面向向量部件的指数和对数函数优化方法

来源：计算机工程与科学杂志2025年第1期北京时间：

作者：沈洁, 龙标, 黄春, 唐滔, 彭林

单位：国防科技大学计算机学院，湖南 长沙 410073

摘要：指数和对数函数是浮点计算中重要的超越函数，在不同应用领域使用广泛。现代处理器向量寄存器宽度呈现逐代增加的趋势，为了进一步提高上层应用对向量部件的利用率，研究向量指数和对数函数优化方法具有重要的科学价值和现实意义。针对现有向量函数实现的性能瓶颈，设计和实现了面向向量部件的指数和对数函数优化方法，包括基于硬件加速指令的向量查表优化、分支优化和精度性能取舍优化。模拟器上的实验表明，优化实现的向量指数和对数函数均达到业界高精度标准，函数性能优于当前最佳开源实现，加速比达1.44以上。真实应用测试进一步表明，应用程序在优化的向量函数支持下可以实现高效向量化，相比原始标量实现平均性能提升达2.53倍。

关键词：指数函数,对数函数,向量化,查表优化,硬件加速指令,

基金资助：国家重点研发计划(2020YFA0709803);国家自然科学基金(61902407)