主要观点:介绍了多种对浮点数数组求和的方法,包括朴素求和(naive sum)、成对求和(pairwise summation)、卡汉求和(Kahan summation)、精确求和(exact summation)等,还提到了 Rust 编译器相关的问题及解决方法,比较了不同求和方法在速度和精度上的差异。
关键信息:
- 朴素求和易产生累积误差,如对大量 1.0 求和结果出现异常。
- 成对求和更准确但速度较慢,可通过分块处理提高速度。
- 卡汉求和能进一步降低误差,结合分块处理可提高效率。
- 精确求和有基于 2Sum 或整数缓冲的方法,可精确求和但需额外内存。
- Rust 编译器不允许重排浮点数加法,导致无法自动向量化求和,新的
fadd_algebraic运算符可解决此问题,能实现自动向量化求和且速度快。 - 比较不同求和方法的性能和精度,
block_kahan_autovec在速度和精度间取得较好平衡,通过分块处理可进一步提高性能。
重要细节:
- 机器epsilon 对不同求和方法误差的影响,如朴素求和误差为$O(n \\epsilon)$等。
- 各种求和方法的代码实现细节,如成对求和的递归方式、卡汉求和的双寄存器维护等。
- 不同求和方法在不同数据规模下的性能表现,如对 100,000 随机浮点数求和的结果。
- Rust 中相关编译器 intrinsics 的使用及注意事项,如
std::intrinsics::fadd_fast的危险性等。
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