SIMD助力Photoshop迁移Web?浏览器为何沉迷SIMD?

前言WebAssembly SIMD以独立于平台的方式向 WebAssembly 应用程序公开硬件 SIMD 指令 。SIMD 提案引入了一种新的 128 位值类型 , 可用于表示不同类型的打包数据 , 以及几种对打包数据进行操作的向量运算 。
SIMD 可以通过利用数据级并行性来提高性能 , 在将本机代码编译为 WebAssembly 时也很有用 。

Chrome 91 默认开启了WebAssembly SIMD 。
1.什么是SIMD?SIMD (Single Instruction Multiple Data)代表单指令 , 多数据 。SIMD 指令是一类特殊的指令 , 它通过同时对多个数据元素执行相同的操作来充分利用数据并行性 。音、视频编解码器、图像处理器等计算密集型程序都是利用 SIMD 指令加速性能的典型场景 。大多数现代架构都支持 SIMD 指令的某些变体 。
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SIMD
WebAssembly SIMD 提议定义了一个可移植的、高性能的 SIMD 操作子集 , 可用于大多数现代架构 。该提案从 SIMD.js 提案中衍生出许多元素 , 而 SIMD.js 提案最初又是从 Dart SIMD 规范中衍生出来的 。SIMD.js 提案是在 TC39 上提出的一个 API , 它具有用于执行 SIMD 计算的新类型和函数 , 但是为了在 WebAssembly 中更透明地支持 SIMD 操作 , 它被归档了 。
WebAssembly SIMD 提议被引入作为浏览器使用底层硬件来处理数据并行性的方式 。
2.为什么需要SIMD?比如下面的例子 , 当需要对两个长度为4的数组做加法时 , 使用普通的指令 , 则需要执行4次普通加法指令 。如果使用SIMD指令的话 , 则只需要执行1次向量加法即可 。
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为什么需要SIMD?图片引用于:https://developer.aliyun.com/article/860557
SIMD 常用于视频、音频、图像、加密、动画、游戏、AI等需要处理大量数据的应用场景 , 可以极大地提高向量类型的数据处理性能 。主流的CPU都有SIMD指令 , 比如x86的SSE、ARM的Neon 。
3.WebAssembly SIMD 提案核心内容?WebAssembly SIMD 提案的最终目标是以保证可移植性能的方式将向量操作引入 WebAssembly 规范 。
SIMD 指令集很大 , 并且在不同的体系结构中各不相同 。WebAssembly SIMD 提议中的操作集包括在各种平台上得到很好支持的操作 , 并且被证明是高性能的 。不过 , 目前的提案仅限于标准化 Fixed-Width 128 位 SIMD 操作 。
当前的提议引入了一个新的 v128 值类型 , 以及一些对该类型进行操作的新操作 。用于确定这些操作的标准是:
  • 这些操作在多个现代架构中得到很好的支持
  • 在指令组内的多个相关架构中 , 应该有较好的性能
  • 所选的操作应该最小化性能降低(performance cliffs)
该提案现在处于最终确定状态(第 4 阶段) , V8 和工具链都有可用的实现 。目前 , Emscripten仅支持将WebAssembly SIMD指令编译为x86 SSE/AVX指令以及ARM Neon指令 。
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WebAssembly SIMD指令编译 。图片引用于:https://developer.aliyun.com/article/860557
4.启用 SIMD 支持4.1 特征检测首先 , 请注意 SIMD 是一项新功能 , 并非在所有支持 WebAssembly 的浏览器中都可用 。具体浏览器支持情况可查看4.2小节的图 。
为确保所有用户都可以加载您的应用程序 , 需要构建两个不同的版本  , 一个启用 SIMD , 一个不启用  , 并根据功能检测结果加载相应的版本 。要在运行时检测 SIMD , 您可以使用 wasm-feature-detect 库并加载相应的模块 , 如下所示:
brimport { simd } from 'wasm-feature-detect';br(async () => {brconst hasSIMD = await simd();br// 等待返回brconst module = await (brhasSIMDbr? import('./module-with-simd.js')br: import('./module-without-simd.js')br);br//可以像平时一样使用 `module`br})();如果是UMD格式可以通过:
br<script src=https://www.isolves.com/it/cxkf/qd/2023-02-10/"https://unpkg.com/wasm-feature-detect/dist/umd/index.js">brwasm-feature-detect本质上是一个小型库 , 用于检测支持哪些 WebAssembly 功能 。