たった1つのAMD Zen 3コアで85.3 GFlops！FP32行列演算の限界突破チューニング術

AMD Zen 3アーキテクチャのシングルコアにおいて、FP32行列演算（Matrix Multiplication）を最適化し、85.3 GFlopsという驚異的なパフォーマンスを達成するための技術的なアプローチについて解説します。

AMD Zen 3の限界に挑戦：シングルコアで85.3 GFLOPSを達成！最近、AMD Zen 3のシングルコアから性能を絞り出すという挑戦をしていて、FP32行列演算で85.3 GFLOPSという爆速を叩き出せたよ。高度なSIMDベクトル化、厳密なキャッシュ管理、命令パイプライン化といった低レイヤーのソフトウェア最適化を突き詰めることで、マルチスレッドに頼らずCPU効率を最大化できたんだ。このプロジェクトはHPC愛好家にとって強力な概念実証になると思う。深く最適化されたコードを使えば、現代のシリコンが秘めている驚異的なポテンシャルを引き出せるってことさ。

比較として言うと、今時のハイエンドGPUならFP32で100 TFLOP/sを超えてくるんだけどね。

これ何語？Firefoxが英語として検知したけど、たぶんHTMLのlang=enタグのせいだよね。

ここでの興味深い点は、これがZen 3 CPU上での行列演算における最適解を見つけるための最適化スタディだってことだよ。

おそらくZen 5でも同様の最適化戦略が通用するはずだけど、パラメータの一部は値が倍になる可能性が高い。というのもZen 5はレジスタが2倍でサイズも各2倍だし、クロックサイクルあたりのFP32処理・転送量も倍増しているからね。

投稿者が言っている理論最大値の63.5%という数値は、少し悲観的かもしれない。というのも、高負荷な演算を行うとCPUのクロック周波数が下がるから、そのクロック周波数での実効効率は理論最大値の70%〜80%くらいまで上がっている可能性があるんじゃないかな。

ATLASというBLAS互換ライブラリは、ホストコンピュータに対して自動でこの手の最適化を試みていたけど、AVX+FMAやAVX-512を搭載した現代のCPUでもその手法が有効かどうかは検証してないな。

3進法や4進法、あるいはアナログ計算機のような代替CPUアーキテクチャの方が、行列演算には向いていたりするのかな？