Что такое выравнивание в информатике
Выравнивание текста
ВЫРАВНИВАНИЕ ТЕКСТА — расположение текста при подготовке издания к печати таким образом, что строки текста выравниваются по левому или по правому краю полосы (листа) или по ширине полосы. При выравнивании по ширине полосы строка подвергается выключке. Обычно текстовые процессоры осуществляют полное выравнивание строк текста автоматически.
Смотреть что такое «Выравнивание текста» в других словарях:
выравнивание текста — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN text justification … Справочник технического переводчика
выравнивание границ — выключка Горизонтальное выравнивание текста по краям документа за счет увеличения или уменьшения величины пробелов между словами. [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом Синонимы выключка EN boundary alignment … Справочник технического переводчика
выравнивание вправо (в редакторах текста) — выравнивание по правому полю — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом Синонимы выравнивание по правому полю EN right aligmentjustified … Справочник технического переводчика
выравнивание справа — выключка вправо Выравнивание правого поля набираемого текста. Каждая строка текста заканчивается на одной вертикальной позиции, тогда как левая граница может быть невыровненной, в зависимости от длины строки. Данный термин обычно употребляется в… … Справочник технического переводчика
Выравнивание по левому краю — (НАБОР ФЛАГОМ) набор текста без выключки строк, когда строки выравниваются только по левому краю. Используется как прием оформления текста … Реклама и полиграфия
Выравнивание по правому краю — (НАБОР ФЛАГОМ) набор текста без выключки строк, когда строки выравниваются только по правому краю. Используется как прием оформления текста … Реклама и полиграфия
Выравнивание — способ размещения текста на странице: правый прижим, левый прижим, центрирование. По английски: Alignment См. также: Текстовые редакторы Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь
выравнивание строк — Размещение текста, при котором все строки имеют одинаковую длину и начинаются на одном уровне (кроме первых строчек абзацев). [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные… … Справочник технического переводчика
Выравнивание по ширине полосы — набор текста с выключкой строк, когда строки выравниваются по ширине полосы издания … Реклама и полиграфия
Выравнивание по левому краю — набор текста без выключки строк, когда строки выравниваются только по левому краю. Используется как прием оформления текста … Краткий толковый словарь по полиграфии
«Ра-а-авняйсь, смирно!». Выравниваем данные
В современных компиляторах задача векторизации циклов является очень важной и нужной. В большинстве своем, при успешной векторизации производительность приложения может быть существенно увеличена. Способов добиться этого достаточно много, а тонкостей, связанных именно с получением ожидаемого «ускорения» нашего приложения – ещё больше.
Сегодня мы поговорим о выравнивании данных, его влиянии на производительность и векторизацию и работу с ним в компиляторе, в частности. Очень подробно само понятие дается в этой статье, как и множество других нюансов. Но нас интересует влияние выравнивания при векторизации. Так вот, если вы прочитали статью или просто знаете, как происходит работа с памятью, то известие о том, что данные считываются блоками вас не удивит.
Когда мы оперируем с элементами массивов (и не только с ними), то на самом деле постоянно работаем с кэш-линиями размером по 64 байта. SSE и AVX векторы всегда попадают в одну кэш линию, если они выравнены по 16 и 32 байта, соответственно. А вот если наши данные не выравнены, то, очень вероятно, нам придётся подгружать ещё одну «дополнительную» кэш-линию. Процесс этот достаточно сильно сказывается на производительности, а если мы при этом и к элементам массива, а значит, и к памяти, обращаемся непоследовательно, то всё может быть ещё хуже.
Кроме этого, ещё и сами инструкции могут быть с выравненным или невыравненным доступом к данным. Если в инструкции мы видим буковку u (unaligned), то скорее всего это инструкция невыравненного чтения и записи, например vmovupd. Стоит отметить, что начиная с архитектуры Nehalem скорость работы этих инструкций стала сопоставима с выравненными, при условии выравненности данных. На более старых версиях то не так.
Разработчикам нужно взять за правило выравнивать данные «как надо»: 16 байт для SSE, 32 для AVX и 64 для MIC & AVX-512. Как это можно делать?
Для выделения выравненной памяти на С/С++ в куче используется функция:
В Linux есть функция:
Для переменных на стэке используется атрибут __declspec:
Или специфичная для Linux:
Проблема в том, что __declspec неведом для gcc, так что возможна проблема с портируемостью, поэтому стоит использовать препроцессор:
Интересно, что в компиляторе Фортрана от Intel (версии 13.0 и выше) имеется специальная опция -align, с помощью который можно сделать данные выравненными (при объявлении). Например, через -align array32byte мы скажем компилятору, чтобы все массивы были выравнены по 32 байта. Есть и директива:
Теперь про сами инструкции. При работе с невыравненными данными инструкции невыравненного чтения и записи очень медленные, за исключением векторных SSE операций на SandyBridge и новее. Там они по скорости могут не уступать инструкциям с выравненным доступом при соблюдении ряда условий. Невыравненные векторные инструкции AVX для работы с невыравненными данными медленнее аналогичных для работы с выравненными, даже на последних поколениях процессоров.
При этом компилятор предпочитает генерировать невыравненные инструкции для AVX, потому что в случае выравненных данных они будут работать так же быстро, а если данные окажутся не выравнены – то будет более медленное выполнение, но оно будет. Если же сгенерируются выравненные инструкции, а данные окажутся не выравнены – то всё упадёт.
Подсказывать компилятору какой набор инструкций использовать можно через директиву pragma vector unaligned/aligned.
Например, рассмотрим этот код:
Для него при использовании AVX инструкций мы получи следующий ассемблерный код:
Стоит отметить, что в этом случае не будет того самого peel loop’а, потому что мы использовали директиву.
Если мы заменим unaligned на aligned, дав тем самым гарантии компилятору, что данные выравнены и безопасно генерировать соответствующие выравненные инструкции, мы получим следующее:
Последний случай будет работать быстрее при условии выравненных a, b и с. Если же нет – всё будет плохо. В первом случае мы получаем чуть более медленную реализацию при условии выравненных данных за счет того, что у компилятора не было возможности использовать vmovntpd, и появилась дополнительная инструкция vextractf128.
Ещё один важный момент – это понятие выравненности начального адреса и относительного выравнивания. Рассмотрим следующий пример:
Вопрос здесь только один – заработает ли данный код при условии, что a, b и с выравнены по 16 байт, и мы собираем наш код c использованием SSE? Ответ зависит от значения COLWIDTH. В случае нечетной длины (длина регистров SSE / размер double = 2, значит COLWIDTH должно делиться на 2), наше приложение закончит своё выполнение намного раньше ожидаемого (после прохода по первой строке массива). Причина в том, что первый элемент данных во второй строчке оказывается невыравненным. Для таких случаев необходимо добавлять фиктивные элементы («дырки») в конец каждой строки, чтобы новая строка оказалась выравненной, делая так называемый padding. В данном случае мы можем это сделать с помощью COLWIDTH, в зависимости от набора векторных инструкций и типа данных, которые мы будем использовать. Как уже говорилось, для SSE это должно быть четное число, а для AVX — делиться на 4.
Если мы знаем, что только начальный адрес выравнен, можно дать эту информацию компилятору через атрибут:
Аналог для Фортрана:
Я немного поигрался с простым примером перемножения матриц на Haswell, чтобы сравнить скорость работы приложения с AVX инструкциями на Windows в зависимости от директив в коде:
Выравнивал данные по 32 байта:
Примерчик идёт вместе с сэмплами к компилятору от Intel, весь код можно посмотреть там. Так вот, если мы используем директиву pragma vetor aligned перед циклом, то время выполнения цикла составляло 2.531 секунды. При её отсутствии, оно увеличилось до 3.466 и появился peel цикл. Вероятно, про выравненные данные компилятор не узнал. Отключив его генерацию с помощью mP2OPT_vec_alignment=6, цикл выполнялся почти 4 секунды. Интересно, что «обмануть» компилятор оказалось весьма не просто в таком примере, потому что он упорно генерировал рантайм проверку данных и делал несколько вариантов цикла, в результате чего скорость работы с невыравненными данными была незначительно хуже.
В сухом остатке нужно сказать, что выравнивая данные вы почти всегда избавитесь от потенциальных проблем, в частности, с производительностью. Но выравнять данные само по себе не достаточно — необходимо информировать компилятор о том, что известно вам, и тогда можно получить на выходе наиболее эффективное приложение. Главное — не забывать о маленьких хитростях!
Урок 8. Интервал, выравнивание, отступ
Давайте отдохнём от самого понятия Стили и познакомимся со строением абзаца. Да вы не ослышались, а я не сделала ошибки. Каждый абзац имеет строение, свой скелетик, в котором слова играют роль мускулов. А форму скелетика определяют интервалы, отступы и выступы.
По окончании урока вы сможете:
1. Строение абзаца
1.1. Интервал
Базовая линия – воображаемая прямая линия, проходящая по нижнему краю прямых знаков без учёта выносных элементов. В строке символы текста стоят на базовой линии, а нижние выносные элементы текста «свисают» с неё.
Выносной элемент – строчной буквы, выдвинутая выше линии строчных знаков (верхний выносной элемент) или опущенная ниже базовой линии шрифта (нижний выносной элемент).
Пример нижнего выносного элемента – буква ф. В кириллице намного меньше букв с выносными элементами, чем в латинице, за счёт чего русские шрифты выглядят более ровными и монотонными:
Пример верхнего выносного элемента – та же буква ф и прописная буква С.
Межстрочный интервал – расстояние между двумя строками текста. Автоматически одиночный интервал определяется по размерам самого высокого элемента строки. И это не обязательно буква, может быть рисунок, надпись. Нам совершенно не обязательно знать точный размер межстрочного интервала. В конце концов, размер межстрочного интервала мы всегда можем выставим исходя из наших соображений.
Межабзационный интервал – интервал между двумя абзацами. Опять-таки этот интервал целиком и полностью зависит от нас. Но маленькое замечание, которое приводит к замечательным результатам:
| Совет | Межабзационный интервал должен быть всегда (!) больше межстрочного |
1.2. Выравнивание
Поговорим о выравнивании абзаца. Абзац можно выровнять 4 способами:
В этом случае мы рискуем получить «рваный» правый край. Это совершенно неприемлемо для официальных документов, да и в обычном тексте производит не очень хорошее впечатление. Но для презентаций следует использовать именно этот способ выравнивания. Дело в том, что восприятие текста с листа и восприятие текста с экрана очень отличается. Но об этом я буду говорить в теме «Дизайн».
2. Выравнивание по центру:
При выравнивание по центру мы получаем два «рваных» края. Такой текст очень тяжело читается и применять этот вид выравнивания следует крайне осторожно в следующих случаях:
3. Выравнивание по правому краю:
Мы получаем «рваный» левый край, что для людей, которые читают текст слева-направо, очень тяжело воспринимается. Выравнивание по правому краю допустимо только при использовании цитат и при определенных совместных композициях графики и текста.
