoS 到 SoA 转换导致重新映射时顶点缓冲区损坏

DirectX 11 - AoS to SoA conversion using AVX causing corrupt vertex buffer at remapping

c++

directx-11

simd

avx