Nanashi-soft○プログラマ専用○Windows gcc SDL○

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◇PS3 Linux SDLでプログラミング -DMA転送の効率化-

SPEで処理を行う為には、メインメモリからデータを DMA転送する必要があります
どのように転送を行えば効率が良いのか？　を検証より導き出したいと思います

◎検証項目(案)

・16バイト単位で、様々なサイズを転送してみる
・アラインメントを変えてみる
・ギャザーを使ってみる
・複数のSPEを使ってみる

◎PPE側プログラム

SPEの検証なので、PPE側のプログラムはほぼ固定にします
PPE側プログラムは別ページにて

内容は 1920×1080×4byteのデータを SPEから取得すると言うものです
画面データを高速転送したい、というイメージです

◎16バイト単位で、様々なサイズを転送してみる

SPE側から 16バイト単位、32バイト単位、48バイト単位……と、16バイトずつ増やしてデータを取得してみます
SPE側プログラムは別ページにて

処理単位(byte)	処理時間(ミリ秒)
16	8053
32	4100
48	3323
64	2566
80	2029
96	1745
112	1476
128	1323
144	1168
160	1081
176	1011
192	944

処理単位を増やす事で速度が上がっていきました
これより、DMA転送命令を出すのにコストがかかる事がわかりました
命令回数は1回でも少ない方が良いと言うわけです

更に処理単位を上げて計測を続けると、大きな問題が発生しました

処理単位(byte)	処理時間(ミリ秒)
560	406
576	405
592	569
608	1293
624	1101
640	1364
656	1431
672	2018
688	2928
704	2651
720	757
736	1920
752	925
768	1428
784	483
800	465
816	343

前後の処理時間よりも明らかに遅くなる時がありました
なぜこうなるのかはわかりませんが、608〜768バイトずつ転送するのはやめた方が良いでしょう

一度に転送するサイズを増やすと速くなるので、どんどんサイズを上げていきました

処理単位(byte)	処理時間(ミリ秒)
16352	176
16368	170
16384	177
16400	Bus Error
16416	Bus Error
16432	Bus Error

16384バイトを超えるとバスエラーになりました
一度に転送できるサイズは16KBまでのようです(実はリファレンスにそう書いてありました(^^;)

◎128バイト単位で、様々なサイズを転送してみる

DMA転送は128バイトアラインメントが効率が良いと言われています
本当にそうなのか？　を検証します

○PPE側プログラム変更点
//処理データ
unsigned char data1[1920*1080*4] __attribute__((aligned(16)));
↓
unsigned char data1[1920*1080*4] __attribute__((aligned(128)));

○SPE側プログラム変更点
//データ受け取り用(このサイズを色々変えて計測する)
unsigned char data1[16] __attribute__((aligned(16)));
↓
unsigned char data1[16] __attribute__((aligned(128)));

処理単位(byte)	処理時間(ミリ秒)
464	454
480	438
496	433
512	3622
528	440
544	458
560	415
576	3558
592	527
608	971
624	1090
640	307
656	1343
672	678
688	1220
704	322
720	830
736	363
752	546
768	274
784	952
800	398
816	318
832	287

16バイト境界の時よりもより広範囲に異常がある場所が現れました
512〜784バイトずつ転送するのはやめたほうが良さそうです

16バイトと128バイトでの処理速度を比較してみました

	128バイト	16バイト
処理単位(byte)	処理時間(ミリ秒)
9600	131	180
9616	174	174
9632	170	180
9648	175	175
9664	157	181
9680	174	174
9696	169	181
9712	174	175
9728	131	180
9744	174	174
9760	171	180
9776	174	175
9792	156	181
9808	174	175
9824	169	181
9840	175	174
9856	131	179

ほとんど処理速度に違いはありませんが、128バイト境界時に128バイトで割り切れる値で処理を行った時には顕著に速くなりました
逆に言うと、128バイト倍数で転送を行わないのであれば、大きくアラインメントを取る分メモリ効率が落ちるだけ損と言うことになります

◎現状のまとめ

○DMA転送効率化の条件
１）データはできる限りまとめて転送する
２）608〜708バイトずつ転送するのは避ける
　　128バイトアラインメントの時は512〜784バイトずつ転送するのは避ける
３）１度に転送できるのは16384バイト(16KB)まで
４）128バイトアラインメントで変数を宣言し、128バイトの倍数で転送を行う

尚、環境は
・Fedora Core 5
・Linux Kernel 2.6.16(PS3アドオンCDデフォルト)
・Cell SDK 2.0
です

《補足》
以下の環境にて同様の検証を行った場合、２）の異常転送は発生しませんでした
・Fedora Core 6
・Linux Kernel 2.6.21(PS3アドオンCDに同梱されているもの)
・Cell SDK 2.1